L’acquisition des donn´ees se fait `a une fr´equence de 60Hz. Les donn´ees cin´ematiques recueillies sont les coordonn´ees dans le r´ef´erentiel (x, y) de l’environnement virtuel et dans le r´ef´erentiel des routes (emplacement kilom´etrique), ainsi que la vitesse des diff´erents v´ehicules (celui pilot´e par les participants
Figure 3.2.3 – Diagramme repr´esentant le contrˆole des ´ev´enements du sc´enario exp´erimental. Une r´ef´erence aux num´eros d’instructions du code ARCHISIM est donn´ee sous la forme num´ero d’instruction + num´ero d’essai (E) x 10. Par exemple, l’instruction 4 de l’essai 5 sera num´erot´ee 54 dans le code ARCHISIM du sc´enario.
et ceux asservis `a la simulation). Aucune op´eration de traitement du signal n’est appliqu´ee sur les donn´ees de vitesse car celles-ci sont calcul´ees par le mod`ele de v´ehicule, en fonction des diff´erents param`etres de la situation (cf., Section 3.1.2).
A partir de ces donn´ees, nous avons ´etudi´e le point de franchissement `a l’int´erieur de la fenˆetre inter-v´ehiculaire `a l’instant de la travers´ee de l’intersection. Le centre de la fenˆetre est pris comme r´ef´erence, une position de franchissement positive signifiant que le participant a travers´e la fenˆetre avant que le centre de celle-ci n’atteigne le point d’intersection (i.e., travers´ee proche du v´ehicule li`evre) et une position de franchissement n´egative signifiant que le participant a travers´e apr`es que le centre de la fenˆetre n’ait atteint le point d’intersection (i.e., travers´ee proche du v´ehicule chasseur). Pour ˆetre analys´ees statistiquement, les donn´ees cin´ematiques sont moyenn´ees par segments de 1 seconde jusqu’`a la travers´ee de l’intersection (i.e., ]5 ;4], ]4 ;3], ]3 ;2], ]2 ;1], ]1 ;0] secondes). Les profils sont synchronis´es sur l’instant de travers´ee (i.e., `a la fin de l’essai). Les profils de vitesse sont analys´es comme tels. Cependant, pour comprendre l’effet des changements de vitesse sur la future position de franchissement au moment de la travers´ee, nous avons utilis´e un indicateur de “d´eviation courante” (ou “current deviation”) inspir´e de la mesure “d’erreur courante” (ou “current error”) qui peut ˆetre trouv´ee dans la litt´erature sur l’interception de mobiles (Chardenon et al.,2002). Cet indicateur correspond `a la distance entre le centre de la fenˆetre et la position de franchissement au sein de la fenˆetre temporelle au moment de la travers´ee dans le cas o`u le participant maintiendrait sa vitesse instantan´ee constante sur tout le reste du parcours. La d´eviation courante (DC) du participant par rapport au centre de la fenˆetre est calcul´ee `a chaque instant (t) comme suit : DC(t)participant/centre= D(t)centre V (t)centre −D(t)participant V (t)participant = T (t)centre− T (t)participant
Avec D la distance `a l’intersection, V la vitesse instantan´ee et T le temps restant avant la travers´ee du point d’intersection. Cet indicateur est directement affect´e par le facteur “Offset” au d´ebut de l’essai : avec un offset nul, maintenir sa vitesse initiale (stabilis´ee) am`enera le participant `a traverser au centre de la fenˆetre (r´ef´erence). Avec un offset n´egatif, maintenir sa vitesse initiale am`enera le participant `a traverser derri`ere le centre de la fenˆetre (i.e., plus proche du chasseur). Enfin, avec un offset positif, maintenir sa vitesse initiale am`enera le participant `a traverser devant le centre de la fenˆetre (i.e., plus proche du li`evre). L’analyse de cet indicateur en rapport avec le facteur “Offset” permet de mettre en ´
evidence la valeur fonctionnelle (i.e., leur impact sur la r´eussite future de la tˆache) des changements de vitesse que les participants r´ealisent `a chaque instant. Cet indicateur met particuli`erement en relief la fa¸con dont les participants vont compenser graduellement dans le temps leur avance ou leur retard par rapport au centre de la fenˆetre.
Deuxi`eme partie
Chapitre 4
L’importance du couplage
perception-action
4.1
Synth`ese
Dans cette exp´erience, notre objectif ´etait de d´emontrer l’existence de r´egulations continues de la vitesse de d´eplacement lors d’une tˆache de travers´ee d’intersection et ainsi de mettre en ´evidence l’importance du contrˆole continu dans cette activit´e de conduite. En effet, les ´etudes concernant la travers´ee d’intersection ont port´e essentiellement sur les processus perceptivo-cognitifs qu’elle implique (Caird et Hancock,2002). Un premier groupe d’´etudes a explor´e les capacit´es d’anticipation du temps de passage du conducteur comparativement `a celui d’un v´ehicule obstacle s’approchant de l’intersection. Dans ce type d’´etudes, les participants sont plac´es en mouvement passif en direction de l’intersection. Un v´ehicule obstacle arrive par la gauche ou la droite, puis la sc`ene disparaˆıt quelques fractions de secondes avant l’arriv´ee `a l’intersection. Les participants doivent alors soit estimer le temps restant avant le passage du v´ehicule en face de lui (Caird et Hancock,1994), soit estimer s’ils auraient travers´e l’intersection avant ou apr`es le v´ehicule obstacle (Berthelon et Mestre, 1993;Berthelon et al., 1998). Un autre groupe d’´etude s’est int´eress´e `a la prise de d´ecision de r´ealisation d’une manœuvre dans l’intersection. Dans cette situation, les participants sont `a l’arrˆet `a une intersection et voient s’approcher un ou plusieurs v´ehicules. Ils doivent alors dire s’ils auraient r´ealis´e la manœuvre de travers´ee dans ces conditions-l`a (Hancock et al., 1991;
Dewing et al.,1993) ou la r´ealiser effectivement quand ils pensent que cela est possible (Gray,2004). Cependant, certaines ´etudes semblent d´emontrer que la perception est coupl´ee au mouvement de l’acteur dans son environnement (Oudejans et al.,1996a). Pour mieux comprendre le comportement du conducteur dans une tˆache de travers´ee d’intersection, il serait donc int´eressant d’´eclairer les processus perceptifs et moteurs mis en jeu. Dans ce cadre, nous avons cr´e´e un sc´enario exp´erimental sur simulateur de conduite (cf., Partie 3.2 pour plus de d´etails) dans lequel les participants doivent traverser une intersection en passant `a l’int´erieur d’une fenˆetre inter-v´ehiculaire. Cette fenˆetre correspond `a un cr´eneau libre du trafic d´efini par l’espace entre deux v´ehicules l´egers approchant l’intersection. Nous faisons l’hypoth`ese que ce type de tˆache peut ˆetre rapproch´ee d’une tˆache d’interception de mobile se d´epla¸cant horizontalement. En effet, les participants doivent dans notre sc´enario “intercepter” un intervalle libre
qui va croiser leur trajectoire de d´eplacement. Les ajustements comportementaux impliqu´es dans de telles tˆaches d’interception sont connus pour ˆetre produits de fa¸con continue tout au long de l’activit´e (Bastin et al.,2006b;Chardenon et al.,2002;Fajen et Warren,2007;Ni et Andersen,2008).
Pour mettre en ´evidence les ajustements comportementaux des conducteurs au cours du temps nous avons manipul´e exp´erimentalement les contraintes de la tˆache d’une part (Offset et Taille de la fenˆetre) et les contraintes perceptives impos´ees par l’environnement d’autre part (G´eom´etrie de l’intersection). Le facteur Offset correspond `a une manipulation du point de d´epart de l’essai aboutissant `a diff´erents lieux de franchissement, pour une vitesse initiale (16 m/s) maintenue constante durant l’essai (5.5 s) : un offset de -6.25 m`etres correspond `a une arriv´ee tardive 6.25 m`etres derri`ere le centre de la fenˆetre ; un offset de 0 m`etre correspond `a une arriv´ee au centre de la fenˆetre et un offset de +6.25 m`etres correspond `
a une arriv´ee en avance 6.25 m`etres devant le centre de la fenˆetre. La Taille de la fenˆetre peut ˆetre petite (18.75 m`etres) ou grande (23.25 m`etres). Enfin, la G´eom´etrie de l’intersection peut correspondre `a un angle perpendiculaire, ouvert ou ferm´e (voir la section 3.2.1 pour plus de d´etails). Nous ´etudions la position de travers´ee `a l’int´erieure de la fenˆetre inter-v´ehiculaire et les profils de vitesse et de d´eviation courante.
Les r´esultats r´ev`elent que les participants s’adaptent `a la fois aux contraintes de la tˆache (Offset et Taille de la fenˆetre) et aux contraintes perceptives associ´ees `a l’environnement (G´eom´etrie de l’infrastruc- ture). Les r´esultats montrent globalement que les participants compensent graduellement durant toute la tˆache le d´ecalage qui leur est impos´e par le facteur Offset et convergent vers le franchissement de la fenˆetre dans une zone r´eduite, proche du centre de celle-ci et du cˆot´e du v´ehicule li`evre (premier v´ehicule obstacle `a franchir l’intersection). Les participants traversent ´egalement d’autant plus pr`es du v´ehicule li`evre que la fenˆetre est grande. Les r´esultats semblent indiquer la mise en œuvre d’une strat´egie orient´ee vers la maximisation de la marge de s´ecurit´ea vis-`a-vis du v´ehicule fermant la fenˆetre. Enfin, dans une
configuration de g´eom´etrie en angle ferm´e, les participants roulent significativement plus doucement et traversent plus loin du v´ehicule li`evre (i.e., prennent une plus petite marge de s´ecurit´e vis-`a-vis de la fermeture de la fenˆetre) que dans une configuration en angle perpendiculaire. Sym´etriquement, dans la configuration en angle ouvert, les participants roulent significativement plus rapidement et traversent plus pr`es du v´ehicule li`evre (i.e., prennent une plus grande marge de s´ecurit´e vis-`a-vis de la fermeture de la fenˆetre) que dans une configuration en angle perpendiculaire.
Cette ´etude souligne bien l’importance du couplage perception-action dans la conduite en intersec- tion. En effet, le patron comportemental mis au jour r´ev`ele une r´egulation continue de l’approche (par opposition `a une r´egulation fond´ee sur une pr´ediction pr´ecoce). De plus, ces r´esultats mettent en ´evi- dence la similarit´e comportementale entre notre tˆache de travers´ee d’intersection et celle d’interception de mobile. En effet, les ajustements observ´es dans la vitesse de d´eplacement sont proches de ceux obtenus dans les tˆaches d’interception notamment au regard du facteur Offset (Bastin et al., 2006b) mais aussi du facteur G´eom´etrie (Chardenon et al., 2005). Dans ces derni`eres ´etudes, l’utilisation d’une strat´egie fond´ee sur le maintien de l’angle de rel`evement (angle entre la trajectoire du participant et la position de la cible) `a une valeur constante (ou Constant Bearing Angle strategy) a ´et´e d´emontr´ee comme per- tinente pour expliquer les donn´ees exp´erimentales. Il a ´egalement ´et´e d´emontr´e que lors de l’approche d’une cible selon une trajectoire en angle ferm´e les variations d’angle de rel`evement sont plus r´eduites
aPar marge de s´ecurit´e nous entendons ici la distance entre le v´ehicule chasseur et le point de franchissement de la
fenˆetre par les participants. En effet, comme la fenˆetre inter-v´ehiculaire est “ferm´ee” par le passage du v´ehicule chasseur dans l’intersection, le risque de collision `a l’approche de l’intersection est plus probable avec celui-ci qu’avec le v´ehicule li`evre.
que lors de l’approche d’une cible selon une trajectoire en angle ouvert : les participants produiraient ainsi des r´egulations de leur vitesse moins pr´ecoces dans la premi`ere situation que dans la derni`ere.
N´eanmoins, d’autres variables optiques comme la taille de l’objet en approche (taille de la fenˆetre ou celle des v´ehicules) varient diff´eremment au cours du temps selon la g´eom´etrie de l’intersection. Elles pourraient donc aussi jouer un rˆole dans la production d’un comportement diff´erenci´e selon les condi- tions d’angle d’approche. Ainsi, cette premi`ere exp´erience ne permet pas d’affirmer la pertinence du taux de changement de l’angle de rel`evement comme param`etre r´egulateur de la vitesse d’approche en intersection. Il n’est pas possible non plus d’affirmer que les participants mettent en œuvre une strat´e- gie d’interception car la tˆache peut aussi impliquer une strat´egie d’´evitement de collision. La question de la strat´egie mise en œuvre par les participants nous am`ene directement `a celle de la contribution sp´ecifique de chaque ´el´ement physique de la fenˆetre inter-v´ehiculaire. En effet, la mise en œuvre d’une strat´egie d’interception de l’espace libre de la fenˆetre inter-v´ehiculaire suppose l’utilisation de variable(s) optique(s) li´ee(s) `a la fenˆetre temporelle elle-mˆeme tandis que la mise en œuvre d’une strat´egie d’´evite- ment de collision suppose l’utilisation de variable(s) optique(s) li´ee(s) aux bornes de la fenˆetre (i.e., les v´ehicules du trafic qui la d´elimitent).
Pour cette raison, nous chercherons dans la prochaine exp´erimentation `a d´eterminer quels ´el´ements de la fenˆetre inter-v´ehiculaire ont une fonction de r´egulatrice sur la vitesse d’approche de l’intersection. Plus pr´ecis´ement, nous testerons le rˆole des contributions perceptives globales de la fenˆetre (cin´ematique du centre de la fenˆetre et ´evolution de la taille de celle-ci) ainsi que celui des contributions perceptives locales de la fenˆetre (cin´ematique ind´ependante des deux v´ehicules du trafic qui la forment). L’impact des contributions globales de la fenˆetre sur la vitesse d’approche des participants pourrait plaider en faveur de la mise en œuvre d’une strat´egie d’interception tandis que l’impact des contributions locales de celle-ci plaiderait plutˆot en faveur de la mise en œuvre d’une strat´egie d’´evitement de collision.