Les Cahiers du Challenge Bibendum. Roulons connectés! Véhicules connectés et systèmes de transport intelligents. Paris

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1 Les Cahiers du Challenge Bibendum Roulons connectés! Véhicules connectés et systèmes de transport intelligents Paris

2 Les Cahiers du Challenge Bibendum Les Cahiers du Challenge Bibendum ont été conçus pour stimuler la réflexion et le dialogue entre experts, industriels, décideurs politiques, journalistes et toute autre personne souhaitant prendre part au débat sur l'avenir de la mobilité. Ces documents n'apprendront rien aux spécialistes, mais ils permettront aux lecteurs intéressés par le sujet d'acquérir en quelques pages l'essentiel de l'information permettant de saisir les enjeux principaux et de contribuer à une réflexion éclairée. Nous sollicitons d ailleurs les contributions individuelles : retrouvez les Cahiers du Challenge Bibendum sur notre site challengebibendum.com et apportez vos commentaires. Nous en tiendrons compte lors de la mise à jour de ces cahiers évolutifs. Patrick Oliva Directeur de la Prospective et du Développement durable Michelin Remerciements Nous souhaitons remercier vivement toutes les personnes qui, par leurs précieux conseils, remarques et précisions, ont contribué à la rédaction de ce cahier, en particulier : Sébastien Bartaud, Vincent Blervaque, Hervé Deguine, Michael Fanning, Antoine Féral, Eric Launeau, Patrick Martinoli, Elizabeth Sevo et Laurence Ullmann. 2

3 Sommaire 5 idées fausses sur le véhicule connecté et les systèmes de transport intelligents Introduction Chapitre 1 : Un véhicule connecté garantit une meilleure sécurité pour tous 1. La prévention des accidents 2. La réduction des dégâts en cas de collision 3. La gestion des secours 4. La protection des usagers les plus vulnérables Chapitre 2 : Un véhicule connecté favorise un trafic optimal 1. L aide à la navigation 2. L utilisation optimale des infrastructures 3. La hiérarchisation des transports 4. Le développement du transport multimodal Chapitre 3 : La mobilité connectée crée de la valeur économique et écologique 1. La création de valeur économique 2. Une meilleure utilisation des ressources naturelles Chapitre 4 : Principes de fonctionnement du véhicule connecté 1. Le véhicule et les systèmes embarqués 2. Un réseau de télécommunications 3. Système d information et «back-office» Chapitre 5 : Le déploiement des STI dans le monde 1. Les contraintes économiques et organisationnelles 2. Les contraintes sociales et juridiques 5 idées clefs à retenir Lexique 3

4 5 idées fausses sur les véhicules connectés et les systèmes de transport intelligents (STI) 1. Utilité des systèmes de transport intelligents Les STI sont des gadgets qui n intéressent que les ingénieurs et, au prix d énormes investissements, ne serviront que les voitures de luxe et les flottes professionnelles. Faux! Il est vrai que les voitures haut de gamme ont été les premières à adopter des équipements individuels connectés. Mais les STI ont vocation à équiper la quasi-totalité des véhicules en circulation, ainsi que toutes les infrastructures. L efficacité d un système de transport coopératif (vers une société de type 2.0) est proportionnelle au nombre de véhicules et d infrastructures équipés. On ne pourra pas continuer à construire des routes et des équipements à l infini. Seul le développement des STI permettra d absorber l accroissement du trafic, d améliorer sa sécurité et sa performance énergétique. En outre, les STI ne concernent pas que les automobiles ; ils facilitent la mobilité de tous les voyageurs, y compris les piétons. Certes, l installation des STI coûte cher. Mais il faut comparer ce coût aux économies réalisées dans le domaine de la sécurité routière, dans la rapidité et la fluidité des transports, et dans les économies d énergie. Au total, on estime que les STI pourraient permettre de réduire de 10% la mortalité sur les routes, et de 25% la durée et le coût des transports. 2. Sûreté des installations et pérennité des équipements En cas de bug informatique, je ne pourrai plus utiliser ma voiture ; des «hackers» peuvent en prendre le contrôle. De plus, à cause des STI, il faudra changer de voiture tous les cinq ans. Faux! Les STI sont des systèmes d assistance qui permettent de mieux utiliser les véhicules et les infrastructures. Mais, en cas de panne, véhicules et infrastructures continuent de fonctionner normalement, comme aujourd hui. Toutes les parties prenantes veillent à la sécurité et à l inviolabilité des connections, à la fois pour prévenir les risques de vol et pour éviter les risques d incidents de fonctionnement dont les conséquences pourraient être très graves. Au demeurant, le développement de la communication en champ proche (Near Field Communication, NFC), technologie permettant la communication sans fil à courte distance entre périphériques, apportera de nouvelles garanties de sécurité. Non, les conducteurs ne seront pas contraints de changer leur véhicule ; ils bénéficieront de mises à jour «en ligne» des applications. 3. Questions de santé à bord du véhicule connecté Toutes ces ondes qui circulent sont mauvaises pour la santé. Rester connecté peut devenir une forme dangereuse d addiction. Faux! A ce jour, aucune étude scientifique n a pu démontrer que les différentes ondes émises par les instruments embarqués ou par les infrastructures de bord de route ont un effet nocif pour la santé. 4

5 4. Plaisir de la conduite Avec tous ces contraintes et cette complexité technique, la notion de plaisir de la conduite automobile et du voyage va disparaître. Faux! Il est vrai qu on ne roulera plus demain comme aujourd hui. L accroissement du trafic mondial impose davantage de discipline individuelle et collective, à la fois pour des raisons de sécurité, d efficacité et d économie. Mais les usagers vont au contraire bénéficier d une plus grande liberté de circulation : moins de risques d accident, moins de bouchons, moins de pollution. En période de forte circulation estivale, les STI permettent déjà de réduire l effet des plus gros embouteillages. En outre, les STI, dont l apprentissage sera aussi intuitif que le GPS aujourd hui, favorisent le développement de nouveaux services embarqués qui amélioreront le confort du conducteur et des passagers. 5. Libertés publiques et respect de la vie privée Avec la voiture connectée, les caméras, les capteurs multiples, le gouvernement et les entreprises pourront espionner les automobilistes ; on ne respectera plus l intimité de la vie privée. Faux! On a raison de craindre l intrusion des systèmes d information dans la vie privée et son exploitation politique ou commerciale. Mais la mise en œuvre des STI s accompagne d un contrôle rigoureux des conditions de collecte, de traitement, de diffusion et de stockage des informations, dans le respect des réglementations nationales et internationales en vigueur. Le respect des libertés publiques fondamentales et la préservation de la vie privée font partie des règles imposées. Les STI s intéressent à des profils de conducteurs et de véhicules, pas à des particuliers. 5

6 Introduction Qu est-ce que la «mobilité connectée»? Que signifient les expressions «véhicule connecté» et «systèmes de transport intelligents»? Dans quelle mesure ces nouvelles technologies nous concernent-elles? La mobilité connectée est un concept nouveau, né de la convergence de trois révolutions. La révolution des transports tout d abord. Jamais l homme ne s est autant déplacé qu aujourd hui ; jamais il n a autant éprouvé le besoin de transporter des biens et des services. Cette appétence répond à un besoin naturel ancien et à un droit fondamental : la liberté d aller et de venir. Révolution des technologies de l information ensuite. L avènement de l ère informatique a ouvert des horizons inimaginables il y a encore trente ans, rendant la collecte, le traitement et le stockage de l information toujours plus faciles, plus rapides et plus économiques. Pour la première fois depuis le début de l humanité, on peut avoir accès à des informations sur presque tout, presque immédiatement, presque gratuitement. Enfin, troisième révolution : la communication sans fil. Téléphones portables, connexions internet wifi, ondes infrarouges, liaisons satellitaires : toutes ces innovations technologiques spectaculaires font déjà partie de notre quotidien. Prises séparément, ces trois révolutions modifient en profondeur notre mode de vie. Articulées entre elles, elles nous permettent d envisager une nouvelle révolution : celle de notre façon de nous déplacer individuellement et collectivement. Car le «véhicule connecté» n est pas un véhicule doté de gadgets électroniques supplémentaires. Certes, jusqu à ces dernières années, l exploration des progrès technologiques s est faite au profit du véhicule et de ses attributs. Les constructeurs automobiles ont apporté sur le marché des voitures plus équipées que jamais, les rendant plus sûres, plus économiques, plus confortables. Ils ont exploité une partie de la révolution des technologies pour faciliter l usage du véhicule, par exemple par le biais de la navigation embarquée (le «GPS»). Mais les occupants des automobiles évoluaient dans un monde clos. A présent, le «véhicule connecté» (on devrait plutôt parler de «véhicule coopératif») permet de pénétrer dans une autre dimension de la mobilité. C est un véhicule «ouvert», qui permet aux occupants du véhicule (le conducteur et les passagers) de communiquer en temps réel avec l extérieur. Grâce aux «systèmes de transport intelligents» (STI, ou ITS en anglais, pour «Intelligent Transport Systems»), le véhicule devient non plus le tout au service duquel sont déployés technologies et infrastructures, mais la partie d un ensemble plus vaste, d un système de transport global et multimodal visant à optimiser toutes les ressources disponibles au profit du plus grand nombre. La notion de véhicule connecté ne se limite pas à l automobile ; elle concerne tous les moyens de transport (deux-roues, camions, bus, trains ) ainsi que le piéton, en particulier s il se déplace avec son téléphone portable. Les STI sont l une des réponses technique et économique au défi des transports du XXI e siècle. Elles devraient permettre à une population de plus en plus nombreuse de se déplacer de plus en plus souvent, sans risque d accident, avec des ressources en énergie limitées, et en réduisant les nuisances environnementales. De nombreux programmes de STI sont déjà en cours de développement aux Etats- Unis (Intellidrive), au Japon (Advanced Security Vehicle), en Allemagne (INVENT, SimTD), en France (PREDIT), au Royaume-Uni (CHVS), en Suède (IVSS), ou encore au niveau européen (CVIS, SAFESPOT, Coopers). Des mégapoles comme Londres, Singapore ou 6

7 Tokyo ont déjà adopté et mis en œuvre des programmes opérationnels de STI. Pour autant, l essentiel reste à penser et à construire. En outre, les STI soulèvent de nombreuses questions politiques sensibles qui font débat : comment assurer la transparence de l information sans laquelle les STI ne peuvent fonctionner tout en garantissant le respect de la vie privée? Comment organiser les déplacements quotidiens de masses énormes de population tout en respectant la liberté individuelle? Comment utiliser au mieux la puissance des découvertes technologiques sans priver l homme de son libre arbitre? A toutes ces questions, ce cahier ne peut apporter une réponse. Mais il résume les enjeux du sujet afin d ouvrir le débat. Véhicules connectés et STI Les véhicules connectés sont des véhicules qui utilisent les STI pour améliorer la sécurité des déplacements, leur efficacité et leur coût. Mais les STI sont également utilisés par les pouvoirs publics pour réguler le trafic, par les entreprises pour gérer des flottes de véhicules, ou par de simples particuliers pour organiser leurs déplacements. 7

8 Chapitre 1 Un véhicule connecté garantit une meilleure sécurité pour tous En 2010, plus d un million de personnes sont mortes sur les routes dans le monde entier, et 50 millions ont été blessées, souvent handicapées à vie. L insécurité routière est la principale cause de mortalité des jeunes âgés de 15 à 24 ans. Son coût économique est astronomique et se chiffre en centaines de milliards d euros. Dans les pays émergents et les pays du tiers monde, la situation ne cesse de se dégrader à mesure que le trafic se densifie : si rien n est fait, en 2030, ce sont plus de 2,5 millions de personnes qui mourront chaque année d accidents de la circulation. Les systèmes de transport intelligents ne peuvent pas à eux seuls résoudre ce problème qui a des causes multiples. Mais ils peuvent contribuer à réduire les risques de façon significative en agissant simultanément sur quatre leviers : la prévention des accidents ; la réduction des dégâts en cas de collision ; la gestion des secours ; et enfin la protection des usagers les plus vulnérables. A quoi ressemblent les STI? La mise en place de systèmes de transport intelligents requiert l existence de réseaux de capteurs interconnectés. A bord du véhicule, ces capteurs sont disséminés dans l habitacle (puces électroniques), au-dessous ou sur les côtés du véhicule (capteurs ou émetteurs), ou encore au-dessus (antennes). Sur les bords de route, aux carrefours, à proximité des ponts ou des tunnels, des infrastructures plus importantes peuvent être disposées : caméras, portiques, radars infrarouges. Le tout est relié à un poste central qui assure la collecte, le traitement, la circulation et le stockage des données : c est le «back office». Tous ces équipements constituent le système. Mais, de la même façon qu un ordinateur ne peut fonctionner sans logiciels, ce système doit être programmé pour produire des résultats. Ces programmes, appelés «applications», exploitent le système et le rendent «intelligent» : ils lui indiquent en temps réel comment arbitrer des situations complexes en fonction de paramètres multiples. 1. La prévention des accidents Les STI permettent au conducteur de mieux maîtriser son véhicule, mais aussi d évaluer sa propre capacité à le conduire. De très nombreuses applications technologiques sont déjà entrées depuis longtemps dans l usage courant. Sans même y penser, par un simple coup d œil sur le tableau de bord, le conducteur vérifie de multiples indicateurs essentiels à la sécurité ou au bon fonctionnement du véhicule qu il conduit : niveau de carburant et d huile, température du moteur, vitesse, kilométrage effectué, allumage des phares Les véhicules haut de gamme offrent des indicateurs plus précis et plus spécialisés : pression des pneumatiques, accrochage des ceintures de sécurité, radar anticollision, température extérieure, signal sonore d un risque de 8

9 verglas ou de brouillard Toutes ces technologies mises en place au cours de ces vingt dernières années renforcent la sécurité et le confort du voyage. Mais elles reposent sur un postulat : le conducteur sera capable de comprendre les informations que les instruments de bord lui adressent ; il saura les interpréter et il prendra les bonnes décisions pour ajuster sa conduite. Or, les statistiques le prouvent, ce postulat est erroné : 90% des accidents de la route résultent d une défaillance humaine. Les STI sont une réponse à ce paradoxe. Il ne s agit plus seulement d accroître le nombre, la nature ou la précision des indicateurs de bord, mais de compenser les limites ou les défaillances humaines. Un exemple : l aptitude du conducteur à piloter son véhicule. Pour des raisons culturelles et par habitude, le conducteur a tendance à surestimer ses capacités et à minimiser les risques auxquels il s expose. La nervosité, le stress, la dépression, ou au contraire une excitation excessive ou une joie euphorique perturbent le discernement et peuvent être à l origine d accidents. Tout comme l abus d alcool, ainsi que le prouvent les tests d alcoolémie : les chauffeurs sous-estiment systématiquement la quantité d alcool consommée et peine à admettre leur incapacité à réagir rapidement et correctement à des situations inattendues. Les nouvelles générations d équipements embarqués vont déceler cette faiblesse en mesurant différents paramètres et pourront alerter le conducteur avant qu il ne prenne la route, ou éventuellement bloquer le véhicule en cas de comportement incohérent. Les STI permettent de prévenir une partie des accidents de la circulation Il en va de même pour ce qui concerne le manque de sommeil. La somnolence au volant est la cause de nombreux accidents. Des capteurs situés sur le tableau de bord ou dans les équipements (volant, fauteuil, bord extérieur du véhicule) vont en déceler les symptômes les plus caractéristiques (clignements fréquents et prolongés des paupières ; raideur de la nuque ; bâillements répétitifs ; trajectoire déviante du véhicule par rapport aux repères de la chaussée ; vitesse inadaptée, inconstante ou incohérente) et donneront l alerte. Non seulement les STI pourront déclencher une alarme (un message sonore, une sonnette dans la voiture, à 9

10 l intention du pilote), mais encore pourront-ils prévenir du danger les autres usagers de la route. Par exemple, le système peut avertir un conducteur venant un sens inverse qu il risque une percussion frontale en raison de la trajectoire anormale du premier véhicule. En cas d endormissement profond se traduisant par un écart de trajectoire, l aide au suivi de la trajectoire (Lane Keeping Support, LKS) peut également être activée (le système «prend la main» sur le véhicule et l oblige a rester dans l axe de la chaussée afin d éviter les collisions longitudinales ou latérales). Elle peut même permettre une coordination avec la trajectoire des autres véhicules identifiés dans l environnement proche. Le «platooning» consiste à faire rouler un groupe de véhicules ensemble selon des paramètres préétablis afin de prévenir tout risque de collision. Des «Cybernetic Transport Systems» peuvent même gérer des flottes de véhicules totalement automatisées. Le système d information associe radars, ondes radios et micro-ordinateurs pour identifier les obstacles et alerter de l imminence d un danger Autre exemple : la vue. On estime qu un tiers des accidents sont liés, d une façon ou d une autre, à un manque de visibilité. Les STI permettent de compenser les faiblesses de l œil humain. Il ne s agit pas de science fiction. Les ingénieurs ne prévoient pas d équiper les conducteurs d yeux électroniques. Mais presque. Grâce à la géo localisation par satellite (GPS, GALILEO), on connaît la position exacte d un véhicule sur une route ; on sait dans 10

11 quelle direction il progresse et l on peut évaluer très précisément sa vitesse de déplacement. Grâce à ce même procédé, on peut identifier de la même façon un autre véhicule, situé par exemple cent mètres derrière le premier véhicule. Imaginons que ce deuxième véhicule circule à une vitesse bien plus élevée que le premier, malgré un épais brouillard. Il y a risque de collision, car le conducteur du second véhicule ne peut pas voir le véhicule qui le précède et vers lequel il se dirige. Dans cette hypothèse, les STI permettent d établir un lien entre les deux situations : en temps réel, le système d information identifie chacun des véhicules, signale les positions respectives et émet une alerte en raison du risque d accident. Le système peut suggérer au premier véhicule d accélérer afin de maintenir une distance de sécurité longitudinale ou de se ranger sur le côté de la route, et recommander au second véhicule de ralentir ou d anticiper un dépassement. Grâce à l entremise du système, et en complément des systèmes d assistance à la conduite autonomes embarqués dans le véhicule, les conducteurs des deux véhicules se «voient», malgré la distance et le brouillard. Mais la prévention des risques ne se limite pas au «dialogue» entre véhicules (que l on appelle V2V, pour «Vehicle to Vehicle») ; elle concerne aussi la relation entre véhicules et infrastructures (ou V2I, pour «Vehicle to Infrastructure»). A l approche d un carrefour équipé, l automobiliste sera informé de la dangerosité d un croisement, de l état éventuellement défectueux de l installation, voire de la présence d autres véhicules à risque ou d un piéton. 2. La réduction des dégâts en cas de collision La voiture connectée va bénéficier de plusieurs avantages sur le véhicule autonome. Le système d information ayant pu déceler juste avant la collision l imminence de celle-ci, il peut procéder à des mesures immédiates destinées à en réduire l impact. Par exemple, il peut mesurer précisément le poids, la morphologie et la position de chaque occupant du véhicule afin de déterminer le moment exact de déclenchement des airbags et le niveau de gonflement requis de façon à réduire le choc du gonflage. Il peut aussi «prendre la main» sur le véhicule et gérer au mieux le système de freinage en fonction de paramètres multiples, impossibles à appréhender de façon aussi efficace par le conducteur dans un délais très court, de l ordre de la fraction de seconde. Les STI calculent alors instantanément la vitesse du véhicule, sa position sur la chaussée, l existence d obstacles particuliers sur celle-ci (autres véhicules, piétons), les conditions météo spécifiques (pluie, verglas) et agit sur les paramètres de la collision. 3. La gestion des secours Le déclenchement des secours constitue une étape très importante dans la prise en charge des accidents de la circulation et détermine une partie du bilan traumatique. En un temps très bref, il faut prendre des dispositions pour éviter le sur-accident (un accident supplémentaire causé par le premier accident), évaluer l étendue des dégâts (humains, matériels) et déclencher l alerte (prévenir la police, les pompiers, les autres automobilistes). Autrefois, l automobiliste n avait d autre recours que de marcher jusqu au village le plus proche pour donner l alerte. Avec l installation de bornes d urgence sur les bords d autoroute, la communication a été grandement facilitée. Le téléphone portable permet désormais d aller beaucoup plus loin et de prévenir les secours immédiatement. Mais encore faut-il pour cela que la personne accidentée soit capable d analyser correctement la situation (le traumatisme de l accident altère le discernement), et qu elle soit consciente. 11

12 Les STI permettent justement de réagir immédiatement quel que soit l état du ou des passagers. La détection du choc est immédiate (le GPS identifie instantanément l arrêt brutal et anormal du véhicule ; le choc est détecté par des capteurs embarqués programmés pour déclencher l activation des aibags). L analyse de l environnement (autres véhicules à l approche) est automatique et permet de déclencher sur-le-champ des bornes d alerte (feux clignotants), de façon à réduire le risque de sur-accident. Les STI permettent ensuite d évaluer précisément les dégâts : à l aide de capteurs et en utilisant le réseau de communication GSM, on peut chiffrer le nombre de personnes à bord du véhicule, déterminer si elles sont conscientes ou non, estimer le risque d incendie ou d explosion, indiquer aux secours la position exacte du véhicule, s il est sorti de la chaussée, s il s est retourné Autant d informations extrêmement précieuses pour ajuster l intervention des secours. Un grand nombre de ces applications auront dans un proche avenir un effet sur le taux de gravité des accidents et deviendront obligatoires à bord des véhicules, comme le seront prochainement les systèmes «d Emergency Call» (déclenchement automatique de la communication avec les secours en cas de choc). L appel d urgence est d ailleurs déjà sur le marché depuis de nombreuses années en Europe (BMW, Mercedes, PSA, Volvo ) 4. La protection des usagers les plus vulnérables Les STI permettent également aux véhicules connectés et aux infrastructures équipées de capteurs de prendre en compte certaines catégories d usagers particulièrement vulnérables : enfants, personnes âgées, handicapés, cyclistes et autres deux-roues. Un équipement de bord de route (EBU) est capable d identifier ce type d usager et les risques associés. Il peut ensuite alerter les véhicules à l approche d un carrefour et suggérer de ralentir et d accroître la vigilance. Il peut également modifier le déroulé du feu pour l adapter à la situation (par exemple, ajuster la durée de la séquence pour permettre à une personne en fauteuil roulant de franchir un vaste carrefour). En Allemagne, il existe déjà de tels projets. Le Sichere Intelligente Mobilität Testfeld Deutschland (SimTD) est un projet test lancé en 2008 pour une durée de quatre ans. Financé conjointement par trois ministères (recherche, éducation et économie) et par le Land de Hesse, ce programme permet de tester un système de navigation avancée, de gestion optimisée des feux et d assistance à l approche des carrefours. Plusieurs constructeurs automobiles sont particulièrement impliqués dans le développement de ces technologies, dont Fiat, Honda, Mercedes, Nissan, Peugeot, Renault et Toyota. A terme, ces progrès devraient permettre de diminuer la mortalité routière. 12

13 Chapitre 2 Un véhicule connecté favorise un trafic optimal Au cours des cinquante dernières années, partout dans le monde, l accroissement du trafic routier a été compensé par la construction d infrastructures supplémentaires (routes, ponts, parkings), pour un coût économique et environnemental énorme. Aujourd hui, le seuil de saturation semble atteint. Dans les zones urbaines en particulier, il est de moins en moins envisageable de construire de nouvelles infrastructures. Dans le même temps, le niveau de congestion du trafic explose : on estime sont coût à 1% du PNB mondial. Une étude du Texas Transportation Institute (citée par l Agence internationale pour l énergie) estime que la congestion du trafic a coûté 87 milliards de dollars, 4,2 milliards d heures et 10,6 milliards de litres de pétrole aux Etats-Unis en Les STI peuvent contribuer à la réduction des embouteillages par une gestion optimale du trafic. De nombreux outils aident déjà les automobilistes à exploiter au mieux l infrastructure existante : information radio en directe, affichage de bord de route, internet embarqué. Mais les STI permettent d aller beaucoup plus loin et d adapter les décisions d emploi des infrastructures à chaque situation particulière. 1. L aide à la navigation Les technologies découlant du GPS sont connues du grand public, qui les a plébiscitées. Grâce au GPS, les automobilistes trouvent plus facilement leur chemin et encombrent donc moins les routes par des détours inutiles. Le calcul d itinéraire permet d ailleurs de choisir l itinéraire le plus court, le plus rapide ou le plus économique, selon les préférences de l utilisateur. Les STI ajoutent à ces systèmes l interaction en temps réel avec l environnement du conducteur. La voiture connectée sera informée de l encombrement des routes en temps réel et pourra modifier son itinéraire en conséquence. Autrefois, seuls les grands bouchons étaient signalés ; le trafic était détourné vers des itinéraires de délestage, mais souvent avec un retard sur l événement. Avec les STI, le véhicule connecté est informé qu un camion bloque la route au prochain carrefour et le système préconise une manœuvre de contournement immédiate. Là encore, l abondance, la précision et le coût infime de l information permettent la microgestion de la navigation routière en temps réel. 2. L utilisation optimale des infrastructures Une grande partie des infrastructures routières bâtie à grand frais sont sous utilisées, tandis que d autres sont surchargées. Jusqu à présent, les meilleurs systèmes d information s appuyaient sur des extrapolations d événements passés pour prédire l état du trafic. Les flux, et donc les risques, n étaient pas évalués en temps réels. Le niveau d approximation étant assez élevé, les performances du système étaient limitées. La mise en place de véhicules traceurs, équipés de capteurs qui donnent l état réel du trafic grâce au réseau cellulaire (par exemple, la flotte des taxis ou des bus d une ville) modifie radicalement le niveau de précision de l information et donc de gestion du trafic. Ce dernier peut désormais être suivi heure par heure, pratiquement sur tous les axes routiers, pour un coût extrêmement réduit. Mieux : grâce aux STI, les gestionnaires de trafic peuvent anticiper les risques d altération de 13

14 flux (approche de véhicules à risque ; probabilité accrue d accident ou de panne susceptible de perturber les flux, travaux d urgence effectués sur la chaussée ). Lorsqu un obstacle encombre la chaussée, les véhicules sont immédiatement guidés vers un itinéraire de contournement. En période de congestion, l autorité régulatrice peut ordonner la restriction occasionnelle de voies, définir des règles d acheminement prioritaire ou stratégique (pour certaines catégories de véhicules), guider vers des axes moins encombrés, modifier les profils de vitesse optimale, changer la synchronisation des feux : les STI permettent le microacheminement et une meilleure répartition des flux sur l ensemble de l infrastructure. A Los Angeles, un système de limitation temporaire de vitesse permet de réguler les flux. Ce système est aussi en opération depuis plusieurs années sur le réseau autoroutier d ASF en France, mais aussi aux Pays-Bas. Une majorité de pays européens ont mis en place une gestion dynamique des vitesses limites affichées sur des panneaux à messages variables. 3. La hiérarchisation des transports Un autre avantage des STI tient à la possibilité d appliquer des règles de priorité variables, afin de favoriser selon les heures de la journée, selon les jours ou les périodes de l année, les transports en commun, les véhicules prioritaires, les transports de marchandises dangereuses ou hors gabarit, ou même les poids lourds. Il peut s avérer intéressant de placer aux carrefours des capteurs qui identifient l approche de camions et qui modifient la synchronisation des feux de façon à laisser passer ces derniers, réduisant ainsi l encombrement au démarrage (un poids lourd en tête de file d attente au feu ralentit l ensemble du trafic), la consommation de carburant (moins d épisodes arrêts-départs) et la pollution (bruit, gaz d échappement). 14

15 Les systèmes de transport intelligents croisent les données émanant des voyageurs, des véhicules et des infrastructures pour proposer une gestion multimodale optimale des transports. Source : Q-Free Les STI permettent aussi la micro gestion des couloirs en site propre. Les couloirs de bus ont pour avantage de fluidifier la circulation des transports en commun, mais ils préemptent une grande part de la chaussée pour un trafic limité. Un partage des couloirs est possible : certains véhicules connectés pourraient jouir d autorisations provisoires leur permettant d emprunter ces couloirs réservés aux bus lorsque la voie est libre, des échanges d informations en temps réel avec les bus circulant sur ces voies permettant d éviter les gênes mutuelles. De même, certaines zones urbaines ou certaines infrastructures surchargées (ponts, tunnels) peuvent être instantanément proscrites à certains types de véhicules en fonction des heures de la journée ou des jours de la semaine. 15

16 Les STI permettent la gestion hiérarchisée des flux de transport A Saint-Paul, dans le Minnesota (Etats-Unis), un système permet de donner la priorité aux véhicules d intervention. Des systèmes analogues sont en service en Europe, par exemple à Helmond (Pays-Bas) dans le cadre des projets CVIS, Freilot et ecomove. 4. Le développement du transport multimodal Un transport est dit multimodal à partir du moment où la personne emploie au moins deux moyens de transport consécutifs différents pour réaliser son déplacement. Le transport multimodal est une pratique aussi ancienne que l homme : lorsque, pour se rendre à un endroit précis, il marche, puis monte à cheval, puis prend le train, il pratique la «mobilité multimodale». Mais au cours du siècle passé, la société moderne a eu tendance à se reposer sur un seul mode de transport, devenu exclusif de tous les autres : la voiture. Le renouveau du transport multimodal est lié aux nuisances causées par l excès de voiture et à l émergence de nouveaux outils permettant de concevoir les déplacements de façon plus efficace. La mobilité multimodale suppose trois conditions : l existence de plusieurs modes de transport adaptés à chaque situation ; l abondance d informations permettant de faire en temps réel des choix pertinents entre plusieurs options (notamment au moyen du téléphone portable), et enfin un changement des habitudes et du comportement social. L offre de transports en commun performants est l une des clés de succès de la mobilité multimodale. Les STI peuvent grandement contribuer à accroître leur efficacité. 16

17 Quelques exemples illustrent les développements futurs. Grâce à des capteurs positionnés sur les autobus et le long du parcours, l usager peut être informé immédiatement du temps d attente réel avant l arrivé du bus, de la durée prévisionnelle du trajet et d éventuels obstacles. Il peut donc comparer le temps et le coût d un trajet effectué par ce moyen avec le temps et le coût d un trajet effectués en voiture. Les STI peuvent aussi lui proposer d autres modes de transport et de nouveaux services à la mobilité (vélo, tram, voiture partagée ). En outre, la circulation des bus (ou des taxis, des navettes, des tramways) peut être facilité par l octroi de priorités de passage (déroulement des feux calés sur le passage des transports en commun). Ces systèmes existent déjà dans de nombreuses villes mais sont souvent limités à une application isolée (octroi d une priorité à tel carrefour, indépendamment du contexte de la circulation globale dans le quartier). Les STI permettent l articulation de ces règles de priorité avec d autres règles d optimisation et la rationalisation globale des transports. L abondance et la précision des informations disponibles permettent la conception de trajets multimodaux ou le développement de transports alternatifs, comme l autopartage. Ce dernier connaît un essor dans plusieurs villes, notamment à Dubaï, Oslo, Paris et Singapour. Rouler demain : la mobilité 2.0 «Comment mieux vivre notre relation aux transports? La réponse est simple : accès généralisé à la mobilité, commodité des déplacements, transport-plaisir! Au-delà de la qualité des véhicules et des infrastructures, il s agit de se donner les moyens de les utiliser de manière optimum. Cela repose en particulier sur la création de nouveaux services, l intermodalité des moyens de transport et l accès en temps réel des usagers à l information. Augmenter la vitesse de pointe des véhicules n aide guère à se déplacer rapidement. Le temps nécessaire pour arriver à destination dépend surtout de la fluidité du trafic, du choix de l itinéraire, de l élimination des temps d attente et de péage, de la disponibilité des places de parking et de la rapidité des interconnexions entre différents modes de transport. Outre les choix organisationnels, l amélioration du service de transport suppose un recours généralisé aux TIC. Pour le service individuel à l usager, d abord. Équipé d un organiseur, d un téléphone portable ou d un ordinateur de bord, il est relié à un centre d appel, peut connaître l état du trafic en temps réel, suivre un itinéraire, savoir où et quand trouver un bus, un vélo, une place de parking ou une voiture en libre service. Pour la mise en place de systèmes de transport intelligents ensuite. La gestion coordonnée du trafic des véhicules particuliers (via les feux ou le péage automatique pour certaines voies), des transports collectifs (horaires ajustables à la demande, paiement électronique) et des parkings suppose un déploiement massif de capteurs, réseaux et serveurs. Ces technologies existent déjà pour la plupart. L urgence est donc de comprendre leur importance pour le transport et d accélérer leur intégration aux véhicules, aux infrastructures, puis à des systèmes intégrés (à l échelle d une ville par exemple). Mais le vrai saut dans la modernité, c est la mobilité 2.0. Le premier à utiliser le terme 2.0 fut le web. De purement informatif, il est devenu en 2.0 totalement collaboratif avec l apparition des blogs et des réseaux sociaux type Facebook ou Twitter. Depuis, on parle de plus en plus de la ville 2.0, ville du futur où de nombreux éléments deviennent intelligents : gestion du trafic en temps réel, compteurs de consommation intelligents et communicants, éclairage adapté en fonction de la luminosité nécessaire et du nombrede personnes présentes dans un lieu donné, etc. Au sein de cette ville évoluée, la mobilité 2.0 prend tout son sens. L interaction intelligente entre les différents moyens de déplacement est alors au coeur de la ville et à la disposition totale de tous ses habitants Un nombre croissant de personnes envisage en effet de plus en plus l automobile, ou tout autre moyen de transport, comme une unité de 17

18 déplacement parmi d autres. Leur crédo, c est la mobilité, la possibilité d aller où ils veulent, pour le meilleur coût, dans le minimum de temps, dans les meilleures conditions, et de ne pas avoir les inconvénients de ces déplacements (possession de véhicule et coûts associés, recherche d un stationnement, prix du parking, etc.). Ils sont ouverts à toute méthode de transport. Des initiatives se lancent ou sont en phase de réalisation : les locations «one way», c est-à-dire sans restituer le véhicule à l endroit où il a été pris, le covoiturage de ville à ville, les applications de taxi-partage, les systèmes de réservations temps réels Mais ces initiatives ne font pas tout. Il faut imaginer des méthodes pour aider ceux que nous pouvons appeler les «mobilistes» à gérer leurs déplacements multimodaux. Et les opérateurs de communications ont leur rôle à jouer, pour apporter des informations en temps réel, partager des possibilités de trajets, autoriser des réservations «à la volée» Pour le «mobiliste», ce sera un réel nouvel usage de son téléphone mobile» Rouler Demain, Paris, 2010, pp

19 Chapitre 3 La mobilité connectée crée de la valeur économique et écologique Les STI permettent une meilleure utilisation des ressources du véhicule. Tant que le pétrole était bon marché et abondant, les automobilistes ne se préoccupaient pas de leur consommation énergétique. Depuis le premier choc pétrolier en 1973, leur attention a été sans cesse attirée sur la nécessité d économiser cette ressource afin d en réduire le coût d usage. Aujourd hui, le prix élevé du carburant n est plus le seul soucis : le risque d épuisement du pétrole et son bilan environnemental défavorable amènent le conducteur à mieux gérer cette ressource. 1. La création de valeur économique Les STI favorisent en premier lieu une gestion optimale en aidant le conducteur à prendre les bonnes décisions. Par exemple, s agissant des véhicules mixtes, elles l encouragent à arbitrer entre plusieurs modes de propulsion possibles (essence, électricité ) en fonction de l environnement local (quelles sont les ressources énergétiques optimales disponibles dans la zone où je me trouve?) ou de l heure d utilisation (faut-il privilégier l électrique à telle heure de la journée afin de réduire les pics de pollution atmosphérique?). La gestion du mixe énergétique est optimisée par le croisement des données internes au véhicule et des données externes liées à l environnement dans lequel il se trouve à un moment donné. Le deuxième apport des STI aux véhicules connectés est l aide à la gestion énergétique en fonction des paramètres de régulation du trafic. A quoi cela sert-il qu un automobiliste roule à 130km/h sur l autoroute durant une partie du trajet quand un bouchon situé en aval l obligera à rouler à 10 km/h un peu plus tard? Les STI permettent d anticiper cette situation et de lisser la vitesse moyenne de déplacement sur l ensemble du parcours, de façon à réduire le risque de bouchon et à optimiser la consommation énergétique. Il suggèrera peut-être au véhicule de rouler à 80 km/h dès le début de son déplacement, pour arriver sur le lieu du bouchon plus tardivement, au moment où ce dernier sera presque résorbé. Il en résultera une économie de temps, de carburant et d usure du véhicule. En outre, les STI permettent d optimiser les itinéraires en fonction du trafic, avec un niveau de souplesse et de précision jusqu à présent jamais atteints. Le gain économique pour le conducteur est considérable : aux économies déjà réalisées grâce à la diminution de l insécurité routière et à la réduction du temps perdu dans les embouteillages, s ajoutent la baisse des coûts de carburant, et une moindre usure du véhicule. La création de valeur est encore plus forte pour ce qui concerne le transport des marchandises. L effet des STI porte sur au moins trois leviers : l optimisation du chargement de la flotte ; le franchissement des frontières et péages ; le stationnement sur le lieu de livraison. Les gestionnaires de flottes de poids lourds ne cessent de développer les systèmes permettant une interface permanente avec les véhicules, afin de piloter tout à la fois la conduite des véhicules, leur entretien et leur chargement. Sur ce dernier points, des progrès considérables peuvent encore être réalisés : on estime que 25% des poids lourds roulent encore à vide ou partiellement chargés. Même si le franchissement des frontières a été 19

20 largement facilité dans certaines régions du monde, notamment au sein de l espace européen, il représente encore une perte de temps importante pour les transporteurs (5% du temps de transport). Les STI permettent une meilleure anticipation de l échéance à l approche de la douane. Mais le point le plus délicat concerne le stationnement des véhicules en zone urbaine. Il ne suffit pas de pouvoir se déplacer ; encore faut-il pouvoir s arrêter au point de destination. Faute de place de parking disponible au point d arrivée, nombre de véhicules tournent en rond à proximité, aggravant l encombrement de la chaussée et polluant l environnement. Les STI permettent la mise en place de microsystèmes complexes de réservation de parking. Dans telle zone de livraison, la place de parking peut-être réservée à l avance, pour un créneau horaire précis, afin de fluidifier les livraisons. A Edinburgh, à Seattle et à Washington, l usager peut suivre sur son téléphone portable l écoulement du temps de stationnement qui lui est imparti. En cas de dépassement du créneau ou d occupation indue de la place, la police est prévenue automatiquement. Permise par les STI, la régulation du stationnement à l unité près est un énorme gisement d économies et de rationalisation du trafic de marchandise. Les STI rassemblent sept catégories d acteurs Les STI impliquent sept familles d acteurs : Les autorités régulatrices (communes, régions, Etats) ; les constructeurs, vendeurs et réparateurs de véhicules ; les conducteurs et leurs passagers ; les gestionnaires de flottes ; les loueurs de véhicules ; les sociétés de services ; et enfin les banques et les compagnies d assurance. Financé par l Union européenne, le programme FREILOT a pour but de réduire la consommation énergétique des camions en zone urbaine. Il vise à réduire de 25% la consommation de carburant, à la fois pour des raisons économiques et environnementales. Il comprend des actions sur la circulation (contrôle des carrefours à consommation énergétique optimisée), des accélérateurs et des limitateurs de vitesse (contrôle du véhicule), l écoconduite (amélioration de la performance du conducteur), et enfin le chargement en temps (réservation d'espace de stationnement). La création de valeur consécutive à la mise en place des STI ne concerne pas que le secteur des transports. Ainsi par exemple le secteur de la banque et de l assurance sont-ils directement concernés. Le besoin de financement du secteur des transports est modifié par les 20

21 économies réalisées du fait de la mise en œuvre des STI. Le mode de calcul des contrats d assurance peut être totalement refondu. Aujourd hui, le client paie une prime d assurance au forfait (calculée sur la base de la durée) ou au kilomètre (calculée sur la base de la distance parcourue). A l avenir, les STI permettront une remontée d information très précise sur le type de conduite et de trajet de chaque conducteur. La prime d assurance pourra alors être adaptée sur-mesure au profil de chaque conducteur. En outre, le développement de la mobilité connectée est en soi un facteur de croissance. Les budgets investis par les constructeurs automobiles dans le développement de stratégies télématiques sont considérables. Les fournisseurs de services et d infrastructures sont eux aussi engagés dans une course à la relation client qui stimule l activité. Enfin, les STI vont permettre l émergence de nouveaux acteurs ou de nouveaux services créateurs de valeurs. Actuellement, l information liée à la mobilité est mise à disposition du public à titre quasi-gratuit. A l avenir, l opérateur (institution, société de télécommunication, nouvel entrant) pourra proposer des forfaits «à la demande» facturant la prestation de service. L émergence d une économie des STI favoriserait un cercle vertueux de création de services. Des véhicules plus sûrs, mieux entretenus Les STI favorisent une meilleure maintenance des véhicules car ils permettent un échange permanent et direct entre le constructeur et/ou le garage chargé de l entretien du véhicule et ce dernier. Un programme simple permet la remontée automatique de données relatives aux organes essentiels de sécurité ou la mesure de l usure des pièces. Des pannes peuvent être réparées à distance, ou du moins le conducteur peut-être informé en temps réel de la nécessité d effectuer un entretien ou une réparation afin d éviter une panne. Une partie des flottes professionnelles est d ores et déjà équipées de ce type de service de télédiagnostic. 2. Une meilleure utilisation des ressources naturelles A ce jour, aucune étude quantitative mondiale n a estimé le gain énergétique global que peuvent apporter les STI, ni leur impact réel sur l environnement. Tout au plus peut-on rappeler que, selon une étude présentée à l occasion du Challenge Bibendum Rio 2010, les STI permettraient de diminuer de 5 à 15% les émissions de CO 2, de réduire significativement le temps de trajet et d abaisser de 10% la mortalité routière. Sachant que 10 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde viennent des transports routiers et que la croissance anticipée de ces derniers sera de 25% entre 2010 et 2050, on comprend l importance de l enjeu. L effet des STI sur l utilisation des ressources naturelles et l impact positif sur l environnement est certain et porte sur de multiples leviers (voir à ce propos le rapport final du groupe de travail esafety, ICT for clean and efficient mobility, et le projet ecomove). Les STI permettent en premier lieu d optimiser le choix du ou des modes de transport en fonction d une multitude de paramètres actualisés en permanence. Il ne s agit plus d un choix théorique basé sur des estimations passées, par grandes catégories de transport, mais d un choix concret basé sur une situation actuelle, au cas par cas. Grâce aux applications qui seront développées, en plus des critères techniques et économiques, les arbitrages que 21

22 pourront opérer les voyageurs prendront également en compte des critères écologiques et environnementaux. Deuxièmement, chacun des moyens de transport utilisés sera lui-même mieux géré (optimisation des moyens de gestion de l énergie à bord) et mieux employé (meilleure gestion de la vitesse ; meilleur guidage à destination ; réduction des embouteillages et des arrêts-départs ; gestion optimisée des franchissements de frontières, des péages, des places de stationnement ; moindre usure des moyens de transport ; allongement de leur durée de vie par réduction des accidents de la circulation ). Enfin, les STI permettront une meilleure gestion globale du trafic (meilleure répartition du trafic sur les infrastructures selon les heures de la journée, les jours de la semaine, les périodes de l année) et une sélection appropriée des moyens de transport habilités à circuler (sélection selon le type de carburant, la dangerosité des véhicules, leur utilité sociale ; réduction des émissions de CO 2 dans les zones sensibles par tri sélectif des véhicules autorisés ). A Londres et à Stockholm, un système «d Electronic Road Pricing» (ERP) facture l usage de la voie publique en fonction du taux d émissions polluantes du véhicule. A eux seuls, les STI ne permettront pas une réduction massive des émissions de CO 2. Mais couplés à une multitude d initiatives parallèles agissant dans le même sens sur d autres facteurs, ils peuvent apporter une contribution significative, permettant aux Etats de se rapprocher des engagements souscrits dans le cadre du protocole de Kyoto. 22

23 Chapitre 4 Principes de fonctionnement du véhicule connecté Le fonctionnement des STI repose sur l'interaction de multiples acteurs et technologies. Il s appuie sur trois ensembles : le véhicule et les systèmes embarqués ; un réseau de télécommunications ; un système d'information doté d un «back office» 1. Le véhicule et les systèmes embarqués Les systèmes embarqués sont constitués de moyens matériels et immatériels intégrés au véhicule. C'est la face du système la plus visible. On y retrouve les systèmes de collecte, de traitement et de diffusion des informations dans le périmètre du véhicule. Dans le cadre des STI, la collecte d'informations s'effectue à deux niveaux distincts. Le premier concerne le recueil des données effectué par le véhicule. Le deuxième concerne les données collectées à l extérieur du véhicule (météo, surveillance trafic, niveau de pollution...). Les automobiles utilisées aujourd'hui sont déjà équipées de multiples capteurs. Parmi les plus communs on trouve, par exemple, le capteur de température d'eau, la jauge à carburant, le compteur de vitesse, le compte-tours, le poste de radio. Depuis quelques années des dispositifs plus spécifiques ont été ajoutés tels que les capteurs de rotation de roue, les capteurs de pluie, les radars de recul, les GPS. On peut ajouter à cette liste un autre capteur, qui est encore rarement solidaire du véhicule : le téléphone portable. Cet appareil tend de plus en plus à être relié au véhicule, notamment au moyen de la technologie Bluetooth. D'autres systèmes de détection plus ou moins sophistiqués (caméras internes et externes, capteurs de positionnement sur la chaussée, radars de détections d'obstacle) sont déjà disponibles sur plusieurs gammes de véhicules (Audi, BMW, Ford, Infiniti, Lexus, Mercedes, Opel, Volkswagen, Volvo ). Les informations sont actuellement traitées par de multiples systèmes et de manière indépendante. L un des principaux apports des STI est justement de centraliser ces informations et de les traiter dans leur globalité. Parmi les centres de traitement embarqués, on peut citer le calculateur du véhicule, le GPS, le téléphone portable. A ceux-ci s ajoutent les centres de traitement de bord de route (télé péages, radars de vitesse) et les centres de régulation de la circulation. A l avenir, on assistera au regroupement des systèmes de traitement ou, du moins, à une interconnexion entre eux afin de leur permettre de «dialoguer» et de s enrichir mutuellement. Ainsi, dans la voiture, le calculateur central communiquera avec l'appareil de géo localisation, avec l'équipement de téléphonie mobile, ou avec tout autre appareil de bord. Après traitement, les informations recueillies doivent être rediffusées aux multiples utilisateurs embarqués, afin que ces derniers puissent ajuster leurs choix à partir des données collectées. 23

24 Connectés à Internet, le téléphone portable et l ordinateur de bord sont au coeur du système d information embarqué 2. Un réseau de télécommunications Le rôle de l'infrastructure de télécommunication est extrêmement important. Celle-ci permet d établir les liens nécessaires au transfert d'informations entre les véhicules et les plateformes de service. C'est un maillon essentiel dans la chaîne de communication. On distingue la communication entre véhicules (V2V, Vehicle to Vehicle), la communication du véhicule avec la structure bord de route (V2I, Véhicle to Infrastructure), la communication de la structure avec la voiture (I2V, Infrastructure to Véhicle) et la communication d'infrastructure à infrastructure (I2I, Infrastructure to Infrastructure). L'infrastructure est composée, d'une part, de la partie physique (le matériel) et, d'autre part, d'une composante immatérielle (les protocoles de communication). L'échange d'informations entre les différents éléments constituant l'infrastructure de communication se fait sur de courtes et de longues distances. Les liaisons entre infrastructures peuvent être réalisée avec des fils. Mais, pour des raisons évidentes, les autres liaisons s'appuient exclusivement sur la transmission sans fil. On distingue plusieurs catégories de réseaux sans fil selon la zone de couverture, la vitesse de transmission et la fiabilité requise. Les principaux modes de transmission sans fil utilisés actuellement sont la transmission infrarouge (pour les très faibles distances, inférieures à 30 mètres), la transmission par GSM, la transmission par ondes radio (pour les courtes et longues distances), et la communication par satellite (pour les très longues distances). Ces différents modes de transmission exigent des structures matérielles spécifiques à chacun d'entre eux. Mais à chaque fois, il faut un émetteur et un récepteur, et, dans certains cas, il faut également ajouter des points relais. Ainsi, les transmissions satellites nécessitent, comme leur nom le suggère, le support d'un ou de plusieurs satellites géostationnaires. Les transmissions sur de moyennes et longues distances requièrent la présence d'antennes positionnées sur des points hauts. Pour cette 24

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