Date of Award

1-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Civil Engineering (MSCE)

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.

Arabic Abstract

تم إجراء العديد من الدراسات لتقييم استدامة أنظمة النقل، ولكن لم يتم إيلاء اهتمام كبير

في هذه الدراسات لتصميم تقاطعات الطرق بشكل خاص. كان الهدف من هذه الدراسة هو تحديد

إطار لتقييم استدامة تقاطعات الطرق من منظور مستخدم الطريق وتطوير أداة بصرية تساعد

صانعي القرار على دعم تصميم أكثر استدامة لهذه التقاطعات. تم استخراج مؤشرات الاستدامة

المناسبة التي ستكون بمثابة العناصر المكونة لإطار تقييم الإستدامة للتقاطعات على مستوى

التخطيط الاستراتيجي والمبكر. تم استخدام المؤشرات المستخرجة مع الأوزان النسبية لتطوير

مؤشرات الأبعاد الأساسية التي سيتم دمجها في أداة مؤشر الاستدامة المركبة (CSI). تم عرض

تطبيق أداة الـ CSI في أربع دراسات حالة للتقاطعات الحالية في مدينة العين في دولة الإمارات

العربية المتحدة. لكل دراسة حالة، تم تقييم استدامة خمسة عشر بدائل تصميم للتقاطعات

السيناريوهات مختلفة من حجم حركة المرور وسرعة الطريق الموضوعة. تم تحديد المؤشرات

التي تمثل الأبعاد الأساسية للاستدامة الاقتصادية والبيئية والاجتماعية ومؤشر الـ CSI الكلي

لكل بديل باستخدام طريقة اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDM) وتقنية تفضيل الترتيب عن

طريق التشابه مع الحل المثالي TOPSIS لكل سيناريو، تم تحديد بديل التصميم الأكثر استدامة

ومفاضلات أبعاد الإستدامة المقترنة به. تم إجراء تحليل الحساسية لدراسة تأثير تخصيص الوزن

الذي يعكس اهتمامات أصحاب المصلحة ومتخذي القرار وأولوياتهم على تقييم الاستدامة لتصاميم

التقاطع المقترحة. أشارت النتائج إلى أن حجم حركة المرور كان له تأثير كبير على ترتيب

الاستدامة بين بدائل تصميم التقاطع الواحد، في حين أن تأثير سرعة الطريق الموضوعة كان

ضئيلا. علاوة على ذلك، أثبت تحليل الحساسية أن تخصيص الوزن كان له تأثير كبير على تحديد

بديل تصميم التقاطع الأكثر استدامة. حيث أن البدائل التي تحتل المراتب العليا في البعد ذو الوزن

الكبير، قد تؤدي إلى كونها الأكثر استدامة. ومع ذلك، إذا كان أداء بديل جيدًا للغاية في بعد آخر،

بخلاف البعد الذي له أعلى وزن، فقد يكون لا يزال لديه أعلى مساهمة في قيمة الـ CSI الكلي.

ستساعد المنهجية المطروحة صناع القرار في مدن أخرى على تقييم وتنفيذ مشاريع تقاطع الطرق

المستدامة التي تتوافق مع رؤاهم وأهدافهم الإقليمية.

Comments

كلمات البحث الرئیسیة: التخطیط المستدام للنقل، تصمیم تقاطع الطرق، صنع القرار متعدد المعاییر، الإمارات العربیة المتحدة

Download
COinS