Dan le domaine du contrôle du trafic, on trouve souvent des termes techniques indiquant les composants de l’architecture du réseau de trafic. Une intersection se compose d’un certain nombre d’approches et de la zone de croisement. Une
approche peut avoir une ou plusieurs voies, mais a une file d’attente unique et
indépendante. Les approches sont utilisées par les flux de trafic, qui sont généra-lement mesurés en véhicules par heure. Le flux de saturation est le débit moyen traversant la ligne d’arrêt d’une approche lorsque le flux correspondant a droit de passage, la demande en amont (ou la file d’attente) est suffisamment grande, et le tronçon de route en aval n’est pas bloqué par les files d’attente. Deux flux com-patibles peuvent traverser en toute sécurité l’intersection simultanément, sinon ils sont appelés antagonistes.
Lorsque on utilise les feux de circulation comme entrées de commande pour le problème de contrôle de la circulation, les ingénieurs du trafic ont la possibilité d’agir sur quatre variables qui décrivent pleinement les modes de fonctionnement
des feux [103] :
- Temps de cycle : une répétition de la série de base des combinaisons des signaux à un carrefour ; des cycles plus longs augmentent généralement la capacité d’intersection car le proportion des temps perdus devient en conséquence plus petit ; d’autre part, l’allongement des temps de cycle peut augmenter les retards des véhicules aux intersections en raison de plus longues attentes lors de la phase rouge.
- Stage ou phase : une partie du cycle du signal, au cours de laquelle un ensemble de flux a le droit de passage ; il peut avoir un impact majeur sur la capacité d’intersection et l’efficacité.
- Split : durée relative du vert de chaque phase qui doit être optimisée en fonction de la demande.
- Offset : décalage entre les cycles d’intersections successives qui peut don-ner lieu à une “onde verte”.
Le stratégies de réglage des feux de circulation peuvent être soit de type temps
fixe soit sensibles au trafic. Les stratégies temps fixe (également appelées
Introduction
du signal de trafic selon le moment de la journée. Le problème d’optimisation est résolu hors ligne. D’autre part, les méthodes sensibles au trafic (aussi appelées en temps réel) utilisent des données en temps réel pour définir les plans des feux pour la mise en œuvre immédiate sur un horizon temporel court.
Une autre stratégie de contrôle du trafic par l’infrastructure est représentée par les panneaux à messages variables. Les panneaux affichant des conseils de vitesse ont été proposé dans les années 80 en tant que service d’aide à la conduite, et sont devenus de plus en plus populaires pour leur impact sur la consommation d’éner-gie et la réduction du temps d’arrêt. Un des inconvénients de ce type d’assistance à la conduite est le taux de conformité aux conseils. Toutefois, les informations sur la vitesse en milieu urbain peuvent compter sur l’aversion innée des conduc-teurs de s’arrêter aux feux de signalisation, ce qui peut assurer un niveau élevé de conformité.
L’idée clé est plutôt simple : une certaine vitesse est suggéré aux conduc-teurs afin de trouver un feu vert à la prochaine intersection signalisée. La façon la plus simple de le faire est de placer un panneau, affichant des chiffres contrô-lés électroniquement, sur le côté de la route à une centaine de mètres après le feu de circulation précédent. Le panneau est relié au feu à venir et, à partir de la connaissance de combien de secondes manquent au prochain vert, une vitesse appropriée est calculée et affichée. Le conducteur qui se conforme est récompensé avec un feu vert ; les non-conformistes vont très probablement trouver un rouge. Cette stratégie est très efficace, comme l’expérience avec un tel système a montré à Düsseldorf, en Allemagne, où pratiquement tous les conducteurs respectent la
vitesse affichée [14]. De toute évidence, les vitesse affichées augmentent avec le
temps, jusqu’à une vitesse maximale. À ce stade, le panneau est réinitialisé avec un conseil de vitesse relatif à la phase verte suivante. Düsseldorf, en Allemagne, a été probablement l’un des pionniers de cette stratégie, qui remonte à il y a plus de 30 ans.
Une brève revue littéraire des stratégies de gestion du trafic sera présentée. Il existe des enquêtes très complètes et exhaustives sur les stratégies de contrôle de
la circulation routière [103, 100]. Dans ce qui suit, la classification sera faite en
fonction du niveau et de la complexité de communication et d’information que les différentes utilisent. En particulier, nous ferons la distinction entre les stratégies isolées de gestion, qui utilisent seulement l’information locale, et les stratégies coordonnées, ce qui utilisent l’information provenant du réseau afin de concevoir une mesure de contrôle centralisée ou distribuée.
Contrôle Isolé
Les stratégies isolées à temps fixe ne sont applicables et efficaces que en condi-tions de faible saturation du trafic. Dans cette classe les stratégies basées sur les
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stages déterminent les splits optimaux et les temps de cycle de façon à
minimi-ser le retard total (le temps perdu en raison de la congestion) ou à maximiminimi-ser la capacité de l’intersection. Les stratégies basées sur les phases ne déterminent pas seulement les splits optimaux et les temps de cycle, mais aussi la séquence optimale des phases, qui peut être un élément important pour les intersections complexes.
En revanche, le stratégies isolées sensibles au trafic utilisent des mesures en temps réel fournies par les capteurs inductifs, qui sont généralement situés à quelques mètres en amont de la ligne d’arrêt aux intersections. Une des straté-gies les plus simples dans cette classe est la méthode de véhicule-intervalle qui est applicable aux intersections à deux phases. Une durée minimale de vert est assignée aux deux phases. Si aucun véhicule ne passe les détecteurs au cours du vert, la stratégie procède à la phase suivante. Si un véhicule est détecté, un inter-valle critique est créé, au cours duquel chaque véhicule détecté correspond à un prolongement du vert qui permet au véhicule de traverser l’intersection. Si aucun véhicule n’est détecté pendant l’intervalle critique, la stratégie passe à la phase suivante, sinon, un nouvel intervalle critique est créé, et ainsi de suite, jusqu’à une valeur maximale de vert pré-spécifiée.
Des études sur l’allocation de pelotons aux intersections signalisées en ajustant
la durée du vert ont également été menées dans [23], et, dernièrement, ont trouvé
la mise en œuvre pratique dans quelques cas [99]. Pour intersections complexes
isolées avec des approches multiples, une optimisation des paramètres de priorité
de passage a été présentée dans [27]. Une solution intéressante de la gestion des
intersections isolées est représentée par les méthodes d’auto-organisation pour
le contrôle des feux de circulation [51, 52, 74]. Ces méthodes sont totalement
décentralisées, pas de communication entre les feux de circulation est nécessaire, et les feux de circulation sont affectés par leurs voisins indirectement, en utilisant des véhicules et des pelotons comme information.
Contrôle Coordonné
En présence d’une séquence d’intersections signalisées sur une artère urbaine, la coordination des feux de circulation est très importante et la notion de offset entre en jeu. Si l’artère est correctement coordonnée et les signaux décalés dans le temps, les feux de circulation peuvent donner lieu à un “onde verte”, de sorte que trouver un feu vert à une intersection assure trouver un vert aussi à celles en aval. Cela est vrai dans des conditions de “free flow” ; si une congestion survient et perturbe le système, cette coordination devient inefficace et les files d’attente se propagent en arrière. D’autres mesures sont donc nécessaires afin d’atténuer la congestion.
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tersections), et précise les offsets afin de maximiser le nombre de véhicules qui peuvent voyager au long de l’artère en suivant une vitesse conseillée sans s’arrê-ter aux feux, dans les deux directions de voyage.
TRANSYT [111] est probablement le plus célèbre algorithme “offline” de
contrôle des feux de signalisation et est basé sur un modèle de trafic qui est utilisé pour estimer l’évolution dans le temps de la taille des files d’attente. La fonction objectif à minimiser est la somme des files d’attente moyennes.
Le principal inconvénient des stratégies à temps fixe est que leurs paramètres sont basés sur des données historiques plutôt que des données en temps réel. La circulation routière et les exigences ne sont pas constantes dans le même jour, et peuvent varier dans le long terme ou occasionnellement en raison d’événements spéciaux. Les mouvements tournants peuvent aussi varier et affecter les demandes. En outre, les mouvements tournants peuvent varier en réponse aux paramètres des signaux optimisés, puisque les conducteurs peuvent essayer d’optimiser leur temps de parcours individuel. Vieillissement des réglages optimisés peut
égale-ment conduire à une forte inefficacité. SCOOT [63], développé en Angleterre, est
probablement aujourd’hui le plus célèbre et adopté mesure de contrôle sensible
aux changements des conditions de trafic. SCATS [89] a été élaboré presque en
même temps en Australie. Après ces premiers, et pourtant largement employées, stratégies dynamiques de gestion de la congestion, un certain nombre
d’algo-rithmes plus rigoureux basés sur des modèles ont été développés : OPAC [46],
RHODES [118], PRODYN [61], Cronos [15], UTOPIA [92].
Les stratégies susmentionnées représentent des solutions industrielles qui ont trouvé large diffusion pratique. Cependant, leur architecture hiérarchique et stra-tifiée complexe, ainsi que l’absence de références scientifiques détaillées, rend difficile de comprendre pleinement leurs principes de fonctionnement, et de les comparer à d’autres stratégies. Au contraire, les stratégies de contrôle décrites
ci-après sont bien documentées dans la littérature. TUC [32] est basé sur l’approche
de modélisation store-and-forward [49], et il se compose de quatre modules de
commande distinctes pour les splits, les temps de cycle, les offsets et les priorités pour les transports publics.
Une approche distribuée récente qui a largement inspiré les chercheurs est l’al-gorithme “max-pressure”, défini pour les réseaux arbitraires d’intersections
signa-lisées [135,134,138], et inspiré par la planification de la transmission de paquets
dans les réseaux sans fil. Les calculs de la stratégie “max-pressure” sont locaux : l’évaluation à chaque intersection à tout moment exige des connaissances que des files d’attente aux routes adjacentes à ce moment.
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