Méthodes, objectifs et état de l’art
1.5 Le risque routier
1.5.3 Indicateurs de risque liés au mode latéral
Dans le cas des sorties de voie sur une perte de contrôle, due à un problème de dynamique latérale du véhicule, nous distinguons un premier groupe d’indicateurs, di-rectement liés à la dynamique proprioceptive du véhicule.
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1.5. Le risque routier 35
Fig. 1.4 – phase de freinage pour négocier un virage.
1.5.3.1 La zone de confort pour l’accélération latérale
L’accélération latérale est un indicateur de risque lié directement à la dynamique
proprioceptive du véhicule [MMG+05]. La zone de confort pour l’accélération latérale se
situe entre0.2get0.3g. A partir de0.4g, la situation de conduite devient inconfortable
et le risque de sortir de la route est élevé. 1.5.3.2 La vitesse de lacet
La vitesse de lacet est le critère sur lequel est fondé le fonctionnement de l’ESP. Dans le cas où le véhicule aborde un virage avec une vitesse excessive, une chaussée humide ou le conducteur freine brusquement pour éviter un obstacle, la vitesse de lacet mesurée par l’ESP est différente de celle calculée en fonction de la vitesse du véhicule et de l’angle de braquage. La comparaison entre la vitesse de lacet mesurée et celle calculée, permet de déduire alors un début de survirage, sous-virage ou une perte d’adhérence. 1.5.3.3 Le caractère sous-virage ou sur-virage
Le caractère sur-vireur et sous-vireur, permet d’étudier la stabilité du véhicule par rapport au mode latéral. Le sous-virage est caractérisé par une dérive de l’essieu avant plus importante que celle de l’essieu arrière. Le véhicule semble vouloir continuer tout droit alors que le conducteur avait donné un angle de braquage suffisant pour diriger le véhicule. Donc le véhicule ne tourne pas suffisamment et a tendance à sortir du virage. Le sur-virage est caractérisé par une dérive de l’essieu arrière plus importante à celle de l’essieu avant. Le véhicule semble vouloir tourner davantage que ce qui lui est demandé par le conducteur. Donc le véhicule a tendance à trop entrer dans le virage (voir figure
36 Méthodes, objectifs et état de l’art 1.5).
Fig. 1.5 – Comparaison de la trajectoire désirée avec un sous-virage (a) et un
sur-virage (b).
L’angle d’Ackermann δAck représenté sur la figure 1.6, permet de définir le caractère
sous-vireur ou sur-vireur d’un véhicule. Il est défini à partir des caractéristiques du véhicule et le rayon de courbure du virage :
tanδAck= p L
R2−l2
r
(1.4)
En supposant des angles de braquages faibles et R >> lr, nous obtiendrons :
δAck= L
R (1.5)
Cette formulation est vraie seulement en considérant des faibles vitesses du véhicule. Dans le cas des vitesses élevées, les forces centrifuges augmentent et l’angle de dérive
latérale des roues n’est pas négligeable. Dans ce cas, l’angle de braquageδf n’est pas égal
à l’angle d’Ackermann δAck. Alors l’angle de braquage effectif est exprimé en fonction
de l’angle de dérive avant et arrière et de l’angle d’Ackermann :
δf =δAck+αf −αr (1.6)
Un deuxième groupe d’indicateurs, concerne les accidents par sortie de voie dus à un problème de guidage. Ces indicateurs nécessitent l’utilisation de capteurs extéroceptifs. 1.5.3.4 Le temps à sortie de voie (TLC)
Une autre catégorie de type d’indicateurs de risque en virage explorée est liée à la trajectoire du véhicule et explicite la perception de la route par le conducteur. Ces indices font d’abord référence au temps restant à un véhicule pour sortir de la route,
1.5. Le risque routier 37
Fig. 1.6 – Détermination de l’angle d’Ackermann.
appelé temps à sortie de voie (TLC), à un instant donné en faisant différentes hypothèses de corrections de la trajectoire. Pour un temps à sortie de voie, différents indicateurs peuvent être calculés (figure 1.7) :
– Le temps à sortie de voie peut être évalué en ligne droite en considérant un braquage nul du conducteur (1),
– En faisant une approximation circulaire de la trajectoire, cela veut dire qu’on considère un braquage constant du conducteur (2),
– En prédisant la trajectoire du véhicule à l’aide d’un modèle de véhicule (3).
Fig. 1.7 – Différents indicateurs pour le temps à sortie de voie.
S. Mammar et al. dans [MGNB04, MGN06a], ont proposé plusieurs approximations pour le calcul du TLC, en utilisant différentes hypothèses concernant, la géométrie de la route ainsi que la trajectoire du véhicule. Un modèle linéaire de véhicule est employé pour prévoir les futures positions du véhicule. L’état dynamique de véhicule et la courbure
38 Méthodes, objectifs et état de l’art de la route, qui sont nécessaires dans la phase de prédiction, sont estimés à l’aide d’un observateur proportionnel intégral à entrée inconnue.
L’évaluation et la prise en compte de ce type d’indicateurs de risque (TLC) pourraient être effectuées, grâce à des capteurs vidéos embarqués, qui détectent les bords de voie et permettent de calculer la distance entre le centre du véhicule et le point d’intersection de la projection de la trajectoire du véhicule avec le bord de voie (DLC). En connaissant la vitesse à laquelle le véhicule roule, nous pouvons calculer le temps restant pour que le pneu du véhicule intersecte le bord de voie, en considérant une trajectoire définie du véhicule.
T LC = DLC
v (1.7)
L’alerte est fournie au conducteur si le TLC évalué est inférieur au seuilT LCmin (voir
figure 1.8).
Fig. 1.8 – Prédiction de risque lié au TLC.
1.5.3.5 Le positionnement latéral du véhicule (Écart latéral)
L’écart latéral est une grandeur importante dans le développement des systèmes de maintien de voies et le suivi de véhicule.
Dans [NLI+03], une commande de type proportionnelle, fondée sur l’écart latéral et
l’erreur de cap a été développée pour le contrôle latéral du véhicule. Quatre modes d’interaction entre le conducteur et l’automate ont été réalisés et testés :
– Mode avertissement : c’est le mode passif où l’automate n’a aucune action sur le véhicule, mais il fournit des informations au conducteur pour le but de l’avertissement. – Mode limite : dans ce mode, l’intervention du conducteur est limitée par un couple résistant lorsque le véhicule s’écarte du centre de la voie (écart latéral très important). – Mode correctif : dans ce mode, une correction de la trajectoire du véhicule est appliquée pour le ramener au centre de la voie.
– Mode régulé : ce mode est complètement automatisé. Le conducteur n’a aucune action sur le véhicule et la conduite est automatisée pour le mode latéral.
Chaïbet dans [Cha06], utilise l’écart latéral ainsi que l’erreur de cap pour une synthèse de loi de commande pour un suivi de véhicule, qui assure à la fois la gestion des inter-distances et de l’erreur de positionnement latéral entre les deux véhicules.
1.6. L’assistance au conducteur et génération des alertes 39
1.5.3.6 L’angle de cap relatif
L’angle de cap relatif, permet de donner l’erreur de cap du véhicule par rapport à celui de la route. Cet indicateur, tout comme le positionnement latéral, peuvent être facilement obtenus par un capteur vidéo, monté en vision frontale [Agr03].