O estímulo aos modos ativos de viagem através de modificações na forma urbana - infraestrutura, edificações e atividades - é objeto do planejamento das cidades contemporâneas desde que os problemas do transporte motorizado se revelaram críticos e contrários à ideia de sustentabilidade urbana. Congestionamentos, poluição, custos monetários e sociais elevados estão associados ao modelo de urbanização e mobilidade da maioria das cidades, especialmente nos países em desenvolvimento, onde a explosão da frota motorizada é concomitante à aceleração dos processos de urbanização e espalhamento urbano. Mais recentemente, a revelação de relações de causalidade entre o excesso de utilização dos veículos particulares e problemas de saúde crônica das populações urbanas levou a um crescimento das pesquisas e iniciativas de estímulo às caminhadas como modo de transporte. Também o interesse pela qualidade da experiência da vida na cidade veio somar-se a este corpo de conhecimento, trazendo as ideias de vitalidade urbana e urbanidade para junto dos estudos de caminhabilidade. O interesse extrapolou a análise de demanda agregada que visa o incremento do modo a pé e passou a dar atenção aos caminhos pelos quais as pessoas se movimentam, conectando origens e destinos nos interior das cidades. Este trabalho procura avançar neste aspecto ao propor um método de avaliação dos atributos da forma urbana baseado no monitoramento de caminhantes com dispositivos de posicionamento global (GPS) e modelos de escolha discreta. Um estudo na cidade de Porto Alegre acompanhou indivíduos durante os anos de 2011 a 2014 e, através da representação de diversos atributos urbanos em ambiente SIG, associou as trajetórias realizadas com as características da forma da cidade, concluindo que elas influenciam a utilidade percebida das alternativas de caminho e, portanto, atuam sobre o processo decisório dos pedestres. Para além da simples distância ou declividade, outras características como o tamanho dos trechos, a hierarquia das vias, a presença de prédios marcantes e espaços abertos e a densidade de edificações ao longo dos eixos revelaram-se influentes neste processo. Poucas intersecções e cruzamentos, predomínio de vias amigáveis ao pedestre e edificações arranjadas de forma menos densa são alguns dos atributos que apresentaram maior relevância para a decisão de “por onde ir” no âmbito deste estudo. A amostra relativamente pequena e a concentração das viagens no entorno do Parque Farroupilha e do campus da UFRGS não permitem generalizar os resultados. Porém, o estudo pode ser considerado válido enquanto exploração, pois constrói uma metodologia que pode ser ampliada e aplicada em outros contextos. Além disso, os resultados revelam particularidades da realidade local que parecem indicar a existência de diferenças comportamentais significativas em relação às cidades do primeiro mundo, tornando-o promissor como instrumento de suporte a políticas e projetos de mobilidade urbana sustentável no Brasil. / Since motorized transport problems have proved to be critical and contrary to the concept of urban sustainability, the idea of increasing the active travel modes through changes in urban form is a key subject of today´s mobility agenda. Traffic congestion, air pollution and severe monetary and social costs are associated with the current patterns of urbanization and mobility, especially in developing countries, where an explosive motorized fleet growth occurs simultaneously to an acceleration of urbanization and sprawl processes. Most recently evidences of a causal relationship between massive use of private vehicles and chronic health disorders have led to an increase in research about walking as an effective and clean mode of transportation. Also, the interest about the quality of life experience in the city came to add up to this body of knowledge, bringing in ideas of livability to walkability studies. Beyond the aggregate demand studies that aim to increase the walking mode share, there is now a growing interest on more localized aspects of the walking phenomenon - the routes - trying to understand the ways in which people travel on foot when connecting origins and destinations. This work proposes a method based on assessing data from actually taken walking trips using GPS devices and on modeling pedestrian´s choice behavior using discrete choice models. A study in the city of Porto Alegre, south of Brazil, followed 82 individuals for three consecutive days and, through the representation of several layers of urban data in a GIS environment, associated their trajectories with the main urban form attributes to allow the modeling experiment. The results show that the built environment features play an important role as a decision attribute, producing perceived utility/disutility on the decision-makers´ minds. They indicated that, in addition to the basic travel effort attributes such as trip distance or street slope, other factors such as the straightness of the trip, the road hierarchy, the presence of busy intersections, landmark buildings, noticeable public spaces and the density of buildings along the walking stretches indeed influence the route choice. The relatively small sample size and the spatial clustering of trips around the city´s central area doesn´t allow to the generalization of results. However, the study can be taken as a valid exploratory analysis, since it builds up a methodology that can be expanded and applied in other urban contexts. Furthermore, the results reveal some particular local features that indicate the existence of significant behavioral differences from the developed cities where previous similar studies were performed. These qualities make the proposed framework a promising decision support tool for sustainable urban mobility projects in Brazil.

O modelo apresentado neste trabalho, denominado SimPed, foi concebido para fornecer uma boa representação da interação entre pedestres e uma abordagem realista para a interação entre pedestres e veículos em ambiente urbano. O modelo apresenta uma estrutura híbrida, combinando conceitos baseados em campo de força e as abordagens baseadas regra. Pedestres e veículos são representados por agentes e os atributos das infraestruturas são definidos através de camadas estruturais. Este trabalho, apresenta também, o desenvolvimento de dois modelos preliminares ao SimPed. O primeiro modelo apresenta conceitos básicos de movimento de pedestres. O segundo refere-se aos problemas de geração de rotas dos pedestres. O modelo SimPed é um novo modelo de movimentação de pedestres, que considera a interação entre veículos e pedestres. A fim de verificar a aplicabilidade prática do SimPed, este trabalho apresenta três testes de simulação. O primeiro teste preocupa-se com a capacidade do modelo para representar a interação entre os pedestres. O segundo analisa uma travessia de pedestres, e foi concebido para investigar a influência do campo de força dos pedestres no desempenho do tráfego de veículos. O terceiro teste se preocupa com a representação da aceitação de gaps pelos pedestres. Neste teste os valores dos gaps obtidos na simulação são comparados com valores de gaps obtidos a partir de uma coleta de dados de vídeo em um local de travessia de pedestres. Os testes indicam que o modelo SimPed fornece bons fundamentos para uma representação de qualidade do processo de travessia dos pedestres. / The model presented in this work, named as SimPed, has been devised to provide a sound representation of interaction among pedestrians and a more realistic approach for interaction between pedestrians and vehicles. The model presents a hybrid structure, combining force field and rule based approaches. Pedestrians and vehicles assume an agent based representation and the attributes of the infrastructure are defined by several structural layers. This work presents the development of 2 preliminary models and the SimPed model. The first model concerns about basic concepts of pedestrians’ movement. The second one concerns about the pedestrians’ path generation problem. The SimPed model is a new pedestrian’s movement model with vehicle and pedestrians interaction capabilities. In order to verify the practical applicability of the SimPed, this work presents three simulation tests. The first test concerns the capacity of the model to represent interaction among pedestrians. The second analyses a pedestrian crossing environment, and was devised to investigate the influence of the force-based parameter on traffic performance. The third simulation test is concerned with pedestrians´ gap acceptance representation. In this test gap acceptance values obtained from simulation are compared with gap values obtained from a video data collection of pedestrians at a crossing facility. The tests indicate that the model structure and its calibration resources provide good grounds for sound representations of realistic conditions.

Planejadores têm recomendado políticas de uso do solo e desenho urbano visando à promoção do transporte não motorizado e a consequente redução do uso do automóvel. A grande parte destes estudos foi desenvolvida em países industrializados. Em cidades em desenvolvimento, com rápido crescimento urbano, e problemas de transporte intensificados, tais como congestionamento e poluição do ar, qual o impacto que é possível esperar de mudanças na estrutura urbana no padrão de viagens a pé? Esta tese pretende responder essa questão no contexto de América Latina, focando o estudo na cidade de Porto Alegre, Brasil. O desenvolvimento do trabalho ocorre através de cinco etapas, que são apresentadas em formato de artigos. Os artigos procuram analisar através de diferentes abordagens e diferentes fontes de dados a interação entre estrutura urbana e viagens a pé. Assim, em alguns artigos os dados de viagens são coletados através de questionários domiciliares realizados especificamente para fins do estudo, em outros, são utilizados dados de pesquisas domiciliares Origem- Destino realizadas em Porto Alegre. Os dados da estrutura urbana analisados são de dois tipos: (i) subjetivos percebidos pelos entrevistados, e (ii) objetivos, medidos e processados através de Sistema de Informação Geográfica (GIS). Os resultados obtidos apontam que existe uma relação entre estrutura urbana e viagens a pé. Ainda, a relação existente é primariamente uma função das características socioeconômicas dos viajantes, e, secundariamente, função da estrutura urbana. Dentre as características urbanas, densidade populacional, padrão viário em forma de grelha, topografia pouco acentuada e comércios e serviços próximos à residência mostraram ser as mais significativas. Resultados similares foram obtidos em estudos realizados em cidades em desenvolvimento, como é o caso de Santiago (Chile), Bogotá (Colômbia) e São Carlos (Brasil). Efeitos decorrentes de mudanças na estrutura urbana serão positivos. Porém, efeitos maiores serão obtidos, provavelmente, por políticas que tornem a posse do carro menos desejável ou mais cara. Enquanto no longo prazo os esforços devem ser dirigidos à construção de estruturas urbanas que melhor acomodem e estimulem a realização de viagens a pé, no curto prazo deve ser destacada a importância de ações que influenciem a atitude e as percepções das pessoas sobre a caminhada. / Researchers have studied the impact of policies for land use and urban design in order to promote non-motorized trips and the consequent reduction in car use. However, the majority of these studies had been performed in cities of developed countries. In developing countries, cities undergo rapid urban growth, fast increase in car ownership rates and this enhanced transportation problems such as congestion and air pollution. This dissertation aims to better understand what impact can be expected from changes in urban structure in the pattern of walking trips, in the context of Latin-American city such as Porto Alegre, Brazil. The research conducted in this dissertation is structured in five stages, which are presented in the form of five scientific papers. These articles seek to analyze through different approaches and different data sources, the interaction between urban structure and walking trips. Thus, in some of them travel data were collected through household surveys, which were conducted specifically for this study, while in others, data from household surveys obtained from the Origin-Destination Study for the City of Porto Alegre was used. The data about the urban structure analyzed are of two types: (i) subjective perceived by respondents, and (ii) objective, measured and processed using Geographic Information System (GIS). The results indicate that there is a relationship between urban structure and walking trips. Though, this relationship is primarily a function of socioeconomic characteristics of travelers and secondarily a function of urban structure. Among the urban characteristics that favor walking trips, the following proved to be the most significant: population density, road pattern in a grid, topography without high slopes, and shops and services close to home. Similar results were obtained in studies conducted in developing cities, such as Santiago (Chile), Bogotá (Colombia) and San Carlos (Brazil). Effects arising from changes in the urban structure will be positive. However, larger effects are obtained, probably due to policies that make car ownership less desirable or more expensive. While the long-term efforts should be directed to the construction of urban structures that better accommodate and encourage walking trips, in the short term should be highlighted the importance of actions that influence individual’s attitudes and perceptions towards walk.

Esta dissertação apresenta uma análise sobre a modelagem de travessias de pedestres. Os simuladores de tráfego recentemente incorporaram modelos de pedestres, porém, as habilidades e limitações para a representação dos comportamentos em travessias não foram analisadas e apresentadas na literatura. Esta dissertação é composta por três artigos, nos quais são apresentados: (i) caracterizações dos comportamentos de pedestres e motoristas em travessias, (ii) análises dos modelos que representam o comportamento em travessias, (iii) a metodologia desenvolvida para coleta de dados de travessias, (iv) a calibração dos modelos de movimentação de pedestres, aceitação de brechas e da decisão dos pedestres sobre desrespeitar semáforos em travessias semaforizadas de pedestres e (v) uma análise da habilidade e limitações dos modelos para representar os atrasos de pedestres em travessias semaforizadas. Observou-se que a representação dos comportamentos em travessias depende de diversos modelos, que representam a escolha de rotas dos pedestres, movimentação, aceitação de brechas, decisão dos motoristas sobre dar preferência em travessias e decisão dos pedestres sobre obedecer aos semáforos. Os modelos de aceitação de brechas de pedestres utilizados, por exemplo, são baseados nos modelos desenvolvidos para representar interseções não semaforizadas de veículos e simplificam consideravelmente os comportamentos de pedestres e motoristas. As dificuldades para coletar dados de pedestres em travessias é um dos fatores que limitam o desenvolvimento de novos modelos. Nesta dissertação foi desenvolvida uma metodologia semiautomática, na qual os pedestres e veículos são rastreados com softwares livres, que facilita a obtenção de dados. As coletas de dados desenvolvidas permitiram a calibração dos modelos do VISSIM para representar uma travessia semaforizada com múltiplas faixas de tráfego, onde a maioria dos pedestres não obedece ao semáforo. Apesar de que parâmetros como as velocidades desejadas e brechas mínimas aceitas pelos pedestres predefinidas nos modelos foram inadequadas para a simulação da travessia, a calibração da movimentação, aceitação de brechas e decisão sobre desrespeitar os semáforos permitiu que o atraso médio de pedestres fosse representado adequadamente. As principais limitações dos modelos estão associadas à representação do comportamento oportunista, como no caso dos pedestres que desrespeitam os semáforos, analisados nesta dissertação. / This dissertation presents an analisys about pedestrians’ crossings modeling. Traffic simulators recently incorporated pedestrians’ models, however, the hability and limitations to represent conflicts in pedestrians’ crossings have not been analysed and presented on the literature. This dissertation is composed by three articles that present: (i) characterizations of pedestrians as motorist behaviors on crossings, (ii) analisys of models that represent the behavior on crossings, (iii) a methodology developed for collecting data from crossings, (iv) a calibration of pedestrian movement, gap acceptance and the decision about disrespecting siganilzation on signalized pedestrian crossings and (v) an analysis of the hability and limitations of the models in representing pedestrian’s delays. It is observed that the representations of the behaviors on pedestrian crossings depend on several models that represent the route choice, movement, gap acceptance, motorist yielding and the decision os pedestrians about obeying the signalization. The models used on simulation correspond, generally, for deterministic models that simplify pedestrians and motorists’ behavior. Pedestrians’ gap acceptance models, for example, were based on models developed to represent vehicle’s unsignilized intersections. Difficulties in pedestrians’ data collection are one factor that limits the development of new models. On this dissertation, a semi-automatic methodology was developed, on which pedestrians and vehicles are tracked with free software that facilitates data obtainment. The collected data allowed the calibration of VISSIM models to represent a signalized pedestrian crossing with multiple traffic lanes where most pedestrians do not obey the siganization. Altough default parameters as desired speed and minimum rear gap accepted by pedestrians were inadequate for the crossing simulation, the calibration of movement, gap acceptance and the decision about disrespecting the signalization allowed the representation of adequate average delays. The main limitations of the models are associated to the representation of opportunistic behavior, as pedestrians disrespecting sigalizations, analyzed on this dissertation.

O modelo apresentado neste trabalho, denominado SimPed, foi concebido para fornecer uma boa representação da interação entre pedestres e uma abordagem realista para a interação entre pedestres e veículos em ambiente urbano. O modelo apresenta uma estrutura híbrida, combinando conceitos baseados em campo de força e as abordagens baseadas regra. Pedestres e veículos são representados por agentes e os atributos das infraestruturas são definidos através de camadas estruturais. Este trabalho, apresenta também, o desenvolvimento de dois modelos preliminares ao SimPed. O primeiro modelo apresenta conceitos básicos de movimento de pedestres. O segundo refere-se aos problemas de geração de rotas dos pedestres. O modelo SimPed é um novo modelo de movimentação de pedestres, que considera a interação entre veículos e pedestres. A fim de verificar a aplicabilidade prática do SimPed, este trabalho apresenta três testes de simulação. O primeiro teste preocupa-se com a capacidade do modelo para representar a interação entre os pedestres. O segundo analisa uma travessia de pedestres, e foi concebido para investigar a influência do campo de força dos pedestres no desempenho do tráfego de veículos. O terceiro teste se preocupa com a representação da aceitação de gaps pelos pedestres. Neste teste os valores dos gaps obtidos na simulação são comparados com valores de gaps obtidos a partir de uma coleta de dados de vídeo em um local de travessia de pedestres. Os testes indicam que o modelo SimPed fornece bons fundamentos para uma representação de qualidade do processo de travessia dos pedestres. / The model presented in this work, named as SimPed, has been devised to provide a sound representation of interaction among pedestrians and a more realistic approach for interaction between pedestrians and vehicles. The model presents a hybrid structure, combining force field and rule based approaches. Pedestrians and vehicles assume an agent based representation and the attributes of the infrastructure are defined by several structural layers. This work presents the development of 2 preliminary models and the SimPed model. The first model concerns about basic concepts of pedestrians’ movement. The second one concerns about the pedestrians’ path generation problem. The SimPed model is a new pedestrian’s movement model with vehicle and pedestrians interaction capabilities. In order to verify the practical applicability of the SimPed, this work presents three simulation tests. The first test concerns the capacity of the model to represent interaction among pedestrians. The second analyses a pedestrian crossing environment, and was devised to investigate the influence of the force-based parameter on traffic performance. The third simulation test is concerned with pedestrians´ gap acceptance representation. In this test gap acceptance values obtained from simulation are compared with gap values obtained from a video data collection of pedestrians at a crossing facility. The tests indicate that the model structure and its calibration resources provide good grounds for sound representations of realistic conditions.

Nós refinamos o planejador introduzindo uma nova forma para o núcleo da equação que permite facilmente lidar com terrenos não-homogêneos. Isto é obtido através de mudanças locais na concavidade/convexidade do potencial, criando regiões com altas ou baixas preferências de navegação. Nós integramos esta nova equação ao planejador hierárquico, surgindo uma ampla variedade de aplicações. Nossa proposta contribui para diversas áreas incluindo a navegação de agentes, pathfinding em jogos, simulação de multidões, e a navegação de robôs. Nossas publicações reforçam a relevância e robustez do método proposto. / In this work, we propose a new solution to agent navigation based upon boundary value problems (BVP), called Configurable Flows, to control steering behaviors of characters in dynamic environments. We use a potential field formalism that allows synthetic actors to move negotiating space, avoiding collisions, and attaining goals while producing very individual paths. The individuality of each character can be set by changing its inner field parameters leading to a broad range of possible behaviors without jeopardizing its performance. BVP Path Planners generate potential fields through a differential equation whose gradient descent represents navigation routes from any point of the environment to a goal position. Resulting paths are smooth and free from local minima. In spite of these advantages, these kind of planners consumes a lot of time to produce a solution. Our approach combines a BVP Path Planner with the Full Multigrid Method, which solves elliptic partial differential equations using a hierarchical strategy. The proposed planner enables real-time performance in large environments. Results show that our proposal spends less than 1% of the time needed to compute a solution using the original BVP planners in several environments. We refine our Path Planner by introducing a new form of the core equation that permits to easily cope with terrain inhomogeneities. This is accomplished by locally changing the concavity/ convexity of the potential, and then creating regions with higher or lower navigation preferences. As the potential field requires several steps to converge, this approach can be expensive computationally. To overcome this problem, we integrate this novel core equation to the hierarchical planner, emerging a wide variety of applications. We believe our proposal can contribute to several areas of research including agent navigation, pathfinding for games, crowd simulation and robotics. Our publications reinforce the relevance of the proposed method.

O estímulo aos modos ativos de viagem através de modificações na forma urbana - infraestrutura, edificações e atividades - é objeto do planejamento das cidades contemporâneas desde que os problemas do transporte motorizado se revelaram críticos e contrários à ideia de sustentabilidade urbana. Congestionamentos, poluição, custos monetários e sociais elevados estão associados ao modelo de urbanização e mobilidade da maioria das cidades, especialmente nos países em desenvolvimento, onde a explosão da frota motorizada é concomitante à aceleração dos processos de urbanização e espalhamento urbano. Mais recentemente, a revelação de relações de causalidade entre o excesso de utilização dos veículos particulares e problemas de saúde crônica das populações urbanas levou a um crescimento das pesquisas e iniciativas de estímulo às caminhadas como modo de transporte. Também o interesse pela qualidade da experiência da vida na cidade veio somar-se a este corpo de conhecimento, trazendo as ideias de vitalidade urbana e urbanidade para junto dos estudos de caminhabilidade. O interesse extrapolou a análise de demanda agregada que visa o incremento do modo a pé e passou a dar atenção aos caminhos pelos quais as pessoas se movimentam, conectando origens e destinos nos interior das cidades. Este trabalho procura avançar neste aspecto ao propor um método de avaliação dos atributos da forma urbana baseado no monitoramento de caminhantes com dispositivos de posicionamento global (GPS) e modelos de escolha discreta. Um estudo na cidade de Porto Alegre acompanhou indivíduos durante os anos de 2011 a 2014 e, através da representação de diversos atributos urbanos em ambiente SIG, associou as trajetórias realizadas com as características da forma da cidade, concluindo que elas influenciam a utilidade percebida das alternativas de caminho e, portanto, atuam sobre o processo decisório dos pedestres. Para além da simples distância ou declividade, outras características como o tamanho dos trechos, a hierarquia das vias, a presença de prédios marcantes e espaços abertos e a densidade de edificações ao longo dos eixos revelaram-se influentes neste processo. Poucas intersecções e cruzamentos, predomínio de vias amigáveis ao pedestre e edificações arranjadas de forma menos densa são alguns dos atributos que apresentaram maior relevância para a decisão de “por onde ir” no âmbito deste estudo. A amostra relativamente pequena e a concentração das viagens no entorno do Parque Farroupilha e do campus da UFRGS não permitem generalizar os resultados. Porém, o estudo pode ser considerado válido enquanto exploração, pois constrói uma metodologia que pode ser ampliada e aplicada em outros contextos. Além disso, os resultados revelam particularidades da realidade local que parecem indicar a existência de diferenças comportamentais significativas em relação às cidades do primeiro mundo, tornando-o promissor como instrumento de suporte a políticas e projetos de mobilidade urbana sustentável no Brasil. / Since motorized transport problems have proved to be critical and contrary to the concept of urban sustainability, the idea of increasing the active travel modes through changes in urban form is a key subject of today´s mobility agenda. Traffic congestion, air pollution and severe monetary and social costs are associated with the current patterns of urbanization and mobility, especially in developing countries, where an explosive motorized fleet growth occurs simultaneously to an acceleration of urbanization and sprawl processes. Most recently evidences of a causal relationship between massive use of private vehicles and chronic health disorders have led to an increase in research about walking as an effective and clean mode of transportation. Also, the interest about the quality of life experience in the city came to add up to this body of knowledge, bringing in ideas of livability to walkability studies. Beyond the aggregate demand studies that aim to increase the walking mode share, there is now a growing interest on more localized aspects of the walking phenomenon - the routes - trying to understand the ways in which people travel on foot when connecting origins and destinations. This work proposes a method based on assessing data from actually taken walking trips using GPS devices and on modeling pedestrian´s choice behavior using discrete choice models. A study in the city of Porto Alegre, south of Brazil, followed 82 individuals for three consecutive days and, through the representation of several layers of urban data in a GIS environment, associated their trajectories with the main urban form attributes to allow the modeling experiment. The results show that the built environment features play an important role as a decision attribute, producing perceived utility/disutility on the decision-makers´ minds. They indicated that, in addition to the basic travel effort attributes such as trip distance or street slope, other factors such as the straightness of the trip, the road hierarchy, the presence of busy intersections, landmark buildings, noticeable public spaces and the density of buildings along the walking stretches indeed influence the route choice. The relatively small sample size and the spatial clustering of trips around the city´s central area doesn´t allow to the generalization of results. However, the study can be taken as a valid exploratory analysis, since it builds up a methodology that can be expanded and applied in other urban contexts. Furthermore, the results reveal some particular local features that indicate the existence of significant behavioral differences from the developed cities where previous similar studies were performed. These qualities make the proposed framework a promising decision support tool for sustainable urban mobility projects in Brazil.

Planejadores têm recomendado políticas de uso do solo e desenho urbano visando à promoção do transporte não motorizado e a consequente redução do uso do automóvel. A grande parte destes estudos foi desenvolvida em países industrializados. Em cidades em desenvolvimento, com rápido crescimento urbano, e problemas de transporte intensificados, tais como congestionamento e poluição do ar, qual o impacto que é possível esperar de mudanças na estrutura urbana no padrão de viagens a pé? Esta tese pretende responder essa questão no contexto de América Latina, focando o estudo na cidade de Porto Alegre, Brasil. O desenvolvimento do trabalho ocorre através de cinco etapas, que são apresentadas em formato de artigos. Os artigos procuram analisar através de diferentes abordagens e diferentes fontes de dados a interação entre estrutura urbana e viagens a pé. Assim, em alguns artigos os dados de viagens são coletados através de questionários domiciliares realizados especificamente para fins do estudo, em outros, são utilizados dados de pesquisas domiciliares Origem- Destino realizadas em Porto Alegre. Os dados da estrutura urbana analisados são de dois tipos: (i) subjetivos percebidos pelos entrevistados, e (ii) objetivos, medidos e processados através de Sistema de Informação Geográfica (GIS). Os resultados obtidos apontam que existe uma relação entre estrutura urbana e viagens a pé. Ainda, a relação existente é primariamente uma função das características socioeconômicas dos viajantes, e, secundariamente, função da estrutura urbana. Dentre as características urbanas, densidade populacional, padrão viário em forma de grelha, topografia pouco acentuada e comércios e serviços próximos à residência mostraram ser as mais significativas. Resultados similares foram obtidos em estudos realizados em cidades em desenvolvimento, como é o caso de Santiago (Chile), Bogotá (Colômbia) e São Carlos (Brasil). Efeitos decorrentes de mudanças na estrutura urbana serão positivos. Porém, efeitos maiores serão obtidos, provavelmente, por políticas que tornem a posse do carro menos desejável ou mais cara. Enquanto no longo prazo os esforços devem ser dirigidos à construção de estruturas urbanas que melhor acomodem e estimulem a realização de viagens a pé, no curto prazo deve ser destacada a importância de ações que influenciem a atitude e as percepções das pessoas sobre a caminhada. / Researchers have studied the impact of policies for land use and urban design in order to promote non-motorized trips and the consequent reduction in car use. However, the majority of these studies had been performed in cities of developed countries. In developing countries, cities undergo rapid urban growth, fast increase in car ownership rates and this enhanced transportation problems such as congestion and air pollution. This dissertation aims to better understand what impact can be expected from changes in urban structure in the pattern of walking trips, in the context of Latin-American city such as Porto Alegre, Brazil. The research conducted in this dissertation is structured in five stages, which are presented in the form of five scientific papers. These articles seek to analyze through different approaches and different data sources, the interaction between urban structure and walking trips. Thus, in some of them travel data were collected through household surveys, which were conducted specifically for this study, while in others, data from household surveys obtained from the Origin-Destination Study for the City of Porto Alegre was used. The data about the urban structure analyzed are of two types: (i) subjective perceived by respondents, and (ii) objective, measured and processed using Geographic Information System (GIS). The results indicate that there is a relationship between urban structure and walking trips. Though, this relationship is primarily a function of socioeconomic characteristics of travelers and secondarily a function of urban structure. Among the urban characteristics that favor walking trips, the following proved to be the most significant: population density, road pattern in a grid, topography without high slopes, and shops and services close to home. Similar results were obtained in studies conducted in developing cities, such as Santiago (Chile), Bogotá (Colombia) and San Carlos (Brazil). Effects arising from changes in the urban structure will be positive. However, larger effects are obtained, probably due to policies that make car ownership less desirable or more expensive. While the long-term efforts should be directed to the construction of urban structures that better accommodate and encourage walking trips, in the short term should be highlighted the importance of actions that influence individual’s attitudes and perceptions towards walk.

A alta ocorrência de atropelamentos nas áreas urbanas acarreta altos custos econômicos e sociais. Por isso, é importante a adoção de medidas de segurança viária que visem previnir e mitigar os riscos de acidentes envolvendo pedestres. Para que essas medidas sejam eficazes, sua escolha deve estar embasada em informações sobre onde, como e porque os atropelamentos acontecem. Uma forma de obtenção dessas informações envolve as avaliações de risco. Este trabalho propõe um método de avaliação de risco potencial de atropelamentos em travessias urbanas em meio de quadra. O método proposto incorpora análises quantitativas e qualitativas através de técnicas de modelagem que relacionam a incidência de atropelamentos e a percepção de risco dos pedestres com os fatores de risco. A aplicação do método envolveu a análise dos dados de atropelamentos registrados na cidade de Porto Alegre durante o período de 1998 e 2006 e a identificação das travessias em meio de quadra onde ocorreu o maior número de atropelamentos nesse período. Foram identificadas e, então, analisadas 21 travessias em meio de quadra. A análise das travessias incluiu a coleta de dados referentes aos fatores de risco e uma simulação de vídeo, onde pedestres e especialistas avaliaram as travessias no que concerne a sua segurança. A partir dos dados coletados, foram construídos dois modelos de regressão, um embasado em dados de ocorrência de atropelamentos e outro em dados de percepção de risco. A análise desses modelos mostrou que o risco de atropelamento é influenciado por uma combinação de fatores de risco, entre os quais as características do transporte coletivo, a largura da via, o número de faixas de tráfego de veículos, o volume de pedestres e de veículos. Ressalta-se que os modelos construídos podem ser utilizados para relativizar o risco observado e percebido de travessias em meio de quadra de Porto Alegre e fornecer indicativos para o gerenciamento da segurança dos pedestres. O estudo de caso mostrou que a aplicação do método proposto é simples, sendo possível a sua transferência a realidades onde há escassez de dados e recursos para sua obtenção. / The high occurrence of pedestrian crashes in urban areas results in high social and economic costs. To address this problem, it is important to adopt countermeasures that aim to prevent and reduce the risk of pedestrian crash. In order to obtain efficient countermeasures, their selection must be based on information of where, when and why the pedestrian crashes occur. This information can be obtained through risk evaluation. This dissertation proposes a method to evaluate the potential risk of pedestrian crash at midblock crosswalks. The proposed method incorporates quantitative and qualitative analyses, using modeling techniques to understand the relationship of risk factors with pedestrian crash occurrence and the relationship of risk factors with pedestrian risk perception. The method application comprised the analysis of reported pedestrian crashes in the city of Porto Alegre, in southern Brazil, over the period of 1998 to 2006 and the identification of midblock crosswalks with the highest incidence of pedestrian crash. Twenty one midblock crosswalks were indentified and, then analyzed. The crosswalks’ analysis included data collection about risk factors and video simulations. During the video simulations, pedestrians and experts evaluated the crosswalks’ safety. Two regression models were developed using the data collected, one based on pedestrian crash occurrence and one based on risk perception data. The analysis of models showed that pedestrian crash risk is influenced by a combination of risk factors, such as public transportation characteristics, road width, number of through lanes, pedestrian and vehicle volumes. The developed models can be used to relativize the observed and perceived risk of midblock crosswalks in Porto Alegre and to provide information to the pedestrian safety management. The case study results showed that the application of the proposed method is simple and it is possible to use it on real world cases where data and resources to obtain such data are scarce.

Esta dissertação busca identificar aspectos carentes de melhorias na modelagem de pedestres. A modelagem do comportamento de pedestres se inicia pelo entendimento de seu processo decisório, entendendo como ele se desloca, realiza escolha de rotas, interage com outros pedestres, veículos, obstáculos, etc. Os modelos de simulação de pedestres estão hoje aptos a representar de forma bastante realista o deslocamento dos mesmos, entretanto, a simulação conjunta com veículos apresenta ainda alguns aspectos fracos devido as grandes diferenças de abordagem na modelagem dos dois modos. A representação da travessia de pedestres nos modelos de simulação tradicionais apresenta limitações que podem impactar nos resultados gerados pelos simuladores. Este trabalho enumera diversos comportamentos de pedestres decorrentes da interação com veículos, no momento da travessia, que geralmente não estão presentes nos simuladores. Uma vez identificados estes comportamentos, uma pesquisa foi realizada com usuários do sistema viário, com idades entre 22 e 60 anos, para avaliar o quanto estes comportamentos são frequentes e importantes na estimativa de tempos de viagem dos pedestres. O comportamento indicado pelos entrevistados como mais impactante nos tempos de viagem foi o de “busca por brecha em caminhada”, onde o pedestre percorre trechos na lateral da via, enquanto observa possíveis brechas na corrente de tráfego para realizar sua travessia. O referido comportamento foi então modelado e agregado a um modelo de simulação de pedestres. Os resultados mostraram que a inclusão do novo comportamento provoca redução significativa dos tempos médios de viagem dos pedestres e que a simulação pode ser mais condizente com o comportamento real de pedestres em diversos ambientes urbanos. Para representar o comportamento de um pedestre em um ambiente urbano, é preciso também estudar como ele escolhe suas rotas. No processo de escolha de rotas, o pedestre é influenciado por diversos fatores, como hábitos pessoais, o número de cruzamentos, níveis de poluição e de ruído, segurança, abrigo de condições climáticas ruins, e estimulação do ambiente. Para representar o comportamento de escolha de rota dos pedestres, foi desenvolvido um modelo que considera a interação entre pedestres como uma impedância alterando a rota do pedestre. O estudo foi inspirado por equações de forças de atrito, considerando que pedestres tendem a evitar passar próximo de outros pedestres com elevada velocidade relativa. Para escolher uma rota o pedestre realiza uma ponderação entre a impedância e a distância a ser percorrida. O modelo foi capaz de reproduzir comportamentos emergentes da interação entre os agentes, permitindo concluir que as equações de forças de atrito adotadas nesta modelagem podem ser uma abordagem válida na representação da escolha de rotas de pedestres, podendo também ser uma forma indireta de avaliação de atrasos. / This dissertation aims to identify aspects in need of improvement in modeling pedestrians. The modeling of pedestrian behavior begins by understanding their decision making process, understanding how people move, make route choice, interact with other pedestrians, vehicles, obstacles, etc. Simulation models of pedestrians are able to represent the way they move quite realistically, however, the combined simulation of pedestrians and vehicles still presenting some poor aspects due to the wide differences in the modeling approach of the two modes. The pedestrian road crossing representation in the traditional simulation models has limitations that may impact on the results generated by the simulators. This dissertation lists several behaviors arising from the interaction of pedestrians with vehicles at road crossing situations, which are generally not present in the simulators. Having identified these behaviors, a survey was conducted with pedestrians, aged between 22 and 60 years old, to evaluate how these behaviors are frequent and important to estimate travel times. The behavior indicated by the interviewees as more impactful in the travel times was the “search for a gap while walking”, describing the pedestrian that walks laterally to the road, in the sidewalk, at the same time that is trying to cross the road, looking for gaps in the traffic stream. Such behavior was modeled and then aggregated at a simulation model of pedestrians. Results showed that the inclusion of the new behavior causes significant reduction in average travel time for pedestrians and that the simulation can be more consistent with the actual behavior of pedestrians in different urban environments. To represent a pedestrian behavior in an urban environment, it is also necessary to study how he chooses their route. At the route choice process, the pedestrian is influenced by several factors, such as personal habits, the number of road crossings, levels of pollution and noise, safety, shelter from bad weather, and other stimulation of the environment. In order to represent the pedestrians route choice behavior was devised a model that considers the interaction between pedestrians as an impedance to alter pedestrians route. The study is inspired by friction forces equations, considering that pedestrians avoid passing near other pedestrians with high relative velocity. To choose a route a pedestrian consider a balance between the impedance and the path length. The model is able to reproduces emergent behavior between agents, allowing the assumption that friction equations adopted in this modeling may provide a suitable approach to route choice behavior and can also be used as an indirect measure of pedestrians delay.