Observation of road users’ behaviour and evaluation of road safety education programmes

Abstract

The aim of this doctoral thesis is to assess the behaviour of vulnerable road users and evaluate and asses road safety education interventions for both children and adolescents. In order to assess the behaviour of road users, several research methods can be used, e.g., observation studies to monitor the behaviour of road users, evaluation of a safety measure and self-reports of behaviour. The research in road user behaviour observation is vast and diverse, with studies dating back to the 1930s. Regarding vulnerable road users, the aim was to first investigate their behaviour in a naturalistic setting and gather empirical data on the behaviour exhibited. The focus is on children as road traffic injury is the leading cause of death among children and is the fourth biggest cause of death in children between the age of five and fourteen years. Among these deaths, 38% of the children are pedestrians. At the age when children are acting as independent road users, they participate in traffic mainly as pedestrians or cyclists. In Belgium, the homeschool commute for children has been identified as an area where almost 75% of the injuries or deaths involving children occurred from 2010 to 2012. This is mainly because nearly all children and youth from 5 to 18 years old are enrolled in school, and this school commute becomes an important source of exposure to the traffic environment. There are multiple risk factors that together create an increased risk for children in traffic. These risk factors are physical as well as behavioural in nature. Physically, the perspective of children of a traffic environment is different than adults due to their smaller posture which makes it difficult for them to see oncoming traffic. This physical disadvantage also makes it difficult for drivers to detect them and at proximity, they may be invisible below the height of a vehicle. The ability to coordinate eyesight and hearing is also limited in children which results in missing dangerous situations, thereby increasing the risk of traffic accidents. Other than the physical disadvantages the major reasons of children's over-involvement in traffic accidents include behavioural factors. These behavioural factors include lack of ability to scan the environment properly for threats, inconsistency in behaviour and in judgment inherent in young age groups, inattention, distraction (playing, talking, mobile phone use) in traffic situations, ability to estimate speed and distance, and less developed hazard perception skills. Lack of maturity in behavioural and physical abilities limits the capacity of children to evaluate risk and make them susceptible to crashes in traffic. Once the children have survived the high mortality risk as a result of several factors including road traffic injury, adolescents are then involved in the high number of “unnatural deaths”, mainly because of an increase in the category of road traffic injuries. Research has shown that young adolescents (10-17) exhibit more risky behaviour as compared to older adolescents (18- 24). Because of their physical and mental development, adolescents are attracted to risky behaviour, more susceptible to peer pressure and less self-control, which is reflected in their behaviour in traffic and overinvolvement in road traffic injuries and fatalities. Regarding adolescents (Higher secondary school students), the aim was to evaluate a road safety education intervention and its effect on the socio-cognitive variables of the behaviour. Since traffic accidents bring along substantial social and economic costs and are a serious challenge to public health, the global sustainable development goals (SDG) target to halve road deaths and injuries by 2020 will not be met without drastic action. To ensure that all children reach a certain ability level, interventions offering road safety education can be an effective strategy to keep children safe in traffic, but before teaching them through road safety education interventions on how they should behave in traffic, there is a need to understand the behaviour. The data on children behaviour can help develop an effective road safety education intervention. Traffic education must be adapted according to the age of the learner. Accordingly, traffic education should be arranged in a way that considers the child’s level of development as it helps children understand the traffic rules, and to improve their attitude towards road safety, which is effective when started at younger ages. Traffic education should also be developed in a way that keeps children motivated to learn and improve their knowledge about traffic laws and skills to navigate a traffic situation. It is critical to evaluate the effects of these road safety education interventions and improve the components of these interventions if required. This doctoral thesis consists of four chapters, in Chapter 1, a systematic approach to synthesize the vast and diverse literature in the field of road user behavioural observation studies is presented. The reviewing effort aims to summarize research efforts in this field and to examine trends and developments that are important for future research efforts. Studies that focus directly or indirectly on road safety aspects using road user behavioural observation techniques are included. The review effort focuses solely on behavioural observation studies in which the road user is not informed about participation in the research project as this reduces the bias of behavioural adaptation effects and increases the likelihood to observe the whole diversity of behaviors, including risky and aggressive behaviors. Six hundred journal articles were examined to investigate the use of behavioural observation research focusing on traffic safety. One-third of the studies collected data on vulnerable road users, while over 80 percent of the studies collected data on motorists. The number of publications on behavioural observation research has increased rapidly after 2000. The review identified 24 research topics and 38 behavioural indicators in this research domain. The review also identifies research efforts by countries and the trends in data collection. Focusing on the meta-level during the descriptive analyses provides the opportunity to identify possible research gaps. Among the findings, we also found that there is a lack of empirical data on children behaviour as pedestrians in Belgium. Therefore, we conducted an observational study in Chapter 2 to monitor the crossing behaviour of primary school children (age 6-12) in front of their schools in Flanders (Belgium). We sought to offer empirical data on the child’s safety when crossing the street in front of their school to add to the empirical knowledge base about indicators of risky behaviour displayed by children near their schools in Flanders (Belgium). The study also presented the effect of the infrastructure, gender and the effect of the behaviour of the accompanying adult on the child’s crossing behaviour. The results show that around half the children exhibited two or more unsafe behaviors while crossing the street. 47.7% children did not stop before crossing the street while 39.4% did not look for traffic while crossing. Not stopping at the curb and observing the traffic has an association with distractibility and increases the risk of an accident. When the infrastructure is compared, the probability of a child not stopping at the curb is 3.020 times more in a two-way street, while distraction during crossing and not crossing within the crosswalk lines is 0.254 and 0.094 times less likely in a two-way street. The findings in this study have implications for improving infrastructure, enforcement and also reinforce the need to teach and train children about various aspects of pedestrian and traffic safety. As described earlier, it is important to focus on road safety education interventions for young adolescents who are going to be obtaining their driver’s license soon (16-19-year-olds), as research has shown that younger (inexperienced) drivers are involved in crashes at a bigger rate than older drivers. Road safety education interventions for younger children are also critical as safety-related behaviors are formed at a young age. This age group is not accustomed to facing traffic as a driver, but they have extensive experience in other traffic roles (pedestrians, cyclists, passengers, etc.). Chapter 3 presents an evaluation of a road safety education program for adolescents (pre-drivers) focusing on driving under the influence and traffic risks attributed with young adolescent drivers (speeding, distractions, fatigue). The effect evaluation focused on the changes in the socio-cognitive variables of the behaviour of the participants before and after the intervention, while process evaluation looked at the appreciation of the program among the participants and the participants’ opinions about each aspect of the intervention. The results indicate that participants already had quite a supportive view of road safety at the pre-test, with female students showing a more supportive view of road safety than male students. Immediately after attendance, the program had significant and positive effects on some socio-cognitive variables of the behaviour within female students. However, there were some differences in education type and gender. Higher appreciation with the driving under the influence workshops also resulted in a positive change in the socio-cognitive variables of the behaviour of the participants for driving under the influence. The focus group discussions helped in becoming aware of the experiences of students with the intervention and suggestions they offered in order to improve the program in the future. Chapter 4 evaluates the effect of a digital platform for educating children about various aspects of traffic safety. The platform is a prototype developed for children aged 9-13-year-olds as it is this age when children are acting as independent road users, and they participate in traffic mainly as pedestrians or cyclists. After looking at literature in the field of traffic education, the platform was developed in four major modules: knowledge, situation awareness, risk detection and risk management. To our knowledge, this is the first platform which focusses on both knowledge and skills, makes use of context-relevant footage (i.e., pictures and movies) and gamification elements for the traffic education training of children. Computer-based training for children on both traffic knowledge and skills has not been researched previously, where earlier computer-based training has been implemented mainly for educating and training drivers, while for children it has been used in virtual reality or for a very limited time on one aspect of the traffic education (e.g., only risk perception). These modules have been created from previous literature on computer-based traffic education programs. For each of these modules, a set of photos and videos were used as stimuli and selected from a database of camera recordings of real-life situations. Half of each module consisted of familiar situations for the pupils (i.e., own municipality), while the other half of each module consisted of unfamiliar situations for the pupils (i.e., other municipalities). Participants voluntarily took part in the digital platform in their homes. They followed the platform at home for approximately 15 minutes per week over a period of five weeks in total. A fifth module, ’the finale’, contained a mix of the first four modules. During the first round of measurement (i.e., the first four modules), pupils performed significantly better in the traffic knowledge module when compared to the other three modules. Further, in comparison to unfamiliar situations, pupils scored significantly higher in familiar situations. During the second round of measurement (i.e., the fifth module), pupils achieved higher scores in the risk detection and risk management modules when contrasted to the first measurement. The effect of gamification elements is discussed, and the results also indicate the type of traffic safety issues to be emphasized in traffic safety education for children. After the four chapters, the strengths, limitations, future research opportunities are presented for both behaviour observation studies and road safety evaluations. Strength, weakness, opportunities and threats (SWOT) analysis of both behavior observation studies in general and the digital platform for educating children about traffic safety is presented. A framework for assessing road safety education programs is also presented. Based on the research findings, final conclusions and policy recommendations are presented for behaviour observation studies and traffic safety interventions for children and adolescents.

Het doel van deze doctoraatsthesis is om een inschatting te maken van het gedrag van kwetsbare weggebruikers en educatieve interventies op het gebied van verkeersveiligheid voor zowel kinderen als adolescenten te evalueren en te beoordelen. Om het gedrag van weggebruikers te beoordelen kunnen verscheidene onderzoeksmethoden gebruikt worden, zoals observatiestudies om het gedrag van weggebruikers te monitoren, beoordeling van een veiligheidsmaat en zelfrapportage van gedrag. Het onderzoek rond het gedrag van weggebruikers is uitgebreid en divers, met studies die teruggaan tot de jaren ’30. Met betrekking tot kwetsbare weggebruikers was het doel in eerste instantie om hun gedrag te onderzoeken in de natuurlijke omgeving en empirische data te verzamelen van het vertoonde gedrag. Het onderwijzen van verkeerskennis en –vaardigheden aan kinderen kan hen tijdens hun jonge jaren helpen veilig te blijven. Voordat zij echter met behulp van educatieve interventies op het gebied van verkeersveiligheid onderwezen kunnen worden over hoe zich te gedragen in het verkeer, is het eerst nodig hun gedrag te begrijpen. Gegevens over het gedrag van kinderen kunnen helpen bij het ontwikkelen van effectieve educatieve interventies op het gebied van verkeersveiligheid. Deze thesis focust op kinderen, omdat verkeersongevallen de belangrijkste oorzaak van sterfgevallen zijn onder kinderen en de vierde grootste doodsoorzaak zijn bij kinderen in de leeftijd van 5 tot 14 jaar. Van deze sterfgevallen zijn 38% van de kinderen voetgangers. Op de leeftijd dat kinderen zelfstandig beginnen deel te nemen aan het verkeer, doen zij dit voornamelijk als voetgangers of fietsers. In België zijn de huis-school verplaatsingen van kinderen geïdentificeerd als de plaats waar van 2010 tot 2012 bijna 75% van de verwondingen of sterfgevallen waarbij kinderen betrokken zijn gebeurden. Dit komt voornamelijk doordat bijna alle kinderen en jongeren in de leeftijd van 5 tot 18 jaar schoolgaand zijn en de verplaatsing van en naar school een belangrijke bron van blootstelling aan de verkeersomgeving vormt. Er zijn meerdere risicofactoren die samen een verhoogd risico creëren voor kinderen in het verkeer. Deze risicofactoren zijn zowel fysiek als gedragsmatig van aard. Fysiek, omdat het (in)zicht van kinderen in de verkeersomgeving anders is dan die van volwassenen, wegens hun kleinere lichaamspostuur. Dit maakt het voor hen moeilijker om naderend verkeer te zien. Dit fysieke nadeel maakt het ook moeilijk voor bestuurders om hen te zien. Op korte afstand kan het zijn dat kinderen niet zichtbaar zijn onder de hoogte van het voertuig. Het vermogen om zicht en gehoor te coördineren is nog beperkt, wat leidt tot niet opgemerkte onveilige situaties, wat het risico op verkeersongevallen doet toenemen. Naast het fysieke nadeel zijn de belangrijkste redenen voor de oververtegenwoordiging van kinderen in verkeersongevallen gedragsfactoren. Deze gedragsfactoren zijn onder andere: gebrek aan vermogen om de omgeving en mogelijke gevaren scherp op te nemen, inconsistentie in gedrag en beoordeling, onafscheidelijk verbonden aan de jonge leeftijd, onoplettendheid, afleiding (spelen, praten, gebruik van mobiele telefoon) in verkeerssituaties, het gebrek aan vermogen om snelheid en afstand in te schatten en minder ontwikkelde gevaarperceptie vaardigheden. Het ontbreken van volwassenheid in gedragsmatige en fysische vermogens beperkt de capaciteit van kinderen om risico in te schatten en maakt hen vatbaar voor verkeersongevallen. Wanneer kinderen eenmaal het hoge sterfterisico door verschillende factoren, zoals verwondingen in het verkeer, hebben overleefd, zijn ze in de adolescentie betrokken in een hoog aantal ‘onnatuurlijke sterfgevallen’. Dit komt voornamelijk door een toename in de categorie van verkeersverwondingen. Onderzoek toont aan dat jonge adolescenten (10-17) meer risicogedrag vertonen vergeleken met oudere adolescenten (18-24). Adolescenten worden door hun fysische en mentale ontwikkelingen meer aangetrokken tot risicovol gedrag, zijn meer vatbaar voor groepsdruk en hebben in mindere mate zelfbeheersing. Dit komt tot uiting in hun gedrag in het verkeer en hun oververtegenwoordiging in verkeersverwondingen en sterfgevallen. Met betrekking tot adolescenten (middelbare school studenten) was het doel om verkeersveiligheid educatie interventies en het effect hiervan op sociocognitieve variabelen van gedrag te evalueren. Aangezien verkeersongevallen substantiële sociale en economische kosten met zich meebrengen en een serieuze uitdaging zijn voor de Volksgezondheid, zullen de doelen van de sustainable development goals (SDG) om verkeersdoden en –ongevallen tegen 2020 te halveren niet behaald worden zonder drastische maatregelen. Om ervoor te zorgen dat alle kinderen een bepaald niveau van vaardigheden bereiken, kunnen interventies die verkeersveiligheid educatie aanbieden een effectieve strategie zijn om kinderen veilig te houden in het verkeer. Verkeerseducatie moet aangepast worden aan de leeftijd van de leerling. Overeenkomstig zou verkeerseducatie georganiseerd moeten worden op een manier die het ontwikkelingsniveau van kinderen in beschouwing neemt, omdat het kinderen verkeersregels helpt te begrijpen en hun houding tegenover verkeersveiligheid verbetert. Dit is het meest effectief wanneer hiermee gestart wordt op jonge leeftijd. Verkeerseducatie zou ook ontwikkeld moeten worden op een manier die kinderen motiveert om hun kennis over verkeersregels en vaardigheden om zich in het verkeer te begeven te verbeteren. Het is van kritiek belang om de effecten van deze educatieve interventies op het gebied van verkeersveiligheid te evalueren en om indien nodig de componenten waaruit de interventies bestaan te verbeteren. Deze doctoraatsthesis bestaat uit vier hoofdstukken. In Hoofdstuk 1 wordt een systematische benadering om de grote en uitgebreide literatuur op het gebied van observationele studies van weggebruikersgedrag samen te brengen weergegeven. Deze bespreking van de literatuur heeft als doel om de onderzoeksinspanningen in dit veld samen te vatten en trends en ontwikkelingen die van belang zijn voor toekomstige onderzoeksinspanningen te onderzoeken. De bespreking bevat studies die direct of indirect focussen op verkeersveiligheidsaspecten en daarbij gebruik maken van observatietechnieken van weggebruikersgedrag. De literatuurstudie focust uitsluitend op gedragsobservatiestudies waarbij de weggebruiker niet op de hoogte is gebracht van deelname aan het onderzoeksproject, omdat dit de bias van gedragsaanpassingen verlaagt en de waarschijnlijkheid om een diversiteit aan gedrag te observeren, waaronder risicovol en agressief gedrag, doet toenemen. Zeshonderd artikelen werden bestudeerd om het gebruik van gedragsobservatie onderzoek dat focust op verkeersveiligheid te onderzoeken. Eén-derde van deze studies verzamelde data bij kwetsbare weggebruikers, terwijl ruim 80 procent van de onderzoeken data verzamelden bij motorrijders. Het aantal publicaties over gedragsobservatie onderzoek is sterk toegenomen na 2000. De literatuurstudie heeft 24 onderzoeksonderwerpen en 38 gedragsindicators geïdentificeerd in dit domein van onderzoek. De literatuurstudie identificeert ook de landen en trends in dataverzameling in onderzoeksinspanningen. Focussen op het meta-level tijdens de descriptieve analyses verschaft de kans om mogelijke hiaten in het onderzoeksveld te identificeren. Onder de bevindingen vonden we ook dat er een tekort is aan empirische data over het gedrag van kinderen als voetgangers in België Daarom hebben we een observationele studie uitgevoerd in Hoofdstuk 2, om het oversteekgedrag van lagereschoolkinderen (leeftijd 6-12) voor hun school in Vlaanderen (België) te monitoren. We trachten empirische data over de veiligheid van het kind bij het oversteken van de straat voor hun school aan te bieden om de empirische kennisbasis over indicators van risicovol gedrag vertoond door kinderen in de buurt van hun school in Vlaanderen (België) uit te breiden. De studie toont ook het effect aan van infrastructuur, geslacht, en het effect van het gedrag van de begeleidende volwassene op het oversteekgedrag van kinderen. De resultaten laten zien dat ongeveer de helft van de kinderen twee of meer onveilige gedragingen vertoonden bij het oversteken van de weg. 47.7% van de kinderen stopte niet voor het oversteken van de weg en 39.4% keek niet of er verkeer aankwam bij het oversteken. Niet stoppen aan de stoeprand en het verkeer observeren is geassocieerd met afgeleid zijn en een verhoogd risico op ongevallen. Wanneer de infrastructuur wordt vergeleken blijkt dat de kans dat een kind niet stopt aan de stoeprand 3.020 keer zo groot is in tweebaanswegen en dat afleiding tijdens het oversteken en niet oversteken binnen de voetgangersoversteekplaatsen respectievelijk 0.254 en 0.094 keer minder voorkomt in een tweebaansweg. De bevindingen in deze studie hebben implicaties voor het verbeteren van de infrastructuur, handhaving en versterken ook de nood aan het opleiden en trainen van kinderen in verschillende aspecten van voetgangers- en verkeersveiligheid. Zoals eerder beschreven is het van belang om te focussen op verkeersveiligheid interventies voor jonge adolescenten die in de nabije toekomst hun rijbewijs zullen gaan halen (16-19-jarigen), aangezien onderzoek aantoont dat jongere (onervaren) bestuurders in grotere mate betrokken zijn bij ongevallen dan oudere bestuurders. Verkeersveiligheid educatie interventies zijn ook van kritiek belang, aangezien veiligheid gerelateerd gedrag op jonge leeftijd gevormd wordt. Deze leeftijdsgroep is niet gewend aan geconfronteerd worden met het verkeer als een bestuurder, maar ze hebben veel ervaring in deelnemen aan het verkeer in andere rollen (voetgangers, fietsers, passagiers, etc.). Hoofdstuk 3 geeft een evaluatie van een verkeersveiligheidseducatie programma voor adolescenten weer, gefocust op rijden onder invloed en verkeersrisico’s die worden toegeschreven aan jonge adolescente bestuurders (te hard rijden, afleiders, vermoeidheid). De effectevaluatie focust op de veranderingen in socio-cognitieve variabelen van het gedrag van de deelnemers voor en na de interventie, terwijl de procesevaluatie keek naar de beoordeling van het programma onder de deelnemers en de mening van de deelnemers over elk aspect van de interventie. De resultaten geven aan dat deelnemers al een vrij steunende kijk hadden op verkeersveiligheid bij de pre-test, waarbij vrouwen een meer steunende kijk hadden dan mannen. Direct na opkomst had het programma al significante en positieve effecten op sommige van de socio-cognitieve variabelen op het gedrag van vrouwelijke studenten. Er werden echter verschillen in educatie type en geslacht gevonden. Een hogere waardering van de workshops over rijden onder invloed zorgden ook voor een positieve verandering in de socio-cognitieve variabelen op het gedrag van de deelnemers voor rijden onder invloed. De focusgroep discussie hielp bewust te worden van ervaringen van studenten met de interventie en suggesties die zij gaven om het programma in de toekomst te verbeteren. Hoofdstuk 4 evalueert het effect van een digital platform om kinderen te onderwijzen over uiteenlopende aspecten van verkeersveiligheid. Het platform is een prototype, ontwikkeld voor kinderen van 9 tot 13 jaar oud, aangezien dit de leeftijd is dat kinderen zelfstandig deel gaan nemen aan het verkeer, vooral als voetgangers en fietsers. Na het bestuderen van literatuur op het gebied van verkeerseducatie is het platform ontwikkeld in vier grote modules: kennis, situatie bewustzijn, opmerken van risico en risicomanagement. Voor zover wij weten, is dit het eerste platform dat zowel op kennis als vaardigheden focust en gebruik maakt van context-relevant beeldmateriaal (i.e., foto’s en video’s) en gamification voor verkeerseducatie voor kinderen. Op computergebaseerde trainingen voor kinderen voor zowel verkeerskennis als – vaardigheden zijn voorheen nog niet onderzocht, waar eerdere op computergebaseerde trainingen voornamelijk geïmplementeerd zijn voor educatie en training van bestuurders, terwijl het voor kinderen gebruikt is in virtual reality of voor zeer beperkte tijd voor één aspect van verkeerseducatie (bijv. enkel risicoperceptie). Deze modules zijn gecreëerd op basis van eerdere literatuur over computer-gebaseerde verkeerseducatie programma’s. Voor elk van deze modules zijn een reeks foto’s en video’s gebruikt als stimuli en geselecteerd uit een database van cameraopnames in levensechte situaties. De helft van elke module bestaat uit voor de leerlingen bekende situaties (i.e., de eigen gemeente), terwijl de andere helft van elke module bestaat uit voor de leerlingen onbekende situaties (i.e., andere gemeenten). Deelnemers namen van huis uit vrijwillig deel aan het digitale platform. Ze volgden het platform vanuit huis voor ongeveer 15 minuten per week voor een periode van vijf weken. Een vijfde module, ‘de finale’, bestond uit een mix van de eerste vier modules. Tijdens de eerste metingsronde (i.e., de eerste vier modules), presteerden de leerlingen significant beter in de verkeerskennis module, in vergelijking met de andere drie modules. Daarnaast scoorden de leerlingen hoger in de bekende situaties, in vergelijking met de onbekende situaties. Tijdens de tweede metingsronde (i.e., de vijfde module), bereikten de leerlingen hogere scores in de modules over het opmerken van risico en risicomanagement, in vergelijking met de eerste metingen. Het effect van gamification elementen wordt besproken en de resultaten tonen aan welke typen van verkeersveiligheid kwesties benadrukt moeten worden in verkeersveiligheid educatie voor kinderen. Na de vier hoofdstukken worden de sterktes, beperkingen en toekomstige onderzoek opportuniteiten weergegeven voor zowel gedragsobservatiestudies als verkeersveiligheid evaluaties. Gebaseerd op het onderzoek worden uiteindelijke conclusies en beleidsaanbevelingen weergegeven voor gedragsobservatiestudies en verkeersveiligheid interventies voor kinderen en adolescenten.