Predicting Safety Benefits of Automated Emergency Braking at Intersections - Virtual simulations based on real-world accident data

Introduction: Intersections are a global traffic safety concern. In the United States, around half of all fatal road traffic accidents take place at intersections or were related to them. In the European Union, about one fifth of road traffic fatalities occur at intersections.Intersection Automated Emergency Braking (AEB) seems to be a promising technology with which to address intersection accidents, as information retrieval by on-board sensing is operational on its own, and, in critical situations, braking is initiated independent of driver reaction. This is not the case for Vehicle-to-Everything (V2X) communication, which requires all conflict-involved vehicles to be equipped with this technology and drivers to respond to an initiated warning. The objective of this thesis is to evaluate the effectiveness of a theoretical Intersection AEB system in avoiding accidents and mitigating injuries. As it will take several decades for a new safety technology to penetrate the vehicle fleet and full coverage of all vehicles may never be achieved, the technology benefit is here analyzed as a function of market penetration. Finally, this research assesses whether a set of test scenarios can be derived without compromising the variance of real-world accidents.Methods: Data from the United States National Automotive Sampling System / General Estimates System and the Fatality Analysis Reporting System was used to compare the capacity of on-board sensing and V2X communication to save lives. To investigate Intersection AEB in detail, the German In-Depth Accident Study (GIDAS) data and the related Pre-Crash Matrix (PCM) were utilized to re-simulate accidents with and without Intersection AEB using different parameter settings of technical aspects and driver comfort boundaries. Machine learning techniques were used to identify opportunities for data clustering.Result: On-board sensing has a substantially higher capability to save lives than V2X communication during the period before full market penetration of both is reached. The analysis of GIDAS and PCM data indicate that about two thirds of left-turn across path accidents with oncoming traffic (LTAP/OD) and about 80 percent of straight crossing path (SCP) accidents can be avoid by an idealized Intersection AEB. Moderate to fatal injuries could be avoided to an even higher extent. Key parameters impacting effectiveness are vehicle speed and potential path choice; to increase effectiveness, these should be limited and narrowed down, respectively.Conclusion and Limitations: Intersection AEB is effective in reducing LTAP/OD and SCP accidents and mitigating injuries However, intersection accidents are highly diverse and accurate performance evaluation requires taking variations into account. The simulations were conducted using ideal sensing without processing delays and an ideal coefficient of friction estimation

Aplicación de sistemas GNSS y SIG a infraestructuras de transporte:estudio sobre la conducción naturalista

[Resumen] Los estudios sobre tráfico presentan un gran interés en las sociedades actuales, siendo posible abordarlos desde un gran número de perspectivas de análisis. Ejemplos concretos son los estudios centrados en gestión de mercancías, la propuesta de modelos de movilidad más eficientes y los estudios sobre seguridad vial. Este último enfoque es uno de los que más interés presenta debido a los altos costes sociales y económicos derivados del siempre elevado número de muertes y heridos en carretera. El éxito de estos estudios se demuestra habitualmente con la adopción y puesta en marcha de ciertas medidas o normativas por parte de las instituciones responsables. El interés por estos temas no se limita únicamente a las administraciones públicas, sino también a numerosas empresas del sector privado tales como compañías aseguradoras o automovilísticas, entre otras. La investigación en seguridad vial presenta una gran complejidad debido a la interacción entre diversos elementos, la influencia de ciertos escenarios o la dificultad en la modelización del comportamiento humano en determinadas circunstancias. La mayor parte de estudios precedentes emplean métodos de experimentación que ofrecen una visión parcial y/o subjetiva de la realidad. La conducción naturalista se ha convertido en uno de los métodos de experimentación más óptimos para este tipo de estudios gracias a sus numerosas ventajas, permitiendo observar de forma continuada e inobstrusiva las actitudes al volante de una serie de conductores en condiciones reales de conducción. Sin embargo, este método presenta una serie de inconvenientes asociados a su procedimiento, tales como la generación de grandes volúmenes de datos que resultan difíciles de manejar y procesar, la falta de metodologías de trabajo claramente aceptadas, las pérdidas de información y la falta de aprovechamiento de algunos datos. La mayor parte de estudios publicados plantean estrategias de reducción y filtrado de los datos obtenidos a ciertos tramos de vía o eventos muy concretos. Para ello desarrollan programas de software propios centrados en los objetivos específicos de análisis. La mayor parte de estos programas son de pago y uso restringido, presentan interfaces de representación poco optimizadas y ofrecen una limitada capacidad de procesamiento y análisis de los datos. Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) permiten obtener una representación cartográfica del conjunto de datos en función de su componente espacial. La representación espacial favorece una interpretación más clara de los datos, permitiendo incrementar el nivel de explotación de la información. Sin embargo, las pérdidas de datos de posicionamiento son frecuentes en este tipo de experimentos. Por esta razón, se requiere la implementación de una serie de estrategias para la adquisición de este tipo de datos durante la fase de diseño, previa al experimento. Los sistemas GNSS, normalmente complementados con sistemas diferenciales u otro tipo de sensores complementarios, permiten obtener la mejor estrategia de posicionamiento en función de las especificaciones técnicas, del objetivo y del presupuesto de cada uno de los proyectos de investigación. En caso de proyectos y experimentos llevados a cabo, se propone un procedimiento altamente fiable para la recuperación de datos de posicionamiento durante pérdidas largas. Este procedimiento presenta una gran importancia debido a la gran cantidad de recursos económicos requeridos por este tipo de proyectos de conducción naturalista. Por tanto, este trabajo propone una nueva metodología de procesamiento y análisis de datos de conducción naturalista a partir de la componente geográfica de la información. Esta metodología presenta unos mayores niveles de eficiencia en el uso de recursos durante cualquiera de las fases del proyecto: captura, análisis e interpretación de los datos. Esta metodología permite asimismo incrementar la fiabilidad de los resultados obtenidos respecto a las metodologías precedentes.[Resumo] Os estudos sobre tráfico presentan unha grande interese nas sociedades actuais, sendo posible abordalos dende un grande número de perspectivas de análise. Exemplos concretos son os estudos centrados na xestión de mercancías, a proposta de modelos de mobilidade máis eficientes e os estudos sobre seguridade vial. Este último enfoque é un dos de máis interese debido aos altos costes sociais e económicos derivados do sempre elevado número de mortes e feridos nas estradas. O éxito destos estudos ponse de manifesto a miúdo coa adopción e posta en marcha de certas medidas ou normativas por parte das instituciones responsables. O interese por estos temas non se limita únicamente ás administracións públicas, senón tamén a numerosas empresas do sector privado tales como compañías aseguradoras ou automovilísticas, entre outras. A investigación en seguridade vial presenta unha grande complexidade debido á interacción entre diversos elementos, a influenza de certos escenarios ou a dificultade na modelización do omportamiento humán en determinadas circunstancias. A maior parte de estudos precedentes empregan métodos de experimentación que ofrecen unha visión parcial e/ou subxetiva da realidade. A conducción naturalista á un dos métodos de experimentación máis óptimos para este tipo de estudios grazas as súas numerosas ventaxas, permitindo observar de forma continuada e inobstrusiva as actitudes ao volante dunha serie de conductores en condicións reais de conducción. Sen embargo, este método presenta unha serie de inconvintes asociados ao seu procedemento tales como a xeración de grandes volúmenes de datos difíciles de manexar e procesar, a falta de metodoloxías de traballo claramente aceptadas, as perdas de información e a falla de aproveitamiento dalgúns datos. A maior parte de estudos publicados plantexan estratexias de reducción e filtrado dos datos obtidos a certos tramos de vía ou eventos moi concretos. Para elo desenvolven programas informáticos propios centrados nos obxetivos específicos de análise. A maior parte destos programas son de pago e uso restrinxido, presentan interfaces de representación pouco optimizadas e ofrecen unha limitada capacidade de procesamiento e análise dos datos. Os Sistemas de Información Xeográfica (SIX) permiten obter unha representación cartográfica do conxunto de datos en función da súa compoñente espacial. A representación espacial favorece unha interpretación máis clara dos datos, además de incrementar o nivel de explotación da información. Sen embargo, as perdas de datos de posicionamento son frecuentes neste tipo de experimentos. Por esta razón, requírese a implementación dunha serie de estratexias para a adquisición de este tipo de datos durante a fase de deseño, previa ao experimento. Os sistemas GNSS, normalmente complementados con sistemas diferenciais ou outro tipo de sensores complementarios, permiten obter a mellor estratexia de posicionamento en función das especificacións técnicas, do obxectivo e do presuposto de cada un dos proxectos de investigación. No caso de proxectos e experimentos levados a cabo, propónse un procedemento altamente fiable para a recuperación de datos de posicionamento durante perdas longas. Este procedemento presenta unha gran importancia debido á grande cantidade de recursos económicos requiridos por este tipo de proxectos de conducción naturalista. Polo tanto, este traballo propón unha nova metodoloxía de procesamento e análise de datos de conducción naturalista a partires da compoñente xeográfica da información. Esta metodoloxía presenta uns maiores niveis de eficiencia no uso de recursos durante calquera das fases do proxecto: captura, análise e interpretación dos datos. Esta metodoloxía permite así mesmo incrementar a fiabilidade dos resultados obtidos respecto ás metodoloxías precedentes.[Abstract]Traffic studies are of great interest in today´s societies, as they provide numerous aspects of research such as studies on fleet management, on how to achieve a more efficient mobility as well as studies on road safety. The latter ones present a great importance due to their high social and economic costs caused by the elevated number of road deaths and injuries. The success of these studies can usually be observed by the implementation of certain measures and regulations by the responsible institutions. Not only public institutions are interested in these topics but also numerous private companies such as insurance and automotive companies, among others. Research on road safety is highly complex due to the interaction of multiple factors, the influence of some scenarios or the difficulty in modelling human behavior in certain circumstances. Most previous studies use experimentation methods which offer a partial and/or subjective perspective of reality. Naturalistic driving has thus become one of the most suitable methods for these kinds of studies as it has many advantages regarding the aspect of observation. It offers the possibility to continuously and inobstrusively observe the behaviour for a group of drivers in real driving conditions. However, this method has several drawbacks regarding its procedure such as large volumes of data which are difficult to handle and process, the lack of a clearly defined work methodology, data losses and the low exploitation of some data. Most of the published studies offer strategies to reduce and filter the collected data in certain road sections or in very specific events (incidents). For this reason, software programmes are developed for a specific object of study. Most of these programmes are pay software and restricted use, present unfriendly and low optimized user interfaces and have a limited capacity for the processing and analysis of the data. Geographic Information Systems (GIS) provide a cartographic representation of the dataset from the spatial component of the information. This representation model provides a clearer interpretation of the data, increasing the level of exploitation of the information. However, (positioning) data losses are quite common in these experiments. Therefore, a number of strategies are needed to obtain positioning data during the previous phase to the experiment. GNSS systems, usually complemented with differential systems or other sensors, provide the best positioning strategy in function of technical specifications, the objectives and the budget for each research project. Regarding former projects and experiments, a highly reliable procedure to recover positioning data that are missing during long time periods is proposed. This procedure presents a great importance due to the elevated cost of naturalistic driving projects. Therefore, this paper proposes a new methodology regarding the processing and analysis of naturalistic driving data from the geographic component of the information. This methodology presents a greater efficiency of use of the resources at any phase of the project: capturing, analysis and interpretation of the data. This methodology also increases the reliability of the results obtained with respect to the previous methodologie