Les systèmes et véhicules autonomes

Le Personal Rapid Transit

Le concept des PRT datant des années 60 a été formalisé en 1988 par [ATA] en 7 points :

1. véhicules entièrement automatisés sans conducteur humain,

2. véhicules qui utilisent une voie la plus étroite possible et qui leur est dédiée, 3. véhicules de taille réduite au minimum et disponibles 24h/24h pour une utili-

sation exclusive pour un groupe de personnes (par exemple de 1 à 6 passagers réunis selon leur propre choix),

4. voies étroites dédiées, au niveau du sol, au-dessous ou au-dessus,

5. véhicules qui doivent pouvoir atteindre chaque station et utiliser chaque voie du réseau,

6. parcours direct entre un point de départ et une destination (aucun arrêt aux stations intermédiaires),

7. service disponible à la demande et non selon des horaires fixes.

Aujourd’hui, l’émergence des PRT est ralentie par les coûts de l’infrastructure. De plus, l’utilisation des voies dédiées, même avec leur étroitesse, limite leur utilisation en milieu urbain. Les parcours directs n’optimisent pas non plus l’utilisation de la ca- pacité des véhicules. Le nombre d’exploitations de ces services est très faible, on peut citer le service ULTRA [PRT (2011)] de l’aéroport Heathrow de Londres et le tout premier PRT exploité à Morgantown, en Virginie-Occidentale aux États-Unis, en ser- vice depuis 1975. Nous allons voir que le concept des PRT est relativement proche des Cybercars. Ces derniers ont la particularité de pouvoir être déployés sur prati- quement n’importe quel espace. Ceci implique évidement de nouvelles contraintes pour la plupart liées à ce que les véhicules pourraient rencontrer sur leur chemin.

Le Cybercar

Les Cybercars sont des véhicules terrestres offrant une conduite automatique sans aucune intervention humaine. Pour cela, ils sont dotés de plusieurs capteurs qui per- mettent d’analyser l’environnement et éviter tout obstacle. Une flotte suffisamment importante de ces voitures automatiques est à même de constituer un système de transports qui peut être managé par une entité centrale communicante. Proches des PRT, ils offrent l’avantage d’être capables de rouler sur tout type de terrain [Analy- sis (2000)]. Contrairement aux PRT et malgré plusieurs expériences "sur le terrain", il n’existe pas encore à ce jour d’exploitation commerciale d’un service de transport de personnes par les Cybercars. Depuis le début des années 2000, les PRT et les Cybercars ont fait l’objet de plusieurs études et d’expérimentations avec le support d’importants projets européens. Les Cybercars ne sont pas exploités commerciale- ment à l’heure actuelle. [Berger et al. (2011)] considère la technologie moins avancée que celle des PRT. Cependant, leur praticité explique l’engouement de plusieurs la- boratoires de recherche pour le sujet (Institut Pascal (ex LASMEA) et INRIA entre autres). Ils résument en quatre points leurs principaux avantages tirés des projets Cybercars, CyberMove et CytiMobil ([Cybercars], [CyberMove] et [CityMobil]) :

— disponibilité : les usagers peuvent trouver des véhicules n’importe quand dans la journée,

— facilité : les personnes à mobilité réduite peuvent emprunter ce type de trans- ports,

— redéploiement : Les Cybercars se déplacent facilement d’un endroit à un autre et peuvent utiliser les aires de stationnement laissant ainsi libre l’espace urbain (contrairement par exemple aux tramways mais aussi aux PRT en raison de leur infrastructure respective nécessaire),

— réduction de la congestion des villes : amélioration de la qualité de l’air et diminution de la déperdition d’énergie.

Quelques exemples : Le VIPA et autres Cybercars. Le véhicule automatisé Cycab (figure 2.3) de l’Institut Pascal perçoit l’environnement par capteurs GPS, GPS différentiels centimétriques, télémètres LASER, caméras et odométrie. La vitesse maximum d’évolution est de 18km/h. Des démonstrations grandeur nature de gui- dage par vision ont déjà été réalisées dans les centres villes de Clermont-Ferrand (place de Jaude) et Nancy.

Il existe bien d’autres Cybercars comme le Yamaha AGV Cybercar, les Serpen- tines Cybercars (figure 2.4) qui ont fait l’objet d’une démonstration grandeur nature à Lausanne, ou encore le Cybus et le VIPA.

Figure 2.4 – Le Yamaha AGV à Coimbra et les Serpentines à Lausanne

Le Véhicule Individuel Public Automatique ou VIPA est un Cybercar réalisé grâce au partenariat entre un laboratoire de recherche, un bureau d’études et un constructeur automobile respectivement :

— l’Institut Pascal (ex LASMEA)1 _{qui a travaillé sur le système de navigation,}

— APOJEE qui a fourni son expérience en électronique embarquée, — LIGIER2 qui a dessiné et produit le véhicule.

Le VIPA est électrique, peut transporter jusqu’à 6 personnes (dont 4 assises) à une vitesse de 5 à 20km/h et pèse environ 1 tonne. Il dispose d’un système de localisation et de guidage basé sur le traitement d’images et d’algorithmes en temps réel. Il ne nécessite aucun chauffeur et aucune infrastructure de guidage (plots, lignes au sol etc.). Que ce soit individuellement ou en flotte, le VIPA peut fonctionner en présence de piétons et éventuellement de véhicules à faible vitesse.

Figure 2.5 – Le VIPA au salon de l’automobile de 2010

Grâce à sa mémoire visuelle il réalise un apprentissage de la trajectoire ce qui lui permet d’être déployé facilement. Par exemple, pour mettre en place une flotte de VIPA le long d’un circuit, un chauffeur conduit la voiture de tête durant un

1. http://http://ip.univ-bpclermont.fr/r/ 2. http://www.automobiles-ligier.com/

seul tour alors que les autres véhicules le suivent de manière automatique. Le tour effectué, le VIPA de tête a enregistré toutes les trajectoires, s’est représenté en 3D les caractéristiques du parcours et toute la flotte peut alors se passer d’aide humaine. Puisque le VIPA n’a pas besoin d’infrastructure particulière le coût d’exploitation est considérablement réduit d’autant plus que la technologie utilisée n’est pas très onéreuse. Un véhicule ne coûte que 50000e alors qu’il n’est pas encore intégré à une production de masse, les Cybus coûtant 150000e et le matériel des voitures automatiques de Google 150000$.

Les Grands Projets

L’union européenne a initié plusieurs projets dans le domaine des transports ur- bains. CyberCars, CyberMove et CityMobil sont les premiers projets qui se sont intéressés de près à la technologie des véhicules individuels autonomes.

Les projets Cybercars et CyberMove (2001-2005) furent menés en partie par l’IN- RIA et créés par un partenariat entre 7 laboratoires de recherche et autant de com- pagnies industrielles. Le premier, plus technique, a permis l’échange des meilleures pratiques dans le domaine des Cybercars, avec l’évaluation des véhicules, du mana- gement de flottes de Cybercars, de la consommation électrique et de la fiabilité. Le second projet, CyberMove, avait pour objectif de mettre en avant l’utilisation d’un tel service et de démontrer l’apport de celui-ci dans plusieurs villes européennes.

Le programme européen [CityMobil (2011)] financé à hauteur de 40 millions d’eu- ros, aura pendant plus de 5 années (de Mai 2006 à Octobre 2011) étudié une nouvelle organisation des transports à l’intérieur des grandes villes afin de limiter les embou- teillages et la pollution mais aussi de proposer des transports plus sécurisés et une meilleure intégration de ceux-ci dans l’espace urbain. Pour cela, le projet a déve- loppé de nouveaux outils pour le management des transports et s’est penché sur le développement de nouveaux types de véhicules.

D’autres projets existent comme celui du géant Google qui a dévoilé ses premiers travaux sur six Toyota Prius et une Audi TT auxquelles ont été adaptés un nombre important de capteurs sensoriels et de caméras vidéos. Ces véhicules ont déjà par- couru des milliers de kilomètres sans aucune aide humaine et plusieurs centaines de milliers simplement avec une aide occasionnelle [Google (2010)], mais la firme n’en dévoile pas plus pour l’instant sur les conditions de ces expériences entièrement automatisées.