Un remplacement pour les feux de circulation obtient son premier test

Le premier système de feux de circulation au monde a commencé à fonctionner près des Chambres du Parlement à Londres en 1868. Il consistait en un ensemble de lampes à gaz actionnées par un policier et conçues pour contrôler le flux de la circulation tirée par des chevaux à travers la Tamise.

L'essai a été un succès, du moins en ce qui concerne le contrôle du trafic. Mais l'expérience fut de courte durée. Quelques mois après leur installation, les feux ont explosé suite à une fuite de gaz, blessant le policier qui les contrôlait.

Depuis, les piétons et les automobilistes entretiennent un rapport difficile avec les feux de circulation. Lorsqu'ils fonctionnent bien, ils fournissent un système efficace et neutre pour déterminer la priorité sur les routes. Mais lorsqu'ils fonctionnent mal, il peut en résulter des embouteillages à des kilomètres à la ronde.

Ainsi, les ingénieurs automobiles, les automobilistes et les piétons aimeraient beaucoup savoir si une alternative est réalisable. Aujourd'hui, ils obtiennent une sorte de réponse, grâce au travail de Rusheng Zhang de l'Université Carnegie Mellon de Pittsburgh et de quelques collègues. Ces gars-là ont testé un moyen de débarrasser entièrement nos rues des feux de circulation et de les remplacer par un système virtuel à la place, affirmant que leur système a le potentiel de réduire considérablement les temps de trajet.

Tout d'abord, un peu de contexte. Le problème auquel Zhang et co s'attaquent est de coordonner le flux de trafic à travers un carrefour où deux routes se rencontrent à angle droit. Ceux-ci sont souvent incontrôlés, de sorte que les automobilistes doivent suivre des règles strictes quant au moment où ils peuvent passer, comme celles qui s'appliquent aux panneaux d'arrêt à quatre voies. Cela provoque des retards et des bourrages.

Pour résoudre le problème, Zhang et co utilisent les systèmes radio directs à courte portée qui sont de plus en plus intégrés dans les véhicules modernes. Ceux-ci agissent comme un système de communication de véhicule à véhicule qui partage des données telles que les coordonnées GPS, la vitesse et la direction. Ces données sont transmises à un ordinateur de bord programmé avec le protocole de feux de circulation virtuels de l'équipe, qui délivre au conducteur un feu vert ou rouge qui s'affiche dans la cabine.

Le système de feux tricolores virtuels est simple dans son principe. Lorsque deux voitures s'approchent d'un carrefour sur des routes différentes, elles élisent un véhicule de tête qui contrôle le carrefour. Le leader reçoit un feu rouge puis donne la priorité à l'autre voiture avec un feu vert. Le leader reçoit alors son propre feu vert, et lorsqu'il s'éloigne, il passe le contrôle au prochain véhicule élu leader à la jonction.

Zhang et co ont testé cette approche en mettant en place un réseau routier dans un parking à Pittsburgh. Ce système est basé sur un tracé routier standard tiré d'Open Maps, choisi en raison de sa similitude avec le tracé routier de nombreuses villes américaines. L'équipe a ensuite conduit deux voitures autour de ce réseau dans des directions opposées, mesurant le temps qu'il fallait pour parcourir 20 carrefours à l'aide des feux de circulation virtuels, puis à nouveau en utilisant des panneaux d'arrêt à quatre voies ordinaires.

Les résultats rendent la lecture intéressante. Zhang et co affirment que le système virtuel améliore considérablement les temps de trajet. Les résultats montrent que [les feux de circulation virtuels] réduisent le temps de trajet de plus de 20 % sur les itinéraires avec des intersections non signalées, disent-ils. Et d'autres améliorations sont possibles, permettant de réduire jusqu'à 30 % les temps de trajet.

Cependant, le travail laisse d'importants défis à relever. Par exemple, dans de nombreux endroits, les feux de circulation réglementent les voitures et les piétons. Zhang et co suggèrent que les piétons pourraient être inclus dans le protocole à l'aide d'une application pour smartphone.

Cela soulève de nombreuses questions sur les personnes qui ne peuvent pas accéder aux applications, telles que les utilisateurs jeunes, âgés et handicapés. Ces personnes sont parmi celles qui bénéficient le plus des feux de circulation ordinaires, elles doivent donc être incluses dès le début dans la conception des alternatives.

Ensuite, il y a la question de savoir comment inclure les voitures, motos et vélos plus anciens qui ne sont pas équipés de systèmes de communication de véhicule à véhicule. Il se pourrait bien que la communication de véhicule à véhicule devienne rapidement la norme dans les voitures neuves. Mais des véhicules plus simples sont susceptibles d'être une caractéristique de nos routes pour les décennies à venir. Comment ces nouveaux véhicules feront-ils face à ceux qui n'utilisent pas le système de feux de circulation virtuels ?

Et enfin, une structure routière en forme de grille est courante dans les villes américaines, dont beaucoup ne se sont développées qu'après l'invention de la voiture. Cependant, les grilles sont beaucoup plus rares dans les villes européennes et asiatiques, où les tracés routiers sont souvent déstructurés et chaotiques. La façon dont les feux de circulation virtuels pourraient y faire face n'est pas claire.

Néanmoins, l'automatisation arrive. De nombreuses voitures ont déjà des niveaux significatifs d'automatisation de la conduite. La prochaine étape est évidemment la coordination là où il est probable qu'il y ait des avantages significatifs. Les feux de circulation virtuels ne sont probablement qu'une partie de cette tendance. Au moins, ils devraient être à l'abri des fuites de gaz.

Réf : arxiv.org/abs/1807.01633 : Feux de circulation virtuels : conception et mise en œuvre du système

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