Évaluation de la prise de décision des piétons en présence de véhicules automatisés : atténuer les risques pour des environnements urbains plus sûrs

Assessing pedestrian decision making in the presence of automated vehicles : mitigating risks for safer urban environment

• Auteur / Autrice : Xiaoyuan Zhao
• Direction : Patricia Delhomme, Andry Rakotonirainy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cognition, comportements, conduites humaines (Paris ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Narelle Haworth
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Verlhiac
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anabela Simoes, Jordan Navarro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesures de sécurité

Piétons

Prise de décision

Prise de risque

Robots mobiles

Véhicules autonomes

Mots clés libres

Véhicules automatisés

Prise de décision

Prise de risque

Sécurité des piétons

Interaction homme-Robot

Automated vehicles

Decision-Making

Risk-Taking

Pedestrian safety

Human-Robot interaction

Résumé

Chaque année, environ 1,35 million de morts sont à déplorer sur les routes au niveau mondial. Il est particulièrement préoccupant de constater que plus d'un quart de ces décès concernent des usagers de la route vulnérables, notamment des piétons et des cyclistes. Les progrès de la technologie des véhicules automatisés, en particulier avec l'automatisation complète, sont envisagés pour réduire le nombre d'accidents en éliminant les erreurs humaines dans la conduite. Cependant, l'introduction de ces véhicules dans le système de transport existant nécessite une coexistence harmonieuse avec les autres usagers de la route, notamment les piétons. Par conséquent, l'intégration des VAs peut introduire un nouvel ensemble de questions de sécurité routière provenant d'erreurs humaines potentielles/infractions dans les interactions avec cette technologie émergente. Pour augmenter la probabilité d'obtenir des interactions sécurisées et efficaces entre les AVs et les piétons, la fonction de ce système doit être optimisée en identifiant et en prenant en compte les risques et les défis liés au facteur humain. Au centre des défis liés aux facteurs humains concernant l'interaction piéton-AV se trouve le fait que le comportement des piétons est extrêmement flexible et influencé par une multitude de facteurs contextuels tels que l'environnement physique, ainsi que par des facteurs psychologiques tels que la perception du risque. En outre, il est raisonnable de s'attendre à ce que les piétons s'adaptent à de nouveaux modèles de comportement en réponse à l'introduction des VAs. Pour ces raisons, il est indispensable de comprendre les perceptions des piétons à l'égard des VAs et leurs réactions comportementales lorsqu'ils interagissent avec eux dans divers contextes routiers, tout en tenant compte des mécanismes psychologiques fondamentaux qui entrent en jeu. Cette compréhension nuancée est une condition préalable à la conception des VAs sécurisés, fiables et acceptables, ce qui facilitera un partage harmonieux de la route entre les piétons et ces véhicules. Ce travail doctoral se concentre donc sur les interactions entre les VAs et les piétons, du point de vue des piétons. Il comprend trois études, chacune se focalisant sur des contextes différents dans lesquels les interactions entre les piétons et les VAs ont lieu. Sur la base d'une enquête en ligne, la première étude cherche à comprendre les perceptions et les croyances des piétons à propos des VAs en tant que facteurs influençant leur intention de prendre des risques lorsqu'ils traversent la route devant des véhicules automatisés, en particulier dans des situations où le temps est contraint. La deuxième étude, expérimentation basée sur des vidéos, évalue l'influence des interfaces humain-machine externes (eHMIs) sur le processus de prise de décision des piétons, en particulier dans des conditions de charge mentale élevée, lors d'interactions avec des VAs. La dernière étude réalise une expérience de réalité virtuelle (RV) pour examiner plus en détail le processus par lequel les piétons acquièrent des connaissances et des compétences pour interagir avec les VAs, influencés potentiellement par les autres piétons. Collectivement, les résultats des trois études montrent que les AV et leurs stratégies d'interaction ( i.e. eHMIs) peuvent potentiellement induire les piétons à prendre des décisions qui sont moins sûres ou moins appropriées dans des contextes spécifiques. Ces résultats mettent en lumière les risques et les défis potentiels associés au déploiement des VAs et des systèmes eHMI dans des scénarios de trafic réels.

Each year, around 1.35 million fatalities occur on roads worldwide. Of particular concern is the fact that over a quarter of these fatalities comprise vulnerable road users, notably pedestrians and cyclists. The advancement of Automated vehicles (AVs) technology, particularly with full automation, is envisioned to reduce the number of crashes by eliminating human errors in driving. However, the introduction of these vehicles into the existing traffic system necessitates their harmonious coexistence with human road users, including pedestrians. Consequently, the integration of AVs may introduce a new set of road safety concerns originating from potential human errors/violations in interactions with this emergent technology. To increase the likelihood of achieving safe and efficient interactions between AVs and pedestrians, the function of this system must be optimized by identifying and addressing human factor related risks and challenges. At the center of the human factors-related challenges concerning pedestrian-AV interaction is underlined by the fact that pedestrian behavior is extremely flexible and influenced by a multitude of contextual factors such as built environment, as well as psychological factors such as risk perception. Moreover, it is reasonable to expect that pedestrians may adapt to new behavior patterns in response to the introduction of AVs. For these reasons, it is essential to understand pedestrians' perceptions about AVs and behavioral responses when interacting with them within diverse road contexts, all while considering the underlying psychological mechanisms at play. This nuanced understanding is a prerequisite for the design of safe, trustworthy, and acceptable AVs, thereby facilitating harmonious road sharing between pedestrians and these vehicles. This PhD work, therefore, focuses on the interactions between AVs and pedestrians from the perspective of pedestrians. It includes three studies, each focusing on different contexts in which pedestrian-AV interactions take place. Using an online survey, the first study seeks to understand pedestrians' perceptions and beliefs about AVs as influential factors motivating their intention to take risks when crossing road in front of AVs, particularly in time-sensitive situations. The second study explores utilizes a video-based experiment to assess the influence of external Human-Machine Interfaces (eHMIs) on pedestrians' decision-making process, specifically under conditions of high mental workload, during interactions with AVs. The last study performs a virtual reality (VR) experiment to further investigate the process of which pedestrians acquire knowledge and skills to interact with AVs, potentially influenced by other pedestrians. Collectively, findings of the three studies show that AVs and their interaction strategies (i.e. eHMIs) may have the potential to lead pedestrians to make decisions that are less safe or less appropriate in specific contexts. These findings shed light on the potential risks and challenges associated with the deployment of AVs and eHMI systems in real-world traffic scenarios.