Autres améliorations du simulateur et perspectives

En plus des modèles et de l’architecture multi-agent ajoutés au simulateur, d’autres développements ont été réalisés et implémentés dans MASCAT. À des fins d’étude et d’analyse, les fichiers d’entrées ont été étendus pour permettre l’utilisation des nouvelles fonctionnalités, et les fichiers de sortie permettent désormais de récupérer plus de données de simulation. L’interface initiale de MovSim a aussi été mise à jour pour visualiser le trafic coopératif. D’autres développements sont aussi envisagés.

3.2.6.1 Entrées

La définition des scénarios dans la version originale de MovSim se base sur l’édition de deux fichiers de configuration au format XML. Le premier fichier est dédié à la définition du réseau ; il peut donc être commun à plusieurs scénarios. Il reprend le formalisme OpenDrive [56] qui permet de décorréler la représentation logique (sous la forme d’un graphe orienté composé de sections décomposées en voies de circulation) de la représentation graphique (projection en 2 dimensions du graphe logique) du réseau. Le standard permet de modéliser toute forme de réseau, plus ou moins complexe, mais il est nécessaire d’y représenter toutes les connexions possibles (ce qui complique la tâche de modélisation dans le cas de réseaux fortement maillés). Le second fichier décrit le scénario en tant que tel, et permet de choisir un grand nombre de paramètres, parmi lesquels :

— les types de véhicules, leurs modèles (longitudinal, changement de voie, consommation) ; — les paramètres généraux du scénario (durée, pas de temps, etc.) ;

— les caractéristiques des points d’entrée du réseau (débits entrants, composition, configuration initiale) ;

— les sorties du scénario (traces de véhicules, consommations, capteurs du réseau, etc.). Suite aux ajouts de notre extension, d’autres fonctionnalités peuvent être activées directement depuis les fichiers de configuration des scénarios. La figure 3.9 met en valeur (en couleurs) les ajouts disponibles dans les fichiers de configuration.

< xml > < V ehicl e > < Sensors/ > < LongitudinalModel > < Cal ibration/ > < /LongitudinalModel > < TrustModel/ > < /V ehicl e > < RoadN etwork > < RoadSideU nits/ > < /RoadN etwork > < Outputs > < S paceT imeTra js/ > < /Outputs > < /xml >

Fig. 3.9:Illustration des paramètres des scénarios dans MovSim (en noir) et son extension MASCAT (en

couleurs).

Parmi les nouveaux paramètres définis dans MASCAT, il est possible de choisir : — les capteurs des véhicules (et leurs paramètres : portée, fréquence, fiabilité) ;

— le fichier de paramètres calés pour les modèles longitudinaux ; — le modèle de confiance utilisé (parmi ceux implémentés) ;

— le type et l’emplacement des unités d’infrastructure (UBR), leurs capteurs et paramètres associés ;

— les nouveaux fichiers de sortie (trajectoires, confiance, contrôle).

Ces ajouts permettent d’instancier les modèles développés dans notre travail directement depuis les fichiers de configuration. Cela assure aussi une base de comparaison saine entre les modèles coopératifs et non-coopératifs, qui peuvent être testés sur le même réseau, et dans les mêmes conditions de simulation (débits d’entrée, concentration initiale, etc.).

3.2.6.2 Sorties

MovSim propose dans son implémentation une gestion des fichiers de sortie générique qui permet de générer des fichiers au format CSV (fichier texte dont les colonnes sont séparées par un caractère marqueur : "virgule", "point-virgule", etc.). Ces fichiers ordonnent les données de sortie du simulateur en colonne, et chaque ligne représente un pas de temps. Le pas de temps des fichiers de sortie peut être décorrélé du pas de temps de simulation (donc plus grand mais pas plus petit), ce qui permet de pré-traiter les données (agrégations, etc.). Ces données sont cruciales à des fins d’analyse et d’étude des résultats obtenus par les modèles proposés dans notre travail. En ce sens, les nouveaux comportements et les informations échangées par les véhicules coopératifs nécessitent de nouveaux indicateurs. L’interface de MovSim a aussi été étendue pour visualiser l’évolution des véhicules coopératifs et l’infrastructure.

Interface

En reprenant le code de couleurs défini dans la partie modélisation (chapitre 2) de nos travaux, nous avons proposé une extension de l’interface de MovSim. Comme l’illustre la figure 3.10, il est désormais possible de distinguer les véhicules équipés des véhicules classiques, de visualiser l’infrastructure, ou encore de représenter les rayons de communication.

Fig. 3.10:Capture d’écran de la vue trafic adaptée pour le trafic coopératif dans MASCAT. Le code couleur

est le même que celui de la figure 3.6. Le rectangle jaune correspond à la position du véhicule "virtuel", représentation de l’application des coefficients de proximité dans le modèle bilatéral multi-anticipatif. Les marqueurs verts sont les véhicules perçus pas le véhcule courant (en cyan) dans cette configuration.

À des fins de vérification et de développement de la stratégie locale d’homogénéisation (modèle BMA), il est aussi possible de sélectionner un véhicule, afin d’afficher les données de sa perception

et de sa décision actuelle. L’interface affiche alors la position des véhicules perçus, ainsi que la position du véhicule virtuel, résultat des coefficient d’interactions du modèle. Cette position permet une représentation graphique de l’effet d’anticipation qui permet au véhicule de mieux adapter son accélération grâce à son champ de perception étendu.

Diagrammes espace-temps

Notre travail se concentre sur la définition de stratégies de contrôle (locale ou décentralisée), où les interactions individuelles des agents en coopération provoquent des phénomènes émergents au niveau du flux. Bien qu’ils puissent s’accompagner de bénéfices à l’échelle de l’individu (réduction du temps de trajet, augmentation du confort), les objectifs de ces systèmes coopératifs sont souvent plus globaux. Très utilisés pour visualiser les données d’un grand nombre de véhicules évoluant sur une même section, les diagrammes espace-temps représentent toutes les trajectoires au cours du temps. Nous avons donc choisi de générer dynamiquement ces diagrammes, en proposant en supplément l’affichage des vitesses des véhicules. Un exemple d’un diagramme espace-temps généré dans MASCAT est disponible dans la figure 3.11.

Trajectoires des véhicules

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Speed (km/h) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Time (s) 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 Position (m) (a) Trajectoire du véhicule #821 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Time (s) 0 250 500 750 1,000 1,250 1,500 1,750 2,000 2,250 2,500 2,750 Position (m) (b)

Fig. 3.11:Exemple d’un tracé des trajectoires sous la forme d’un diagramme espace-temps-vitesses dans

MASCAT. Le diagramme (a) représente les traces de tous les véhicules sur une voie, et le dia-gramme (b) permet de mieux comprendre le type de trajectoire observé en affichant la trace d’un seul véhicule.

Ce tracé est rendu possible par la définition d’un nouveau fichier de sortie représentant les trajectoires. Le fichier regroupe différents paramètres pour chaque colonne (temps, identifiant du véhicule, vitesse, position, voie ...) ; et chaque ligne représente un point de la trace d’un véhicule. Grâce aux identifiants, il est possible de reconstruire la trajectoire de chaque véhicule. Le diagramme espace-temps est un tracé simultané de toutes les trajectoires des véhicules circulant sur une section et une voie donnée. Comme le montre le diagramme 3.11a, les différences de vitesses dans la chaîne de véhicules mettent en évidence l’apparition et la propagation de perturbation. La congestion (ampleur, durée et évolution) est lisible sur le diagramme en observant les zones où les vitesses sont très faibles (e.g. inférieures à 30 km/h pour un scénario autoroutier).

Indicateurs

La définition et/ou le choix d’indicateurs est préalable à l’évaluation de l’impact de l’introduction des véhicules connectés dans un flux de trafic. Ce thème a fait partie de notre réflexion, et sera présenté dans la partie 3.3. Les indicateurs permettent de générer des données, le plus souvent agrégées, capables de mettre en lumière une caractéristique particulière présentée par le système au cours de son évolution. Notre travail sur les indicateurs a nécessité de créer un nouveau type de fichier de sortie, qu’il est possible de paramétrer dans les fichiers de configuration. Ces fichiers contiennent des données recueillies dans le simulateur suivant un pas de temps d’agrégation défini par l’utilisateur. Ils peuvent ainsi être utilisés pour mener des analyses (sensibilité, impact) après avoir simulé un ou plusieurs scénarios.

3.2.6.3 Perspectives

MovSim est une plateforme dont le développement est très récent et certaines fonctionnalités sont encore en développement. Une amélioration majeure qui sera bientôt proposée portera sur une version bidirectionnelle du trafic. En effet, pour le moment, les sections modélisées sont des sens unique. Ce qui correspond bien à notre besoin, puisque le scénario autoroutier correspond à des cas où il est possible d’améliorer substantiellement la situation de trafic avec les systèmes coopératifs. L’ajout de la version bidirectionnelle ouvrira la voie vers une étude plus poussée des modèles de changement de voie (avec la reproduction de comportement de dépassement, par exemple). Dans le cadre des C-ITS, l’intérêt majeur est de pouvoir utiliser les véhicules connectés évoluant en sens inverse pour propager des informations critiques ou relayer des consignes. La manœuvre de dépassement pourrait aussi être effectuée avec plus de sécurité en augmentant le champ de perception des véhicules (e.g. qui tenteraient de dépasser un véhicule de grand gabarit).

Une autre perspective de notre travail de développement réside dans sa valorisation et son partage. Nous souhaitons dans un avenir proche proposer une version stabilisée de nos contributions en tant qu’extension multi-agent de MovSim (MASCAT). En restant sur la volonté de rendre les sources libres (Open-Source), la meilleure façon de contribuer serait de proposer les modifications sur le dépôt Git officiel de MovSim2. Compte tenu de l’ampleur de l’extension, qui touche une partie du cœur du simulateur, nos développements risquent de ne pas s’intégrer directement à la version courante de MovSim, mais ils pourraient contribuer à une version multi-agent stable et dédiée à la modélisation des systèmes coopératifs.

Côté valorisation, MASCAT a été utilisé pour illustrer les problématiques des C-ITS dans plusieurs cours d’Outils pour la Mobilité Intelligente à l’ENTPE (École Nationale des Travaux Publics de l’État). Le simulateur permet en effet de reproduire des instabilités et d’en chercher la cause, afin de montrer le potentiel des systèmes coopératifs, même à un public non averti. Le frein majeur à ce type d’utilisation est l’accessibilité du logiciel, qui pour le moment est limitée à l’interface et aux fichiers de configuration. Une amélioration intéressante en ce sens pourrait être de proposer une interface d’édition des scénarios, permettant à un utilisateur non expert, grâce à des outils intégrés, de définir ses propres scénarios. En développant davantage cette idée, il est possible d’imaginer une interface générique permettant de définir de nouveaux types de messages, et de décorréler la prise de décision des agents (implémentée par l’utilisateur) dans un module externe au simulateur.

Le simulateur pourrait alors être considéré comme un outil d’aide à la décision capable d’orienter la réflexion des acteurs majeurs des C-ITS. Les questions et attentes des gestionnaires de réseau et des décideurs étant souvent liées aux impacts des systèmes et au dimensionnement des moyens (infrastructure, capteurs, etc.). En complément d’expérimentations réelles, le simulateur peut aussi être utilisé pour évaluer les effets de prototypes dans des conditions difficiles à maîtriser (météo, pannes, fiabilité).