Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La formation des embouteillages est un sujet aux conséquences économiques, sociales, logistiques, et écologiques. Leur prédiction à partir de l’évolution d’un état de trafic routier est complexe.
Cet article a pour but de décrire les méthodes existantes. En identifiant les paramètres clés du problème, la modélisation de la circulation routière, en tant que système physique modélisé par des systèmes d’équations différentielles, se révèle pertinente. Par ailleurs, l’évolution des systèmes de communication est un réel espoir de prévention en tant qu’outil temps réel pour fluidifier un trafic routier. Appliqués à la voiture autonome, ces systèmes se révèlent décisifs.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
The formation of traffic jams has economic, social, logistical and ecological consequences. Their prediction from the evolution of a road traffic state is complex.
This article aims to describe the existing methods. By identifying the key parameters of the problem, the modeling of road traffic, seen as a physical system modeled by systems of differential equations, turns out to be relevant. In addition, the evolution of communication systems is a real hope of prevention as a real-time tool to smooth road traffic. Applied to the autonomous car, these systems are decisive.
Auteur(s)
-
Waleed MOUHALI : Enseignant-chercheur en physique - ECE Paris, OMNES Education Research Center Paris, France
INTRODUCTION
Dans un environnement où la voiture reste le moyen de déplacement privilégié et face au besoin renouvelé de mobilité, la compréhension de la congestion routière est devenue un enjeu majeur pour les sociétés modernes en termes de perte de productivité, de perte de temps, d’émissions de gaz à effet de serre et d’autres externalités négatives.
Les embouteillages ont de nombreuses conséquences économiques, sociales, logistiques, sanitaires et écologiques. En août 2010, un embouteillage à Pékin d’une centaine de kilomètres dura 12 jours, provoqué par les camions apportant le matériel pour les travaux de l’autoroute G110. Une étude de l’institut de recherche Centre for Economics and Business Research et d’Inrix, une société d’info-trafic américaine, publiée mardi 17 décembre 2013, montre que les embouteillages coûtent 5,9 milliards d’euros à l’économie française, tous les ans (référence : https://cebr.com/reports/the-future-economic-and-environmental-costs-of-gridlock/). Les coûts directs de la congestion (valeur du carburant et du temps perdu) pour l’ensemble des ménages parisiens devraient passer de 6,2 milliards à 10 milliards de dollars entre 2013 et 2030 (CEBR, 2014). En plus de réduire la vitesse de circulation, un embouteillage est une source importante de pollution de l’air.
L’efficience des infrastructures et des systèmes de transports d’un pays est un paramètre majeur dans son économie. Sur cet échiquier, le mode routier conserve une part prépondérante. Depuis les Trente Glorieuses, avec l’intensification des échanges, motif de déplacement, et la multiplication du nombre de véhicules, vecteur de déplacement, les infrastructures ont toujours dû être adaptées au volume de circulation. Cette politique d’expansion des réseaux n’est aujourd’hui plus tenable économiquement et n’est plus acceptable socialement. En effet, dans un environnement global contraint, la prise de conscience collective des impacts négatifs d’un tel fonctionnement conduit à changer de paradigme. L’usage des infrastructures aujourd’hui congestionnées doit donc être optimisée afin d’apporter aux usagers un niveau de service accru.
L’apparition de la congestion est un phénomène qui est étudié depuis plus d’une cinquantaine d’années et les mécanismes en jeu sur les sections homogènes sont relativement bien compris. Cela est un peu moins vrai concernant l’approche globale d’un réseau composé de sections homogènes mais aussi de discontinuités. Ce qui est également moins compris, est de savoir comment intervenir efficacement sur ce système afin d’en tirer un fonctionnement optimal. Il faut toutefois nuancer les ambitions car en réalité, l’idée d’un trafic fluide n’existe pas en soi. La fluidification du trafic conduit à modifier les choix des agents qui, à terme, peut créer une situation de congestion. Un problème qui s’apparente au paradoxe de Jevons ou « effet rebond ».
Les coûts directs de la congestion (valeur du carburant et du temps perdu) pour l’ensemble des ménages parisiens devraient passer de 6,2 milliards à 10 milliards de dollars entre 2013 et 2030 (CEBR, 2014).
L’objectif de l’article est de mettre en évidence des méthodes qui permettent de réaliser des prédictions de congestion, l’une par la modélisation physique et l’autre par l’échange « temps réel » d’informations du trafic via des systèmes communiquant. Ces méthodes sont complémentaires et permettent une nouvelle gestion de l’état d’un trafic routier. Il est possible de concevoir des outils d’aide à la décision utilisés par les collectivités locales pour penser l’organisation du trafic. D’autre part, dans le cadre du développement et de l’essor de la voiture autonome, ces outils vont avoir un grand rôle à jouer, en attendant et en complément du perfectionnement des algorithmes d’intelligence artificielle. Le futur économique et logistique de la voiture autonome en dépend fortement.
MOTS-CLÉS
modélisation dynamique du trafic trafic routier système de communication voiture connectée équations différentielles paradoxe de Braess
KEYWORDS
dynamic traffic flow modelling | traffic flow | communication system | connected car | differential equations | Braess paradox
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Ingénierie des transports > Véhicule et mobilité du futur > Systèmes de transport intelligents > Formation des embouteillages - Modélisation et partage d’information par systèmes intelligents > Conclusion
Cet article fait partie de l’offre
Smart city - Ville intelligente et durable
(90 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
5. Conclusion
Les véhicules autonomes, ont dépassé l’état de prototypes, et promettent d’apporter des changements radicaux dans de nombreux domaines. Utiliser ces véhicules pour fluidifier le trafic ou atténuer des perturbations permet de répondre à des enjeux majeurs : l’instabilité du trafic à densité élevée augmente les risques d’accidents, le stress de la conduite, la consommation de carburant, et diminue le débit moyen des tronçons.
Les stratégies associées aux modèles de poursuite peuvent être implémentées dans un logiciel de conduite, pourvu qu’on ait suffisamment de données, et permet de se ramener à un état stationnaire même si celui-ci est normalement très instable.
On voit là la complémentarité des modèles physiques et du traitement de l’information.
Néanmoins, on s’oriente vers l’apprentissage par réseaux de neurones.
On peut aussi regarder du côté du biomimétisme. Chez les fourmis, quand la densité augmente, le flux croît puis devient constant, contrairement aux êtres humains qui, au-delà d’un certain seuil de densité, ralentit jusqu’à avoir un flux nul et provoquer un embouteillage. En cas de trop forte densité, elles ne s’engagent plus sur la route et attendent. C’est l’adaptation continue aux règles de déplacement qui leur fait éviter les embouteillages. Le trafic automobile, lui, suit des règles imposées comme s’arrêter au feu rouge, indépendamment du trafic. Et si l’on dotait les systèmes de transport intelligents de ces caractéristiques ?
En termes logistique, une sobriété « logistique » de mobilité reste une piste à sans cesse explorer : mener des politiques d’urbanisme pour optimiser la mobilité des voyageurs (instaurer par exemple un cadre national règlementaire permettant de limiter l’étalement urbain et l’artificialisation des sols à l’échelle locale), renforcer le covoiturage et le développement de pistes à vélo, développer l’offre des transports collectifs et réduire les vitesses maximales en ville de certains types de véhicules.
Néanmoins, du point de vue technologique, les espoirs se tournent du côté de l’intelligence artificielle. L’IA peut être également utilisée pour réduire les embouteillages sur les routes, ce qui permet de fluidifier le trafic. Grâce à sa solution basée sur...
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Smart city - Ville intelligente et durable
(90 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICHARDS (P.I.) - Shock waves on the highway. - Operations research, 4(1), p. 42-51 (1956).
-
(2) - GREENBERG (H.) - An analysis of traffic flow. - Operations research, 7(1), p. 79-85 (1959).
-
(3) - EL FAOUZI (N.E.), LESORT (J.B.) - Travel time estimation on urban networks from traffic data and on-board trip characteristics, - vol. 1 (1995).
-
(4) - GREENSHIELDS (B.D.), BIBBINS (J.R.), CHANNING (W.S.), MILLER (H.H.) - A study of traffic capacity. - In Highway research board proceedings, vol. 1935, National Research Council, États-Unis, Highway Research Board (1935).
-
(5) - GREENSHIELDS (B.D.) - Reaction time in automobile driving. - Journal of Applied Psychology, 20(3), p. 353 (1936).
-
(6) - GREENSHIELDS (B.D.), WEIDA (F.M.) - Statistics...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Cet article fait partie de l’offre
Smart city - Ville intelligente et durable
(90 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
Cet article fait partie de l’offre
Smart city - Ville intelligente et durable
(90 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive