Plus d'embouteillages ou plus de fluidité ? Plus de voitures sur les routes ou moins de circulation ? Un mieux pour la sécurité routière ou des risques nouveaux d'accidents ?
Les conséquences de la banalisation, un jour plus ou moins proche, des véhicules autonomes sur les routes suscitent depuis des années des hypothèses contradictoires.
Nouvelle pierre au débat, une modélisation de chercheurs de la faculté de physique de l'université israélienne Bar-Ilan démontre comment une faible proportion de voitures autonomes (5% du total ou moins sur une route donnée) insérée dans un flot de véhicules traditionnels contribue à modifier la dynamique de la circulation routière pour, très rapidement, la fluidifier et accroitre la sécurité en espaçant des groupes de véhicules.
Jusque-là, par la manière dont leurs systèmes de pilotage sont conçus, les véhicules sans chauffeur optimisent leur propre course et choix de conduite (vitesse, dépassement, itinéraire, temps, etc), dans le cadre du code de la route et des exigences de sécurité.
Mais leurs calculs ne sont pas faits pour optimiser l'état général du trafic.
Or, comme l'indiquent les deux chercheurs dans leur article, “les règles en matière de transport dans un contexte hybride [véhicules autonomes et traditionnels mêlés, ndlr] et ses possibles impacts sur la circulation ne sont pas clairs”.
Ils ont donc imaginé une nouvelle manière de procéder et un ensemble de nouvelles règles à faire appliquer automatiquement aux seuls véhicules autonomes.
Un tronçon de route numérique de 5 km
Ils ont donc imaginé une nouvelle manière de procéder et un ensemble de nouvelles règles à faire appliquer automatiquement aux seuls véhicules autonomes. Et ont testé le tout avec une simulation informatique impliquant un tronçon de 5 km d'une autoroute à trois ou quatre voies (pour un seul sens de circulation).
Ils y ont fait rouler des modélisations numériques de véhicules autonomes et de véhicules pilotés par des automobilistes. Deux algorithmes ont servi à la simulation de la conduite par un humain. Après modification de certains paramètres, ils ont aussi été utilisés pour faire se mouvoir les voitures autonomes.
Plusieurs scénarios ont ensuite été testés, dont un, pour commencer, avec uniquement des voitures conduites par des automobilistes. Résultat ? Un trafic ralenti et des embouteillages, le tout dû au fait que la densité de véhicules réduit l'espace entre ces derniers.
Les voitures ne cessent d'enchaîner micro-accélérations et arrêts brusques qui congestionnent au final la route.
Après quoi, les chercheurs ont inséré des voitures autonomes, modifiant selon les séquences le nombre total de véhicules (60, 90, 120, 150 ou 180), les vitesses des seuls véhicules autonomes et leur part dans le trafic total (1, 2, 4, 6 ou 10%).
Ils ont surtout intégré un paramètre fondamental dans les algorithmes : les voitures autonomes ne doivent pas se doubler les unes les autres et doivent au pire rouler les unes à côté des autres, chacune sur une voie, tout en roulant à la vitesse optimale.
Se crée alors assez vite une “barrière dynamique”, comme cité dans l'article, constituée de véhicules autonomes et derrière laquelle roulent les autres voitures. Ces dernières ne pouvant pas dépasser les premières qui occupent les trois voies.
Naissance de constellations routières
C'est ce que les chercheurs nomment une “constellation”. Selon le nombre de voitures en mouvement sur la route, il s'en crée plusieurs, les unes derrière les autres. Elles sont suffisamment espacées grâce aux calculs des algorithmes des véhicules autonomes, de manière à ce que personne ne se rentre dedans. Les accélérations-décélérations sont minimisées, voire inexistantes. D'où une circulation très fluide.
Ce résultat implique aussi une baisse de la consommation de carburant et une hausse de la vitesse du trafic. Le tout sans aucune autorité centrale chargée d'organiser ce dernier ni communication entre voitures autonomes ou entre celles-ci et les infrastructures routières.
Les véhicules sans chauffeur se repèrent en effet simplement entre eux par leurs systèmes de vision par ordinateur (camera, lidar, radar).
“Dans un scénario comptant 90 véhicules par kilomètre, indiquent les chercheurs, si seulement 5% sont des voitures autonomes roulant en constellation, la vitesse de la circulation passe de 41,8 km/h à 55 km/h si on compare avec une circulation impliquant seulement des véhicules avec chauffeur.”
Mais attention : cette notion de constellation est essentielle. Sans elle, l'impact des véhicules autonomes sur le trafic est “négligeable”. C'est pourquoi les chercheurs recommandent de paramétrer les algorithmes afin que les véhicules sans chauffeur parviennent à cette belle mécanique après s'être détectés les uns les autres.
Selon les constats, les voitures commencent à former des constellations au bout de 75 secondes.
En deux minutes trente, la vitesse globale du trafic augmente.
Bien sûr, il ne s'agit pour l'heure que de simulations, d'une “preuve de concept”, dans un environnement virtuel minimaliste et contrôlé.
Les chercheurs en appellent justement à prolonger la recherche avec des scénarios plus réalistes. Par exemple en incluant des bretelles d'entrée et de sortie de route, qui jouent sur la vitesse du trafic.
Vous nous aimez, prouvez-le....