<p>  </p> <p>Advancements in technology have propelled the availability of enriched and more frequent information about traffic conditions as well as the external factors that impact traffic such as weather, emergency response etc. Most newer vehicles are equipped with sensors that transmit their data back to the original equipment manufacturer (OEM) at near real-time fidelity. A growing number of such connected vehicles (CV) and the advent of third-party data collectors from various OEMs have made big data for traffic commercially available for use. Agencies maintaining and managing surface transportation are presented with opportunities to leverage such big data for efficiency gains. The focus of this dissertation is enhancing the use of CV data and applications derived from fusing it with other datasets to extract meaningful information that will aid agencies in data driven efficient decision making to improve network wide mobility and safety performance.   </p> <p>One of the primary concerns of CV data for agencies is data sampling, particularly during low-volume overnight hours. An evaluation of over 3 billion CV records in May 2022 in Indiana has shown an overall CV penetration rate of 6.3% on interstates and 5.3% on non-interstate roadways. Fusion of CV traffic speeds with precipitation intensity from NOAA’s High-Resolution Rapid-Refresh (HRRR) data over 42 unique rainy days has shown reduction in the average traffic speed by approximately 8.4% during conditions classified as very heavy rain compared to no rain. </p> <p>Both aggregate analysis and disaggregate analysis performed during this study enables agencies and automobile manufacturers to effectively answer the often-asked question of what rain intensity it takes to begin impacting traffic speeds. Proactive measures such as providing advance warnings that improve the situational awareness of motorists and enhance roadway safety should be considered during very heavy rain periods, wind events, and low daylight conditions.</p> <p>Scalable methodologies that can be used to systematically analyze hard braking and speed data were also developed. This study demonstrated both quantitatively and qualitatively how CV data provides an opportunity for near real-time assessment of work zone operations using metrics such as congestion, location-based speed profiles and hard braking. The availability of data across different states and ease of scalability makes the methodology implementable on a state or national basis for tracking any highway work zone with little to no infrastructure investment. These techniques can provide a nationwide opportunity in assessing the current guidelines and giving feedback in updating the design procedures to improve the consistency and safety of construction work zones on a national level.  </p> <p>CV data was also used to evaluate the impact of queue warning trucks sending digital alerts. Hard-braking events were found to decrease by approximately 80% when queue warning trucks were used to alert motorists of impending queues analyzed from 370 hours of queueing with queue trucks present and 58 hours of queueing without the queue trucks present, thus improving work zone safety. </p> <p>Emerging opportunities to identify and measure traffic shock waves and their forming or recovery speed anywhere across a roadway network are provided due to the ubiquity of the CV data providers. A methodology for identifying different shock waves was presented, and among the various case studies found typical backward forming shock wave speeds ranged from 1.75 to 11.76 mph whereas the backward recovery shock wave speeds were between 5.78 to 16.54 mph. The significance of this is illustrated with a case study of  a secondary crash that suggested  accelerating the clearance by 9 minutes could have prevented the secondary crash incident occurring at the back of the queue. Such capability of identifying and measuring shock wave speeds can be utilized by various stakeholders for traffic management decision-making that provide a holistic perspective on the importance of both on scene risk as well as the risk at the back of the queue. Near real-time estimation of shock waves using CV data can recommend travel time prediction models and serve as input variables to navigation systems to identify alternate route choice opportunities ahead of a driver’s time of arrival.   </p> <p>The overall contribution of this thesis is developing scalable methodologies and evaluation techniques to extract valuable information from CV data that aids agencies in operational decision making.</p>

This thesis focuses on the critical development of friction and blended braking capabilities for an electric driveline model intended for multiscale road-cargo simulations. In the rapidly evolving landscape of transportation, electric driveline technology has emerged as a key player in achieving sustainability and efficiency goals. This study addresses the pivotal aspect of braking performance within this context, aiming to optimize energy utilization and enhance road safety. Using a systems engineering approach, MATLAB, and Simulink, the work in this thesis focused on the construction of a comprehensive model of a Volvo FH truck with friction/blended braking and an Anti-lock Braking System (ABS). The model underwent rigorous validation against the New European Driving Cycle (NEDC) and subsequent simulation under NEDC, US06, WLTC3 driving cycles. The primary objective was to assess the impact of activating or deactivating the blended control system on the State of Charge (SOC) and energy consumption. Through iterative refinement, the model's energy consumption per kilometer closely approximated actual FH truck test values. Activating the blended control system consistently led to reduced energy consumption across all driving cycles, underscoring its potential to enhance sustainable and safe transportation solutions. Importantly, the ABS system functioned effectively throughout the simulations, ensuring vehicle safety, while the model maintained a consistent output speed aligned with the input speed. This abstract summarizes the research's focus, methodology, and key findings, highlighting the successful development and validation of a Volvo FH truck model with friction/blended braking and ABS systems. The results underscore the blended control system's capacity to improve energy efficiency, contributing to the pursuit of sustainable and efficient transportation solutions in the evolving landscape of electric driveline technology. / Detta examensarbete fokuserar på utvecklingen av en elektrisk drivlinemodell som inkluderar mixning av konventionell friktionsbromssystem och den elektriska drivlinans moment under regenerering. Modellen är avsedd för multiskaliga väg-och godstransportsimuleringar. I den snabbt föränderliga transportsektorn är elektrisk drivlineteknologi en viktig del för att uppnå hållbarhets- och effektivitetsmål. Detta arbete behandlar den avgörande aspekten av bromsprestanda i detta sammanhang och har som mål att optimera energianvändningen och kontrollera vägsäkerheten. Genom att använda s.k. systems engineering-metodik, MATLAB och Simulink, utvecklades en dynamisk modell av en Volvo FH-lastbil med friktions-/mixad bromsning och system för låsningsfria bromsar (ABS). Modellen genomgick en rigorös validering mot New European Driving Cycle (NEDC) och efterföljande simuleringar enligt NEDC, US06 och WLTC3-körcykler. Det primära målet var att bedöma effekten av att aktivera eller inaktivera det mixade kontrollsystemet på laddningsnivå (SOC) och energiförbrukning. Genom iterativ förbättring approximerade modellen energiförbrukningen per kilometer nära de faktiska provvärdena för FH-lastbilar. Aktivering av det blandade kontrollsystemet ledde konsekvent till minskad energiförbrukning för alla körcykler och underströk dess potential att förbättra hållbara och säkra transportsystem. Det är viktigt att notera att ABS-systemet fungerade effektivt genom alla simuleringar och säkerställde fordonssäkerheten, samtidigt som modellen beräknade en hastighet i linje med körcykelns specificerade hastigheten. Denna sammanfattning sammanfattar forskningens fokus, metodik och huvudsakliga resultat och lyfter fram den framgångsrika utvecklingen och valideringen av en Volvo FH-lastbilsmodell med friktions-/mixad bromsning och ABS-system. Resultaten understryker det blandade kontrollsystemets förmåga att förbättra energieffektiviteten och bidra till strävan efter hållbara och effektiva transportsystem i den snabbt föränderliga världen av elektrisk drivlineteknologi.

New automated vehicles have the chance of high improvements to road safety. Nevertheless, from today's perspective, accidents will always be a part of future mobility. Following the “Vision Zero”, this thesis proposes the quantification of the driving situation's criticality as the basis to intervene by newly integrated safety systems. In the example application of trajectory planning, a continuous, real-time, risk-based criticality measure is used to consider uncertainties by collision probabilities as well as technical accident severities. As result, a smooth transition between preventative driving, collision avoidance, and collision mitigation including impact point localization is enabled and shown in fleet data analyses, simulations, and real test drives. The feasibility in automated driving is shown with currently available test equipment on the testing ground. Systematic analyses show an improvement of 20-30 % technical accident severity with respect to the underlying scenarios. That means up to one-third less injury probability for the vehicle occupants. In conclusion, predicting the risk preventively has a high chance to increase the road safety and thus to take the “Vision Zero” one step further.:Abstract Acknowledgements Contents Nomenclature 1.1 Background 1.2 Problem statement and research question 1.3 Contribution 2 Fundamentals and relatedWork 2.1 Integral safety 2.1.1 Integral applications 2.1.2 Accident Severity 2.1.2.1 Severity measures 2.1.2.2 Severity data bases 2.1.2.3 Severity estimation 2.1.3 Risk assessment in the driving process 2.1.3.1 Uncertainty consideration 2.1.3.2 Risk as a measure 2.1.3.3 Criticality measures in automated driving functions 2.2 Operational motion planning 2.2.1 Performance of a driving function 2.2.1.1 Terms related to scenarios 2.2.1.2 Evaluation and approval of an automated driving function 2.2.2 Driving function architecture 2.2.2.1 Architecture 2.2.2.2 Planner 2.2.2.3 Reference planner 2.2.3 Ethical issues 3 Risk assessment 3.1 Environment model 3.2 Risk as expected value 3.3 Collision probability and most probable collision configuration 4 Accident severity prediction 4.1 Mathematical preliminaries 4.1.1 Methodical approach 4.1.2 Output definition for pedestrian collisions 4.1.3 Output definition for vehicle collisions 4.2 Prediction models 4.2.1 Eccentric impact model 4.2.2 Centric impact model 4.2.3 Multi-body system 4.2.4 Feedforward neural network 4.2.5 Random forest regression 4.3 Parameterisation 4.3.1 Reference database 4.3.2 Training strategy 4.3.3 Model evaluation 5 Risk based motion planning 5.1 Ego vehicle dynamic 5.2 Reward function 5.3 Tuning of the driving function 5.3.1 Tuning strategy 5.3.2 Tuning scenarios 5.3.3 Tuning results 6 Evaluation of the risk based driving function 6.1 Evaluation strategy 6.2 Evaluation scenarios 6.3 Test setup and simulation environment 6.4 Subsequent risk assessment of fleet data 6.4.1 GIDAS accident database 6.4.2 Fleet data Hamburg 6.5 Uncertainty-adaptive driving 6.6 Mitigation application 6.6.1 Real test drives on proving ground 6.6.2 Driving performance in simulation 7 Conclusion and Prospects References List of Tables List of Figures A Extension to the tuning process

The research described herein is composed of four major areas of practice. It examines the overall performance of runways and provides tools designed to improve current runway operations and management with particular emphasis on contaminated surfaces. Presented in this thesis is an overview of how to design airport pavements in order to achieve optimal friction by specifically focusing on material selection and construction techniques for rigid and flexible pavements. Rubber buildup and the impact rubber accumulation has on decreasing runway friction, particularly in a range of climatic conditions, is discussed. Four commonly used rubber removal techniques are presented and evaluated. Through this research, an analytical hierarchy process (AHP) decision making protocol was developed for incorporation into airport pavement management systems (APMS). Runway surface condition reporting practices used at the Region of Waterloo International Airport are evaluated and recommendations for improving current practices are identified. Runway surface condition reporting can be improved by removing subjectivity, reporting conditions to pilots in real time, standardizing terminology and measurement techniques, and including runway pictures or sketches to identify contaminant locations where possible. Reports should be incorporated and stored in the APMS. Aircraft braking systems and their effects on landing distances under contaminated conditions are discussed. This thesis presents a proposed solution for monitoring and measuring contaminated runway surfaces and identifying the risks associated with aircraft landing through using the Braking Availability Tester (BAT). Also proposed in this thesis is a testing framework for validating the Braking Availability Tester. The proposed BAT measures interaction between aircraft antiskid braking systems and runway contaminants to determine landing distances more accurately. Finally, this thesis includes a discussion explaining how pavement design, contaminant removal, results from friction tests, and results from the BAT can be incorporated into airport pavement management systems. APMS data can be analyzed to economically optimize and prioritize scheduling of pavement maintenance, preservation and rehabilitation treatments to maintain a high level of service, thereby contributing to runway safety and optimization.

Die dauerhafte Reduktion der von Menschen verursachten Emissionen ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Eine Strategie zur Reduzierung von Emissionen im Mobilitätssektor sind elektrisch betriebene Fahrzeuge, die je nach Typ teilweise oder vollständig mit Strom angetrieben werden. Für die Verkehrspsychologie stellt sich nun die Frage, ob und wie schnell sich Fahrer an die Nutzung von Elektrofahrzeugen gewöhnen und welche Herausforderungen sich aus Nutzersicht ergeben. Anhand von Studien mit vollelektrischen Fahrzeugen wurden in der vorliegenden Arbeit zwei grundlegende Eigenschaften von Elektrofahrzeugen aus psychologischer Perspektive untersucht: Zum einen verfügen Elektrofahrzeuge über eine Rekuperationsfunktion, mit der es möglich ist, in Verzögerungsvorgängen kinetische in elektrische Energie umzuwandeln, also Energie rückzugewinnen und damit letztlich die Emissionen zu reduzieren. Zum anderen beschränkt sich die mögliche Emissionsreduktion von Elektrofahrzeugen nicht nur auf den CO2-Ausstoß, sondern betrifft auch die Geräuschentwicklung dieser Fahrzeuge. Fahrzeuge mit Elektroantrieb emittieren weniger Geräusche, was einerseits die Lärmbelastung durch Straßenverkehr reduzieren kann, zum anderen aber auch zu Bedenken z.B. blinder Verkehrsteilnehmer geführt hat. Gerade bei geringen Geschwindigkeiten sind Elektrofahrzeuge schlechter wahrnehmbar und dadurch eine potentielle Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer. Das erste Ziel der vorliegenden Dissertation bestand darin, die Auswirkungen einer über das Gaspedal gesteuerten Rekuperation aus verkehrspsychologischer Perspektive zu untersuchen. Die zur Nutzung der Rekuperation nötigen motorischen Fertigkeiten müssen erlernt und in unterschiedlichen Verkehrssituationen angewandt werden. Basierend auf dem Power Law of Practice (Newell & Rosenbloom, 1981) wurde der Fertigkeitserwerb bei der Nutzung der Rekuperationsfunktion eingehend betrachtet. Anhand von Fahrzeugdaten lassen sich eine sehr steile Lernkurve und damit ein kurzer Adaptationsprozess zeigen, der mit einer Powerfunktion beschrieben werden kann. Bereits innerhalb der ersten gefahrenen Kilometer nehmen die Anzahl der konventionellen Bremsmanöver und ihr zeitlicher Anteil an der gesamten Verzögerung rapide ab. Das zweite Ziel der vorliegenden Dissertation war, die Auswirkungen der geringeren Geräuschemission auf das Verkehrsgeschehen zu prüfen. Dies erfolgte jedoch nicht, wie in anderen Studien bereits dargestellt, aus Fußgängerperspektive, sondern aus der Fahrerperspektive. Da die Fahrer gerade in der Anfangsphase eine zentrale Rolle bei der Entschärfung geräuschbedingter kritischer Situationen spielen, soll die Arbeit dazu beitragen, diese Forschungslücke zu schließen, um eine umfassendere Bewertung der Geräuschthematik bei Elektrofahrzeugen zu ermöglichen. In Anlehnung an Deerys (1999) Modell zu Fahrerreaktionen auf potentielle Gefahren, wurden Risikowahrnehmung (risk perception) und Gefahrenwahrnehmung (hazard perception) als entscheidende Determinanten der Fahrerreaktion auf geräuschbedingte Gefahrensituationen identifiziert. Was die Risikowahrnehmung betrifft, so konnte gezeigt werden, dass diese sich mit zunehmender Erfahrung verändert. Risiken aufgrund der Geräuscharmut werden als weniger bedrohlich, das leise Fahren zunehmend als Beitrag zum Komfort gewertet. Zusätzlich wurden im Rahmen der Dissertation Situationen im Straßenverkehr näher untersucht, die aufgrund der Geräuscharmut von Elektrofahrzeugen auftraten. Darauf aufbauend wurde ein Katalog von geräuschbedingten Szenarien erstellt, der als empirische Grundlage für die nähere Betrachtung der Gefahrenwahrnehmung von Fahrern diente. Ergebnisse daraus resultierender Experimente zur Detektion von geräuschbedingten Gefahren (hazard detection tasks) zeigten, dass die individuelle Erfahrung mit Elektrofahrzeugen offenbar lediglich eine untergeordnete Rolle bei der Erkennung und Reaktion auf geräuschbedingte Gefahren spielt. Erfahrene Fahrer von Elektrofahrzeugen unterschieden sich nur marginal von unerfahrenen Fahrern in der Reaktion in und der Bewertung von geräuschbedingten Gefahrensituationen, was darauf hindeutet, dass geräuschbedingte Gefahrensituationen auch von Fahrern ohne extensive Erfahrung mit Elektrofahrzeugen bewältigt werden können. Das dritte, übergreifende Ziel der Dissertation bestand darin, die Bedeutung beider Eigenschaften für die Nutzerakzeptanz zu untersuchen. Neben der Untersuchung momentan existierender Barrieren (z.B. Reichweite, Preis, Batterielebensdauer), die eine weitreichende Adoption von Elektrofahrzeugen erschweren können, ist es ebenso wichtig, solche Eigenschaften zu identifizieren, die sich positiv auf das Nutzererleben auswirken. Sowohl die Rekuperation, als auch die Geräuscharmut spielen eine wichtige Rolle in der Nutzerbewertung, da beide Eigenschaften als zentrale, individuell erlebbbare Vorteile von Elektrofahrzeugen beurteilt werden. Im Hinblick auf die Geräuschemission lässt sich konstatieren, dass diese mit zunehmender Erfahrung des Fahrers fast ausschließlich als Vorteil statt als Barriere von Elektrofahrzeugen gewertet wird. Eine bemerkbare, über das Gaspedal gesteuerte Rekuperation scheint als Teil des Fahrererlebens ebenfalls eine zentrale Rolle in der Bewertung zu spielen. Ein hohes Maß an Nutzerakzeptanz und Vertrauen in das System unterstreichen die positive Evaluation einer solchen Funktionalität. Aus verkehrspsychologischer Sicht haben die angeführten Eigenschaften von Elektrofahrzeugen Auswirkungen auf verschiedene Teilaufgaben der Fahrzeugführung. So sind nicht nur motorische Fertigkeiten in der Pedalnutzung (Stabilisierungsbene) erforderlich, sondern auch komplexere kognitive Prozesse, wie z.B. der Umgang mit möglichen Gefahrensituationen aufgrund der geringen Geräuschemission (Bahnführungsebene). Insgesamt weisen die Ergebnisse der Dissertation darauf hin, dass Herausforderungen aufgrund beider oben genannten Fahrzeugeigenschaften gemeistert werden können. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse, dass beide Eigenschaften von den Nutzern als willkommene Aspekte der technologischen Innovation geschätzt werden und somit zur allgemeinen Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beitragen können. Da auch andere Fahrzeugkonzepte mit elektrischem Antriebsstrang diese beiden Eigenschaften aufweisen, lassen sich die gefundenen Ergebnisse auf andere Fahrzeugtypen übertragen.

The research described herein is composed of four major areas of practice. It examines the overall performance of runways and provides tools designed to improve current runway operations and management with particular emphasis on contaminated surfaces. Presented in this thesis is an overview of how to design airport pavements in order to achieve optimal friction by specifically focusing on material selection and construction techniques for rigid and flexible pavements. Rubber buildup and the impact rubber accumulation has on decreasing runway friction, particularly in a range of climatic conditions, is discussed. Four commonly used rubber removal techniques are presented and evaluated. Through this research, an analytical hierarchy process (AHP) decision making protocol was developed for incorporation into airport pavement management systems (APMS). Runway surface condition reporting practices used at the Region of Waterloo International Airport are evaluated and recommendations for improving current practices are identified. Runway surface condition reporting can be improved by removing subjectivity, reporting conditions to pilots in real time, standardizing terminology and measurement techniques, and including runway pictures or sketches to identify contaminant locations where possible. Reports should be incorporated and stored in the APMS. Aircraft braking systems and their effects on landing distances under contaminated conditions are discussed. This thesis presents a proposed solution for monitoring and measuring contaminated runway surfaces and identifying the risks associated with aircraft landing through using the Braking Availability Tester (BAT). Also proposed in this thesis is a testing framework for validating the Braking Availability Tester. The proposed BAT measures interaction between aircraft antiskid braking systems and runway contaminants to determine landing distances more accurately. Finally, this thesis includes a discussion explaining how pavement design, contaminant removal, results from friction tests, and results from the BAT can be incorporated into airport pavement management systems. APMS data can be analyzed to economically optimize and prioritize scheduling of pavement maintenance, preservation and rehabilitation treatments to maintain a high level of service, thereby contributing to runway safety and optimization.

Two-bay hall for warehouse and manufacturing purposes with supporting steel structure and thermally insulating sheating with width of 36 metres and lenght of 72 metres. The hall incorporates two overhead cranes with maximum load of 32 and 40 tonnes. The main supporting structure is a system of plate girders and beams. The beams are connected with hinges and are placed with intervals of 6 metres. The hall design is intended for 1st snowing area

Subject of the work is comparison between the selected Czech standards elements for the road design and the standards in selected EU Member States. Based on the comparison and in agreement with the supervisor is designed to optimize the control elements of pitch towards sustainable transport safety. The work addresses the longitudinal gradients of motorways, expressways and other roads directionally divided according to standard ČSN 73 6101.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The Pedestrian Automatic Emergency Braking System (PAEB) can utilize on-board sensors to detect pedestrians and take safety related actions. However, PAEB system only benefits the individual vehicle and the pedestrians detected by its PAEB. Additionally, due to the range limitations of PAEB sensors and speed limitations of sensory data processing, PAEB system often cannot detect or do not have sufficient time to respond to a potential crash with pedestrians. For further improving pedestrian safety, we proposed the idea for integrating the complimentary capabilities of V2V and PAEB (V2V-PAEB), which allows the vehicles to share the information of pedestrians detected by PAEB system in the V2V network. So a V2V-PAEB enabled vehicle uses not only its on-board sensors of the PAEB system, but also the received V2V messages from other vehicles to detect potential collisions with pedestrians and make better safety related decisions. In this thesis, we discussed the architecture and the information processing stages of the V2V-PAEB system. In addition, a comprehensive Matlab/Simulink based simulation model of the V2V-PAEB system is also developed in PreScan simulation environment. The simulation result shows that this simulation model works properly and the V2V-PAEB system can improve pedestrian safety significantly.

Fahrerassistenzsysteme (FAS), wie zum Beispiel die „Aktive Gefahrenbremsung“, sollen dazu beitragen, das Fahren sicherer zu machen und die Anzahl an Unfällen und Verunglückten im Straßenverkehr weiter zu senken. Bei der Entwicklung von FAS muss neben der funktionalen Zuverlässigkeit des FAS sichergestellt werden, dass der Fahrer die Assistenzfunktion versteht und fehlerfrei benutzen kann. Zur Bestimmung geeigneter Systemauslegungen kommen in der Entwicklung Probandenversuche zum Einsatz, bei denen die zukünftigen Nutzer das FAS erleben und anschließend beurteilen. In dieser Arbeit wird die Eignung eines statischen Fahrsimulators für die Durchführung von Probandenversuchen zur Bewertung aktiv eingreifender FAS untersucht. Hierzu wurde ein Fahrversuch auf der Teststrecke und im statischen Fahrsimulator konzipiert, mit jeweils ca. 80 Probanden durchgeführt und die Ergebnisse bezüglich der Auswirkung des FAS „Aktive Gefahrenbremsung“ auf ausgewählte objektive und subjektive Kennwerte in der jeweiligen Versuchsumgebung vergleichend gegenübergestellt. Es zeigt sich, dass der statische Fahrsimulator prinzipiell für die Durchführung von Studien zur Bewertung aktiv eingreifender FAS geeignet ist. Als Ergebnis der Arbeit werden Erkenntnisse zur Aussagekraft der betrachteten Kennwerte sowie Empfehlungen zur Versuchsdurchführung im statischen Fahrsimulator gegeben.