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Contrôler le trafic routier pour éviter les bouchons grâce à l’automatique

À l’occasion de la présidence par la France d’IFAC, communauté de chercheurs en automatique, zoom sur ce domaine de recherche méconnu du grand public qui cherche à contrôler un système pour lui imposer un comportement souhaité sans intervention humaine, en se basant sur des mesures prises par des capteurs et en agissant grâce à des actionneurs. Aujourd’hui, troisième illustration avec une application en gestion du trafic routier, pour éviter les bouchons avec les recherches de Carlos Canudas de Wit, Directeur de recherche au CNRS du Grenoble Image, Parole, Signal, Automatique (GIPSA-lab) (CNRS/Institut Polytechnique de Grenoble/ Université Grenoble 3/Université Joseph Fourier), président de l’European Control Association (EUCA).

La gestion des flux de véhicules dans une ville est une problématique importante, qui donne lieu à de nombreuses études. En effet, il y a de plus en plus de voitures, de personnes, mais avec le même espace à partager et peu de budget pour aménager les infrastructures. Jouer sur les leviers technologiques pour rendre l’existant plus efficace est donc nécessaire. Pour la gestion du trafic routier, les problèmes de circulation sont généralement traités au niveau d’un seul véhicule ou d’un sous-système (par exemple, dans un couloir spécifique artériel ou une partie d’une route urbaine). Or cette vue parcellaire est inefficace pour améliorer la mobilité. L’hétérogénéité est en effet la règle dans les systèmes de transport routier, car il faut prendre en compte à la fois les classes de véhicules (voitures particulières, véhicules utilitaires, camions, bus), les types d’usagers (privés, professionnels, publics) et les types d’infrastructures (autoroutes, artères, urbain). Heureusement depuis quelque années arrivent massivement des technologies qui permettent de capter des informations sous des formes très variées : vidéos, radars, boucles au sol (systèmes de comptage) mais aussi des capteurs « flottants » comme les téléphones ou les GPS internes des nouvelles voitures. À partir de cette masse de données collectées, les automaticiens peuvent travailler pour proposer des solutions.

Les travaux de Carlos Canudas de Wit et son équipe NeCS se concentrent sur le cas particulier du périphérique sud de Grenoble. Sur ce tronçon de 10,5 km de long (avec 10 entrées et 6 sorties), 90 000 véhicules circulent par jour, dont 5 % de camions. Le temps de trajet peut prendre de 7 à 45 minutes. Pour permettre d’obtenir des mesures, les chercheurs ont eux-mêmes pensé le système de capteurs mis en place, afin qu’il soit le plus adapté possible à leurs besoins d’informations. Par exemple la collecte des données se fait de façon très rapide, en 15 s, alors que cela peut se faire seulement toutes les minutes dans d’autres systèmes. Or un bouchon se crée et se propage en seulement quelques minutes.
Pour répondre à cette problématique de gestion du trafic routier s’est constitué le Traffic Lab de Grenoble (GTL) en collaboration avec les opérateurs de la circulation nationale et les autorités publiques locales. Ce centre de collecte de données permet la convergence des informations recueillies par les capteurs sur le terrain, l’établissement et la vérification des modèles mathématiques de prévisions du trafic et enfin la mise en œuvre des actions de régulation sur le réseau routier. Trois types d’actionneurs sont ainsi envisagés. La gestion des contrôles d’accès sur les rampes d’entrées sur le périphérique par des feux dynamiques, commandés par un système de pilotage dynamique, permettrait d’échelonner l’arrivée de nouveaux véhicules en fonction de la charge du réseau. Il est également possible de jouer sur les limitations de vitesse affichées sur les sept panneaux électroniques dont dispose le tronçon. L’utilisation de cette mesure est pour l’instant réduite à des cas exceptionnels de pollution, mais des utilisations réelles tout au long de l’année existent déjà, comme à Amsterdam. Enfin la gestion du flux dynamique, avec une prise en compte d’un système élargi à un plus grand réseau urbain, affinerait l’organisation des feux de croisement de la ville. L’objectif des chercheurs est d’améliorer sans cesse leurs algorithmes de prédiction qui activent ces différentes mesures de régulation pour prédire l’évolution du trafic de mieux en mieux et pour des durées de plus en plus longues. Pour l’instant, les usagers de Grenoble peuvent déjà connaître les prévisions à 45 min pour décider de partir plus tôt ou plus tard. Avec le temps, il reste à espérer que la prise en compte de ces prévisions entrera progressivement dans les habitudes pour permettre à tous d’optimiser le réseau, et de réduire la consommation d’énergie et l’impact environnemental.

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