Date of Award

1-2020

Document Type

Thesis

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Dr. Munjed Maraqa

Second Advisor

Dr. Yasser Hawas

Abstract

Many studies had been carried out to evaluate the sustainability of transportation systems, but little attention was given in these studies to the design of roadway intersections. The objective of this study was to define a framework to assess intersection sustainability from a road-user perspective and to develop a visual tool that helps decision-makers to support a more sustainable design of roadway intersections. Suitable sustainability indicators that would serve as elements in the built framework at the strategic and early planning level were extracted from the literature. The extracted indicators were utilized with relative weights to develop basic dimensional indices that would be further combined into a Composite Sustainability Index (CSI) tool. The application of the CSI tool was demonstrated in four case studies of existing intersections in Al Ain City, UAE. For each case study, the sustainability of fifteen design alternatives was evaluated for different scenarios of traffic volume and operational speed. Indices representing the individual dimensions of sustainability (economic, environmental, and social) and the overall CSI were determined for each alternative using the Multi-Criteria Decision Making (MCDM) method and Technique of Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) technique. For each scenario, the most sustainable design alternative and its dimensional tradeoffs were determined. A sensitivity analysis was carried out to study the impact of weight assignment that reflects stakeholders’ interests and priorities on the sustainability assessment of the proposed intersection designs. Results indicated that traffic volume had a significant impact on sustainability ranking between single intersection design alternatives, while the effect of operational speed was insignificant. Moreover, sensitivity analysis proved that weight assignment had an effect on determining the most sustainable design alternative. Whereas, alternatives that rank highest in the dimension of the major weight, would result in being the most sustainable. However, if an alternative performs exceedingly well in another dimension, other than the one with the heaviest weight, it may still have the highest contribution to the overall CSI. The developed methodology would assist decision-makers in other cities to assess and implement sustainable roadway intersection projects that correspond to their regional visions and goals.

Comments

تم إجراء العدید من الدراسات لتقییم استدامة أنظمة النقل، ولكن لم یتم إیلاء اھتمام كبیر في ھذه الدراسات لتصمیم تقاطعات الطرق بشكل خاص. كان الھدف من ھذه الدراسة ھو تحدید إطار لتقییم استدامة تقاطعات الطرق من منظور مستخدم الطریق وتطویر أداة بصریة تساعد صانعي القرار على دعم تصمیم أكثر استدامة لھذه التقاطعات. تم استخراج مؤشرات الاستدامة المناسبة التي ستكون بمثابة العناصر المكونة لإطار تقییم الإستدامة للتقاطعات على مستوى التخطیط الاستراتیجي والمبكر. تم استخدام المؤشرات المستخرجة مع الأوزان النسبیة لتطویر مؤشرات الأبعاد الأساسیة التي سیتم دمجھا في أداة مؤشر الاستدامة المركبة .(CSI) تم عرض تطبیق أداة الـ CSI في أربع دراسات حالة للتقاطعات الحالیة في مدینة العین في دولة الإمارات العربیة المتحدة. لكل دراسة حالة، تم تقییم استدامة خمسة عشر بدائل تصمیم للتقاطعات لسیناریوھات مختلفة من حجم حركة المرور وسرعة الطریق الموضوعة. تم تحدید المؤشرات التي تمثل الأبعاد الأساسیة للاستدامة (الاقتصادیة والبیئیة والاجتماعیة) ومؤشر الـ CSI الكلي لكل بدیل باستخدام طریقة اتخاذ القرار متعدد المعاییر (MCDM) وتقنیة تفضیل الترتیب عن طریق التشابھ مع الحل المثالي .TOPSIS لكل سیناریو، تم تحدید بدیل التصمیم الأكثر استدامة ومفاضلات أبعاد الإستدامة المقترنة بھ. تم إجراء تحلیل الحساسیة لدراسة تأثیر تخصیص الوزن الذي یعكس اھتمامات أصحاب المصلحة ومتخذي القرار وأولویاتھم على تقییم الاستدامة لتصامیم التقاطع المقترحة. أشارت النتائج إلى أن حجم حركة المرور كان لھ تأثیر كبیر على ترتیب الاستدامة بین بدائل تصمیم التقاطع الواحد، في حین أن تأثیر سرعة الطریق الموضوعة كان ضئیلا. علاوة على ذلك، أثبت تحلیل الحساسیة أن تخصیص الوزن كان لھ تأثیر كبیر على تحدید بدیل تصمیم التقاطع الأكثر استدامة. حیث أن البدائل التي تحتل المراتب العلیا في البعد ذو الوزن الكبیر، قد تؤدي إلى كونھا الأكثر استدامة. ومع ذلك، إذا كان أداء بدیل جیداً للغایة في بعُد آخر، بخلاف البعد الذي لھ أعلى وزن، فقد یكون لا یزال لدیھ أعلى مساھمة في قیمة الـ CSI الكلي. ستساعد المنھجیة المطروحة صناع القرار في مدن أخرى على تقییم وتنفیذ مشاریع تقاطع الطرق المستدامة التي تتوافق مع رؤاھم وأھدافھم الإقلیمیة.

Download
COinS