Sur la compréhension de l'interaction véhicule-conducteur à l'aide de l'objectification de l'évaluation subjective : application au processus de développement du pneumatique

On the understanding of the vehicle-driver interaction using the objectification of subjective assessment : application to the tire development process

• Auteur / Autrice : Nico Pagliarecci
• Direction : Michel Basset, Abderazik Birouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et automatique
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique, Mathématiques, Automatique et Signal (Mulhouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistiques

Conduite automobile

Tests

Automobiles -- Pneus

Dynamique

Véhicules automobiles

Automobiles -- Matériaux -- Essais dynamiques

Automobiles -- Maniabilité

Mots clés libres

Performances de maniabilité du véhicule

Essais de dynamique des véhicules

Interaction véhicule-conducteur

Processus de développement des pneus

Évaluation subjective

Analyse exploratoire de données multivariées

Vehicle handling performance

Vehicle dynamics testing

Vehicle-driver interaction

Tire development process

Subjective assessment

Explorative multivariate data analysis

Résumé

Le pneu est fortement impliqué dans les performances d'un véhicule. La consommation de carburant du véhicule (résistance au roulement, aérodynamisme), le bruit, le confort, la tenue de route et la sécurité sont liés au pneumatique choisi. En utilisant des mesures objectives, il est possible de prédire certaines de ces caractéristiques, mais pour d'autres comme la manipulation, nous ne pouvons pas vraiment prédire l'évaluation subjective faite par des pilotes d'essai expérimentés. La méthodologie essai/erreur est parfois appliquée pour identifier le potentiel des pneus et évaluer les performances des pneus en fonction de conceptions et de caractéristiques mécaniques spécifiques.Aujourd'hui, dans l'industrie automobile, l'évaluation des performances de conduite des véhicules et des pneus est encore largement réalisée sur une base subjective par des conducteurs d'essai expérimentés. Ceci est justifié par le fait que la perception par les clients des performances du véhicule est également subjective et qu'aucune relation fiable n'a été trouvée pour relier les mesures objectives des performances à la perception humaine des performances.Une revue de littérature approfondie sur l'objectivation de l'évaluation subjective, l'interaction véhicule-conducteur, la simulation de la dynamique du véhicule et l'analyse de données multivariée exploratoire ainsi que les tests d'hypothèses statistiques est la première étape de la recherche visant à étudier les méthodologies, l'analyse des données et les outils statistiques. utilisé par d'autres chercheurs.Sur la base de la revue de la littérature, la thèse propose une méthodologie qui permet de traduire des évaluations subjectives en métriques objectives (environnement véhicule ainsi qu'environnement véhicule-pneu) permettant la prédiction du résultat d'un test subjectif en utilisant des mesures objectives conduisant à une réduction de les itérations au cours du processus de développement du pneu. Le choix de la complexité du modèle de dynamique du véhicule le plus pertinent décrit les principales caractéristiques mécaniques du pneu affectant les performances de tenue de route et leur effet sur les métriques objectives d'intérêt.Des manœuvres expérimentales spécifiques de la dynamique du véhicule ont été sélectionnées pour cette étude dans le but de dévoiler la complexité de l'évaluation subjective de la maniabilité sans être simpliste et en prêtant attention à l'interconnexion des différentes variables et à leur interaction avec les facteurs contextuels.Dans le cadre de l'étude de corrélation mentionnée ci-dessus, le rôle du conducteur dans le système conducteur-véhicule est étudié. Les résultats présentés montrent qu'avec la méthodologie choisie, il est possible de mieux comprendre la stratégie de test du conducteur en identifiant les principales réponses du véhicule affectant toutes les étapes de l'évaluation subjective.Pour approfondir et renforcer la compréhension du rôle du conducteur, deux études de panel impliquant des conducteurs professionnels et non professionnels ont été réalisées. Celles-ci ont permis l'étude et l'analyse de l'interaction véhicule-conducteur en termes de proprioception et de vision, d'influences audiovisuelles et de séquelles en mouvement.

The tire is heavily involved in the performance of a vehicle. Vehicle's fuel consumption (rolling resistance, aerodynamics), noise, comfort, handling and safety are related to the tire chosen. By using objective measurements, it is possible to predict some of those features but for some others like handling we cannot really predict the subjective evaluation made by experienced test drivers. Trial/error methodology is sometimes applied to identify tire potential and to gauge the tire performance related to specific designs and mechanical characteristics.Today, in the automotive industry, the evaluation of vehicle and tire handling performance is still largely performed on a subjective basis by experienced test drivers. This is justified by the fact that customer perception of vehicle performance is also made subjectively and, no reliable relationship has been found to relate objective performance measures to the human perception of performance.An extensive literature review on the objectification of subjective assessment, the vehicle-driver interaction, the vehicle dynamics simulation and the explorative multivariate data analysis as well as statistical hypothesis testing is the first research step aimed to investigate the methodologies, the data analytics and statistical tools used by other researchers.Based on the literature review, the thesis proposes a methodology that allows to translate subjective evaluations into objective metrics (vehicle environment as well as vehicle-tire environment) enabling the prediction of the outcome of a subjective test by using objective measurements leading to a reduction of the iterations during the tire development process. The choice of the most relevant vehicle dynamics model’s complexity depicts the main tire mechanical features affecting the handling performance and their effect on the objective metrics of interest. Specific experimental vehicle dynamics maneuvers have been selected for this study with the aim of unpacking the complexity of the subjective handling assessment without being simplistic and paying attention to interconnectedness of the different variables and their interplay with contextual factors.In the frame of the above-mentioned correlation study, the role of the driver in the driver-vehicle system is investigated. The results presented show that, with the chosen methodology, it is possible to gain insights on the driver’s testing strategy identifying the main vehicle responses affecting all the stages of the subjective evaluation. To deepen and strengthen the understanding of the driver’s role, two panel studies involving professional and non-professional drivers have been carried out. Those allowed the study and analysis of the vehicle-driver interaction in terms of proprioception and vision, audio-visual influences and aftereffects in motion.