Potentialité d’éco-conduite des infrastructures routiéres selon l’adéquation entre tracé et vitesse d’usage

Ecodriving potentiality of road infrastructures according to the adequacy between infrastructure geometrical characteristics and vehicles speeds

• Auteur / Autrice : Emir Deljanin
• Direction : Pierre-Olivier Vandanjon, Alex Coiret, Osman Lindov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance le 20/09/2019
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec Univerzitet u Sarajevu
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des réseaux. Département géotechnique environnement, risques naturels et sciences de la terre
• Jury : Président / Présidente : Patricia Delhomme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samir Causevic
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Peter Wagner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circulation

Conduite automobile

Économies d'énergie

Sécurité routière

Mots clés libres

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Résumé

Le lien entre les infrastructures routières et l’utilisation de l’énergie n’a pas été étudié en profondeur, car les attentes de la société en matière de transport sont essentiellement liées à l’efficacité et à la sécurité. Avec l’émergence des enjeux environnementaux, les pistes pour réduire la consommation d’énergie en procédant à des optimisations mineures de l’infrastructure routière sont explorées. Cette thèse vise à développer l’une de ces optimisations en améliorant le potentiel d’éco-conduite des infrastructures routières. Pour cela, l’énergie dépensée par les véhicules sur une route en fonction de leur dynamique, leur géométrie et la section en vitesse est modélisée. L’optimisation du sectionnement en vitesse peut faciliter l’écoconduite, limitant ainsi l’utilisation nécessaire du freinage mécanique à l’approche d’une section de réduction de vitesse. Une méthodologie en quatre étapes a été mise au point pour évaluer le sectionnement en vitesse. La première étape consiste à proposer un critère utilisable par les gestionnaires pour détecter rapidement un mauvaise position de sectionnement de vitesse (Misplaced Speed-sectioning Position, MSP). La deuxième étape quantifie le coût énergétique d’un mauvais positionnement (MSP) et la position optimale du sectionnement de la vitesse pour un éco-conducteur. Les résultats de ces deux étapes fournissent des informations au gestionnaire qui peut proposer une nouvelle disposition des sections de vitesse en tenant compte du trafic et de la configuration de la route. La troisième étape de notre méthodologie consiste en une simulation des flux de circulation permettant une meilleure évaluation énergétique des nouvelles sections de vitesse, basé sur des données réelles de trafic, et en modélisant plusieurs comportements des conducteurs. La quatrième étape est un processus d’optimisation pour trouver le sectionnement optimisé de la vitesse. Des expériences ont été menées en Bosnie-Herzegovine et en France pour démontrer la faisabilité de la méthodologie.

The link between road infrastructure and use energy has not been, studied in depth , particularly as the legitimate societal expectations for transportation are primarily related to efficiency and safety. The environmental emergency implies to explore new trends as minor optimization of the road to reduce the energy use. This thesis aims to develop one of these optimization by improving the potential of eco-driving road infrastructure. This will be achieved by modeling the effect on the energy spent by vehicles on a road of the adequacy between their dynamics, geometry and the sectioning in speed of the infrastructure. A four steps methodology has been developed to assess speed sectioning. The first step is to propose a criterion usable by road managers to rapidly detect Misplaced Speed-sectioning Position (MSP). The second step quantifies the energy cost of a MSP for a particular vehicle and the optimal position of the speed sectioning for an eco-driver. The outputs of these two steps yield information to the manager who can propose a new speed sectioning layout taking into account traffic and road configuration. The third step of the methodology involves a traffic flow simulation enabling an enhanced energy evaluation of new speed sectioning, based on real traffic data, and modeling several driver behaviors. The fourth step is an optimization process to find the optimized speed sectioning. Experiments have been carried out in Bosnia-Herzegovina and France to demonstrate the feasibility of the methodology. The benefits are reduced energy consumption, air pollution and noise produced by braking.