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A microsimulation based method to evaluate shared space performances

Pascucci, Federico GND

Shared space is a concept of urban street design which implies the creation of a level surface within the whole road reserve and is aimed at encouraging different road users to interact spontaneously and to negotiate priority with each other. To build successful shared spaces, traffic engineers can rely at present on specific guidelines as well as technical reports. Nevertheless, there is no method available to compute the performance of shared spaces in terms of Level Of Service (LOS). In order to address this gap, a new indicator of traffic quality for pedestrians is being developed. This measure of performance considers aspects of comfort related to the crossing, which pedestrians use to go from one side of the roadway to the other. During this movement, discomfort is generated by the necessity to solve the conflicts with vehicles. Therefore, factors which potentially influence comfort are mathematically formulated. Later, the performance indicator can be calibrated on the basis of the opinion of a group of respondents, who evaluated real-world crossing movements in video sequences. The effectiveness and usability of the developed indicator is demonstrated in an exemplary case study. A shared street in the district of Bergedorf, Hamburg (D) is selected and filmed. To reproduce the interaction of road users and the mechanism of space negotiation, an innovative modeling approach based on social force model (SFM) is proposed. The model is calibrated and implemented in a Java-based simulation tool. Alternative shared space scenarios, as well as conventional ones with space segregation, are simulated. The goal of this dissertation is to establish a method to evaluate the performances of shared spaces through traffic microsimulation. This method includes the data survey and acquisition, the definition of performance indicators, the development of a microsimulation approach, the calibration of the motion model on the basis of real-world data and finally the execution of simulations to collect the results. In addition, this work shows the necessity to employ a comfort-based indicator for pedestrian traffic quality in shared spaces. The benefits of this approach, with respect to conventional efficiency-based indicators as time delay, is properly shown in real-world situations and successively demonstrated by help of statistical methods.

Shared Space ist ein Konzept der urbanen Straßengestaltung, das die Schaffung von niveaugleichen Zonen im gesamten Straßenquerschnitt beinhaltet, und darauf abzielt, die verschiedenen Verkehrsteilnehmer zu ermutigen, spontan zu interagieren und den Vorrang untereinander auszuhandeln. Um erfolgreiche Shared Spaces zu gestalten, können sich Ingenieure derzeit auf spezifische Richtlinien, sowie auf technische Berichte stützen. Dennoch gibt es keine Methode, um die Qualität des Shared Space im Hinblick auf den Level of Service (LOS) zu kalkulieren. Daher wird ein neuer Verkehrsqualitätsindikator für Fußgänger entwickelt. Diese Erfolgsmessgröße berücksichtigt Komfortaspekte hinsichtlich der von Fußgängern zur Querung der Straßen benutzten Übergänge. Während der Überquerung wird durch das Aushandeln des Vorrangs mit den Fahrzeugen ein Unbehagen erzeugt. Daher werden potentiell komfortbeeinflussende Faktoren mathematisch formuliert. Später kann der Leistungsindikator auf Basis der Ansicht einer Umfragegruppe, die reale Straßenüberquerungen in Videosequenzen auswertet, kalibriert werden. Die Effektivität und Tauglichkeit des entwickelten Indikators wird in einer exemplarischen Fallstudie im Hamburger Bezirk Bergedorf demonstriert. Hierzu wird der dortige Shared Space gefilmt. Um die Interaktion von Verkehrsteilnehmern und die Wirkungsweise der Verkehrsraumaushandlung nachzustellen, wird ein innovativer Modellierungsansatz, der auf dem sozialen Kräftemodell basiert, empfohlen. Das Modell wird in einem Java-basierten Simulationstool kalibriert und implementiert. Verschiedene Shared Space Arten und konventionelle Szenarien mit Raumtrennung werden simuliert. Das Ziel dieser Dissertation ist es, ein Verfahren zur Auswertung der Performances von Shared Spaces durch Verkehrsmikrosimulation zu entwickeln. Dieses Verfahren beinhaltet die Datenerhebung und –erfassung, die Definition der Leistungsindikatoren, die Entwicklung eines Mikrosimulationsansatzes und die Kalibrierung des Bewegungsmodells auf Basis realer Daten. Zudem werden Simulationen durchgeführt, um Ergebnisse zu sammeln. Des Weiteren zeigt diese Arbeit die Notwendigkeit, einen komfortbasierten Indikator für die Verkehrsqualität der Fußgänger in Shared Spaces zu verwenden. Die Vorteile dieses Ansatzes, gegenüber konventionellen, effizienzbasierten Indikatoren wie z.B. Zeitverzögerungen, werden entsprechend in praxistauglichen Situationen dargestellt und sukzessiv mittels statistischer Verfahren veranschaulicht.

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Pascucci, F., 2020. A microsimulation based method to evaluate shared space performances. https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202005271112-0
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