Esta dissertação apresenta um modelo conceitual do padrão de comportamento de pedestres em travessias semaforizadas. O modelo propõe uma estrutura de classificação dos pedestres de acordo com suas atitudes ao atravessar uma via. A análise envolve a consideração de fatores que podem influenciar as decisões dos pedestres sobre onde e quando iniciar a trajetória de travessia. O uso adequado das travessias semaforizadas é definido como conformidade de travessia. A conformidade de travessia pode ser de dois tipos: espacial, relacionada à localização em que o pedestre atravessa a via e, temporal, relacionada ao momento em que o pedestre decide iniciar a travessia. O modelo conceitual foi aplicado na área central da cidade de Porto Alegre. Com o objetivo de estimar as conformidades de travessia foram realizadas modelagens com redes neurais artificiais. Esta ferramenta proporciona o entendimento de problemas com alto grau de complexidade, que agregam variáveis com relações não-lineares entre si. As variáveis utilizadas na modelagem foram (i) gap máximo, (ii) gap crítico, (iii) 85° percentil de gaps, (iv) volume de pedestres, (v) volume de veículos, (vi) velocidade de veículos, (vii) largura da via, (viii) largura da travessia e, (ix) tempo de espera pelo verde no semáforo. Os resultados demonstraram que as características particulares de cada local têm influência nas conformidades de travessia. As análises de sensibilidade dos modelos indicaram que as variáveis relacionadas às características locais de geometria e condições de entorno das travessias exercem maior influência sobre a conformidade de travessia espacial. Por outro lado, a modelagem indicou que as características do regime do tráfego são os aspectos mais importantes na determinação da conformidade de travessia temporal.

Esta dissertação apresenta um modelo conceitual do padrão de comportamento de pedestres em travessias semaforizadas. O modelo propõe uma estrutura de classificação dos pedestres de acordo com suas atitudes ao atravessar uma via. A análise envolve a consideração de fatores que podem influenciar as decisões dos pedestres sobre onde e quando iniciar a trajetória de travessia. O uso adequado das travessias semaforizadas é definido como conformidade de travessia. A conformidade de travessia pode ser de dois tipos: espacial, relacionada à localização em que o pedestre atravessa a via e, temporal, relacionada ao momento em que o pedestre decide iniciar a travessia. O modelo conceitual foi aplicado na área central da cidade de Porto Alegre. Com o objetivo de estimar as conformidades de travessia foram realizadas modelagens com redes neurais artificiais. Esta ferramenta proporciona o entendimento de problemas com alto grau de complexidade, que agregam variáveis com relações não-lineares entre si. As variáveis utilizadas na modelagem foram (i) gap máximo, (ii) gap crítico, (iii) 85° percentil de gaps, (iv) volume de pedestres, (v) volume de veículos, (vi) velocidade de veículos, (vii) largura da via, (viii) largura da travessia e, (ix) tempo de espera pelo verde no semáforo. Os resultados demonstraram que as características particulares de cada local têm influência nas conformidades de travessia. As análises de sensibilidade dos modelos indicaram que as variáveis relacionadas às características locais de geometria e condições de entorno das travessias exercem maior influência sobre a conformidade de travessia espacial. Por outro lado, a modelagem indicou que as características do regime do tráfego são os aspectos mais importantes na determinação da conformidade de travessia temporal.

Esta dissertação apresenta um modelo conceitual do padrão de comportamento de pedestres em travessias semaforizadas. O modelo propõe uma estrutura de classificação dos pedestres de acordo com suas atitudes ao atravessar uma via. A análise envolve a consideração de fatores que podem influenciar as decisões dos pedestres sobre onde e quando iniciar a trajetória de travessia. O uso adequado das travessias semaforizadas é definido como conformidade de travessia. A conformidade de travessia pode ser de dois tipos: espacial, relacionada à localização em que o pedestre atravessa a via e, temporal, relacionada ao momento em que o pedestre decide iniciar a travessia. O modelo conceitual foi aplicado na área central da cidade de Porto Alegre. Com o objetivo de estimar as conformidades de travessia foram realizadas modelagens com redes neurais artificiais. Esta ferramenta proporciona o entendimento de problemas com alto grau de complexidade, que agregam variáveis com relações não-lineares entre si. As variáveis utilizadas na modelagem foram (i) gap máximo, (ii) gap crítico, (iii) 85° percentil de gaps, (iv) volume de pedestres, (v) volume de veículos, (vi) velocidade de veículos, (vii) largura da via, (viii) largura da travessia e, (ix) tempo de espera pelo verde no semáforo. Os resultados demonstraram que as características particulares de cada local têm influência nas conformidades de travessia. As análises de sensibilidade dos modelos indicaram que as variáveis relacionadas às características locais de geometria e condições de entorno das travessias exercem maior influência sobre a conformidade de travessia espacial. Por outro lado, a modelagem indicou que as características do regime do tráfego são os aspectos mais importantes na determinação da conformidade de travessia temporal.

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A interação entre humanos em movimento e estruturas, geralmente, ocorre em estruturas esbeltas, na qual o nível de vibração é potencialmente elevado. Além disso, há a adição de massa para o sistema estrutural, devido à presença de pessoas e um aumento de amortecimento devido à capacidade do corpo humano em absorver energia vibratória. Neste trabalho, uma campanha de testes foi realizada para obtenção de parâmetros de um modelo biodinâmico de um único grau de liberdade (SDOF) que representa a ação de um pedestre caminhando na direção vertical. Os parâmetros deste modelo são a massa modal (m), amortecimento (c) e rigidez (k). As medições experimentais são realizadas em uma plataforma de forças, os dados de entrada do modelo são as amplitudes de aceleração espectral dos três primeiros harmônicos ao nível da cintura dos indivíduos testados e as amplitudes correspondentes dos três primeiros harmônicos da força de reação do solo vertical. Isto conduz a um sistema de equações não lineares que são resolvidos usando um algoritmo de otimização baseado em gradientes. Vários indivíduos participaram dos testes para garantir variabilidade interindividual, e expressões de regressão e uma rede neural artificial (RNA) são utilizadas para relacionar os parâmetros biodinâmicos com a taxa de passos e a massa corporal dos pedestres. Os resultados mostram alguma dispersão no amortecimento e rigidez que não são precisamente correlacionadas com a massa e taxa de passo dos pedestres. O uso da RNA resulta em melhorias significativas nas expressões dos parâmetros com uma menor incerteza. Além disso, dois modelos são usados para representar a força dos pedestres: (a) modelo de força simples (MFS) onde a força de passos sucessivos é representada pela série de Fourier, com velocidade constante do pedestre, atuando em uma linha reta no sentido da caminhada; (b) modelo de força completamente sincronizado (MFCS) onde as componentes da força são representadas considerando parâmetros cinéticos e cinemáticos da marcha e são sincronizados no tempo e no espaço. Os resultados mostram que pode haver diferenças importantes no comportamento estrutural quando é usado um MFCS, especialmente em passarelas com elevada flexibilidade. Finalmente, as acelerações verticais medidas em uma passarela protótipo mostram a adequação do modelo numérico para a representação dos efeitos de pedestres caminhando em uma estrutura. Os resultados são consistentes para várias densidades de pedestres. / The interaction between moving humans and structures usually occurs in slender structures where the level of vibration is potentially high. Furthermore, there is the addition of mass to the structural system due to the presence of people and an increase in damping due to the human body´s ability to absorb vibrational energy. In this work, a test campaign is presented to obtain parameters for a single degree of freedom (SDOF) biodynamic model that represents the action of a walking pedestrian in the vertical direction. The parameters of this model are the modal mass (m), damping (c) and stiffness (k). The experimental measurements are performed on a force platform, and the inputs are the spectral acceleration amplitudes of the first three harmonics at the waist level of the tested subjects and the corresponding amplitudes of the first three harmonics of the vertical ground reaction force. This leads to a system of nonlinear equations that are solved using a gradient-based optimization algorithm. A set of individuals took part in the tests to ensure inter-subject variability, and, regression expressions and an artificial neural network (ANN) were used to relate the biodynamic parameters to the pacing rate and the body mass of the pedestrians. The results showed some scatter in damping and stiffness that could not be precisely correlated with the mass and pacing rates of the subjects. The use of the ANN resulted in significant improvements in the parameter expressions with a low uncertainty. Moreover, two models were used to represent the pedestrian loading: (a) simple force model (SFM) where the force from successive footfalls is represented by the Fourier series, with a constant pedestrian speed, acting on a straight line in the direction of walking; (b) fully synchronized force model (FSFM) where the load components are represented considering kinetic and kinematic parameters and are synchronized in time and space. The results show that there may be important differences in structural behavior when a FSFM is used, especially in footbridges with high flexibility. Finally, the measured vertical accelerations on a prototype footbridge show the adequacy of the numerical model for the representation of the effects of walking pedestrians on the structure. The results are consistent for several crowd densities.

A confiabilidade de algoritmos para detecção de pedestres é um problema fundamental para carros auto dirigíveis ou com auxílio de direção. Métodos que utilizam algoritmos de detecção de objetos como Histograma de Gradientes Orientados (HOG - Histogram of Oriented Gradients) ou Redes Neurais de Convolução (CNN – Convolutional Neural Network) são muito populares em aplicações automotivas. Unidades de Processamento Gráfico (GPU – Graphics Processing Unit) são exploradas para executar detecção de objetos de uma maneira eficiente. Infelizmente, as arquiteturas das atuais GPUs tem se mostrado particularmente vulneráveis a erros induzidos por radiação. Este trabalho apresenta uma validação e um estudo analítico sobre a confiabilidade de duas classes de algoritmos de detecção de objetos, HOG e CNN. Esta pesquisa almeja não somente quantificar, mas também qualificar os erros produzidos por radiação em aplicações de detecção de objetos em GPUs embarcadas. Os resultados experimentais com HOG foram obtidos usando duas arquiteturas de GPU embarcadas diferentes (Tegra e AMD APU), cada uma foi exposta por aproximadamente 100 horas em um feixe de nêutrons em Los Alamos National Lab (LANL). As métricas Precision e Recall foram usadas para validar a criticalidade do erro. Uma análise final mostrou que por um lado HOG é intrinsecamente resiliente a falhas (65% a 85% dos erros na saída tiveram um pequeno impacto na detecção), do outro lado alguns erros críticos aconteceram, tais que poderiam resultar em pedestres não detectados ou paradas desnecessárias do veículo. Este trabalho também avaliou a confiabilidade de duas Redes Neurais de Convolução para detecção de Objetos:Darknet e Faster RCNN. Três arquiteturas diferentes de GPUs foram expostas em um feixe de nêutrons controlado (Kepler, Maxwell, e Pascal), com as redes detectando objetos em dois data sets, Caltech e Visual Object Classes. Através da análise das saídas corrompidas das redes neurais, foi possível distinguir entre erros toleráveis e erros críticos, ou seja, erros que poderiam impactar na detecção de objetos. Adicionalmente, extensivas injeções de falhas no nível da aplicação (GDB) e em nível arquitetural (SASSIFI) foram feitas, para identificar partes críticas do código para o HOG e as CNNs. Os resultados mostraram que não são todos os estágios da detecção de objetos que são críticos para a confiabilidade da detecção final. Graças a injeção de falhas foi possível identificar partes do HOG e da Darknet, que se protegidas, irão com uma maior probabilidade aumentar a sua confiabilidade, sem adicionar um overhead desnecessário. A estratégia de tolerância a falhas proposta para o HOG foi capaz de detectar até 70% dos erros com 12% de overhead de tempo. / Pedestrian detection reliability is a fundamental problem for autonomous or aided driving. Methods that use object detection algorithms such as Histogram of Oriented Gradients (HOG) or Convolutional Neural Networks (CNN) are today very popular in automotive applications. Embedded Graphics Processing Units (GPUs) are exploited to make object detection in a very efficient manner. Unfortunately, GPUs architecture has been shown to be particularly vulnerable to radiation-induced failures. This work presents an experimental evaluation and analytical study of the reliability of two types of object detection algorithms: HOG and CNNs. This research aim is not just to quantify but also to qualify the radiation-induced errors on object detection applications executed in embedded GPUs. HOG experimental results were obtained using two different architectures of embedded GPUs (Tegra and AMD APU), each exposed for about 100 hours to a controlled neutron beam at Los Alamos National Lab (LANL). Precision and Recall metrics are considered to evaluate the error criticality. The reported analysis shows that, while being intrinsically resilient (65% to 85% of output errors only slightly impact detection), HOG experienced some particularly critical errors that could result in undetected pedestrians or unnecessary vehicle stops. This works also evaluates the reliability of two Convolutional Neural Networks for object detection: You Only Look Once (YOLO) and Faster RCNN. Three different GPU architectures were exposed to controlled neutron beams (Kepler, Maxwell, and Pascal) detecting objects in both Caltech and Visual Object Classes data sets. By analyzing the neural network corrupted output, it is possible to distinguish between tolerable errors and critical errors, i.e., errors that could impact detection. Additionally, extensive GDB-level and architectural-level fault-injection campaigns were performed to identify HOG and YOLO critical procedures. Results show that not all stages of object detection algorithms are critical to the final classification reliability. Thanks to the fault injection analysis it is possible to identify HOG and Darknet portions that, if hardened, are more likely to increase reliability without introducing unnecessary overhead. The proposed HOG hardening strategy is able to detect up to 70% of errors with a 12% execution time overhead.

The design of new facilities - buildings, shopping centers, public transport stations, airports, or intersections of urban roads - should consider delays resulting from intense pedestrians’ flows in order to make its' operation more efficient. The general objective of this doctoral thesis is to propose a simulation model to represent pedestrians’ behavior in urban environments. Simulation models should allow planning these environments in order to provide greater levels of comfort and safety for the pedestrian. Agent-based abstraction has been widely used for pedestrian modeling, mainly due to its capacity to represent complex entities. Agent-based models represent agents’ decision-making ability based on their profile and perception over the environment. One of the most important pedestrians’ activities is the route choice. This document describes the development of a route choice model based on friction forces. The route cost calculation considers a balance between distance and the impedance generated by other pedestrians. Simulations runs shown that pedestrians choosing longer routes can have similar or better travel times. The ability of choosing not only the shorter route brings more realistic behaviors for the pedestrians’ representation, especially with small differences in route lengths and higher congestion. On the proposed model agents were modeled with partial knowledge of the network conditions. The knowledge was limited considering the pedestrian estimated field of view. In the real world it is not possible to know the network state before turning the corner. The model was validated and calibrated with real data. Calibrating a pedestrian route choice model is a complex task mainly for two reasons: (i) Many factors interfere on pedestrians’ route choice; (ii) data collection is difficult. To overcome these difficulties real pedestrians were studied in a controlled environment. An experiment was set up inside the university campus. After the calibration process the model was able to simulate a real scenario. Proposed model was applied to simulate a shopping mall environment. Simulate the pedestrians shopping behavior is particularly complex once route choice in shopping malls may be defined by a number of causal factors. Shoppers may follow a pre-defined schedule; they may be influenced by other people walking, or may want to get a glimpse of a familiar shopping. Analysis from simulations indicates that the agents’ behavior provides a promising approach for real case applications.

Esta dissertação visa avaliar o padrão comportamental dos pedestres nos deslocamentos na cidade de Porto Alegre. É abordado a partir da base de dados provenientes da pesquisa de entrevistas domiciliares realizadas em 2003 em Porto Alegre. Para isto, caracterizaram-se os deslocamentos a pé na cidade e identificaram-se as regiões de maior e menor concentração de viagens a pé. A fim de determinar os fatores que influenciam a decisão de caminhar foram estimados modelos logit binomiais para as viagens menores que 2 km em cada uma das regiões identificadas anteriormente. As variáveis explicativas para os modelos analisados incluem características do domicílio (disponibilidade de automóvel e renda por domicílio), dos residentes (idade), das viagens (distância e motivo da viagem), da forma urbana (densidade de domicílios, densidade populacional, comprimento médio das quadras, padrão do sistema viário, tipo de uso do solo e estacionamento tarifado em área pública) e da disponibilidade de transporte coletivo na origem da viagem. Foram consideradas duas categorias de viagens: viagens por motivo trabalho/estudo e viagens por motivo não trabalho/estudo (motivos recreacionais, compras, saúde, assuntos pessoais e outros). Os resultados do estudo mostram que características sócio-econômicas dos residentes, características das viagens e da forma urbana influenciam a escolha do modo a pé. Analisando os valores de elasticidade obtidos para as duas categorias de viagens originadas em Petrópolis e no Centro pode-se inferir que as variáveis que exercem maior influência estão relacionadas principalmente a características da viagem (distância) e à configuração física da rede viária. A análise de sensibilidade evidenciou a sensibilidade do modelo frente a alterações das variáveis estudadas. Os resultados obtidos servem de apoio para um planejamento mais adequado da mobilidade e acessibilidade dos pedestres. / This thesis aims to evaluate the pedestrians’ behavior in Porto Alegre. The study was based on a Porto Alegre household survey of 2003. During the analysis, the pedestrian trips were characterized and the traffic zones with the larger and the smaller number of pedestrian trips were identified. In order to determine the influencing factors related to the walk choice, binomial logit models were developed for trips with less than 2km in each traffic zone previously identified. The explanatory variable used in the models included the characteristics of the household (auto availability and household income), of the household members (age), of the trip (distance and purpose of the trip), of the built environment (housing units density, population density, mean block size, street patterns, land use and public parking), and transit availability in the origin of the trip. Two types of pedestrian travel were considered: work and non-work trips (shopping, health, personal purposes and others). The study results showed that socio-economic characteristics, trip characteristics and local measures of the built environment influence walk modechoice. Elasticity results for the two types of trips, with origin in “Petrópolis” and Downtown, indicate that the most influence variables are connected with trip characteristics (distance) and street design. The sensibility analysis showed the model sensibility strength under the changes introduced in the variables studied. These analysis results may provide support for a better planning for pedestrians’ mobility and accessibility.

Este trabalho procura entender a relação entre o corpo e a mobilidade urbana a partir de uma experiência pedestre na cidade de São Paulo. Para tanto, a pesquisa parte da discussão sobre como o pedestre vem sendo interpretado na Geografia e em outras áreas do conhecimento, trazendo o debate sobre a rua inserida no contexto da produção do espaço, afinal, é nela que se dão as contradições entre os corpos e as máquinas de transportar. / This work tries to understand the relationship between the body and the urban mobility from a pedestrian experience in São Paulo. Therefore, the research of the discussion about the pedestrian has been interpreted in geography and other areas of knowledge, bringing the debate about the street into the context of production of space, after all, it is here that give the contradictions between pedestrians the machines to transport and the city.

Os deslocamentos a pé são parte da história da cidade. Antes do advento dos transportes, o andar era o meio natural de se deslocar dentro dos assentamentos urbanos. Posteriormente, com a expansão urbana e a separação de funções, os transportes sobre trilhos e rodas assimilaram parte dos deslocamentos cotidianos e ajudaram a moldar um ambiente urbano muitas vezes hostil aos pedestres. Mesmo assim, o andar é, atualmente, um dos modais mais importantes no dia a dia das grandes cidades, seja em trajetos feitos exclusivamente a pé, seja como parte de trajetos intermodais. O objetivo desta pesquisa é investigar o andar a pé dentro de duas perspectivas: a perspectiva da mobilidade e a perspectiva estética - a da fruição da cidade - analisando a relação entre o ambiente construído e a experiência individual cotidiana dos pedestres. Para isso, a pesquisa busca na história das cidades ocidentais elementos que expliquem as grandes transformações do ato de andar a pé, até chegar a São Paulo, nosso estudo de caso. Em São Paulo, o acompanhamento de processos históricos e de momentos emblemáticos permitiu explicar parte do paradoxo do andar a pé na cidade: apesar de as viagens a pé serem o meio mais usado de deslocamento, as condições urbanas apresentam um quadro bastante desafiador para o pedestre - infraestrutura de caminhabilidade pouco adequada ou inexistente, travessias arriscadas e situação de insegurança na relação com os veículos motorizados. Metodologicamente, a investigação histórica é complementada por uma pesquisa qualitativa, realizada para a tese, com uma amostra de pedestres que se deslocam cotidianamente a pé por São Paulo. A técnica de discussões em grupo, conduzidas em 2018, permitiu que fossem aprofundadas as motivações, os problemas e os prazeres de quem anda a pé na cidade. Os resultados mostram que a experiência do pedestre permite materializar e entender o impacto de planos, decisões e processos implementados no passado sobre a caminhabilidade em São Paulo. Adicionalmente, foi possível constatar que, mesmo em situações adversas, existe um componente muito presente de fruição da cidade inerente ao andar a pé, manifestado no prazer sensorial do caminhar, na constatação de que andar permite \"viver a cidade\" e ainda as pequenas surpresas- encontros, descobertas e lugares inesperados. Com base nas observações e na pesquisa, o trabalho termina com a sugestão da incorporação do ponto de vista do pedestre na prática do planejamento urbano, como uma disciplina que pode agregar a importância da pequena escala aos planos urbanísticos. / Walking is an intrinsic part of the history of cities. Before the introduction of mass transport, walking was the natural means of accessing different parts of urban settlements. Later on, with the urban sprawl and the separation of functions, rail and road transports absorbed part of the daily commutes and helped to mold an urban environment which is very often hostile to pedestrians. Nonetheless, in present days, walking is still one of the most important modes of commuting inside cities, either associated with another mean, or as a standalone.The objective of this research is to investigate walking from two perspectives: the perspective of mobility and the perspective of aesthetics - the enjoyment of the city - analyzing the relation between the built environment and the personal daily experience of persons on foot. In order to reach that goal, the research selects elements in the history of western cities which can explain the transformations in the act of walking. In São Paulo, our case study, there exists a clear paradox: despite the fact that walking is the most important means of transportation, the urban settings depict a very challenging situation for the pedestrian - inadequate or nonexistent sidewalks, risky crossings and vulnerable conditions in the face of motor vehicles. Methodologically, the historical investigation is complemented by a qualitative research conducted specifically for this thesis, with a sample of pedestrians who walk regularly in their daily affairs. The group discussions, which took place in 2018, have brought relevant information to understand the motivations, problems and pleasures of those who walk in São Paulo. The results show that the pedestrian experiences can help us to assess the impact that plans, decisions and processes which took place decades ago have had on the walkability in São Paulo. They also allow us to verify that, even in adverse situations, a sense of enjoyment is often present while walking, and it is expressed not only in the very pleasure of taking a walk but, also in the realization that through it one can \"experience the city\" and the hidden surprises it can reveal - unexpected encounters, findings, and places.The observations and the research initiated a series of suggestions on how to incorporate the pedestrian\'s point of view in the practice of urban planning, as a means to integrate the importance of the human scale to urban plans.