Fondation Sécurité Routière

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1 Fondation Sécurité Routière PIétonS et comportement de TraverséE de rues (PISTES) Programme de Projets 1 / 8

2 1. Résumé Le programme de recherche PIétonS et comportement de TraverséE de rues, PISTES soutenu par la Fondation Sécurité Routière, est porté par un consortium de 20 partenaires issues du monde universitaire et de laboratoires de recherches publiques mais aussi de l implication de grandes villes soucieuses de la sécurité de leur population. Il a pour objectif de réduire le nombre de piétons victimes d accidents lors de la traversée de rue et plus particulièrement des piétons âgés. Pour cela, il se propose d étudier les déterminants psychologiques, physiologiques et biomécaniques du comportement du piéton et de développer des outils adaptés et innovants, dont des simulateurs d environnements de traversée et des simulations informatiques de traversée individuelle multi-agents. Il se compose de cinq projets complémentaires ayant un objectif commun et des objectifs spécifiques, consolidés entre-eux par trois projets transversaux utiles aux cinq projets et en assurant ainsi l homogénéité. Un premier projet, SImulation de traversée de CArrefour par des Piétons, SICAP (piloté par l INRETS MSIS), simulera la prise de décision individuelle de traversée du piéton en considérant l environnement de traversée et le comportement automobile, et en représentant le piéton par un modèle intégrant la représentation de l'environnement et la prise de décision de traversée basée sur la saillance des indices perceptifs et cognitifs, la perception des intentions d autrui et l'anticipation. Un second projet, Aménagement Urbain et Conformité à la REglementation, AUCRE (piloté par l Université Paris 8 CHArt), simulera le comportement multi-agents de traversée à partir de l observation de traversées réelles, répliquant une étude canadienne et, en considérant l infrastructure du lieu de la traversée et les interactions entre agents, et tâchera ainsi de mettre en évidence l émergence de comportements de groupe. Un troisième projet, SEcurité du Piéton Agé, SEPIA (piloté par l INRETS LPC), évaluera l impact du déclin cognitif sur le comportement de traversée du piéton âgé pour mettre en place des programmes de remédiation comprenant l entraînement à un comportement de traversée sécuritaire et l entraînement à des tâches permettant d améliorer les fonctionnalités cognitives nécessaires à la traversée sécuritaire. Un quatrième projet, Seniors en Ville A Pied, SEVAP (piloté par l Université de Valenciennes LAMIH), se focalisera sur les premières étapes de la traversée par le piéton âgé : la prise de décision, l arrivée en bord de trottoir, la descente de celui-ci jusqu'à arrivée à une vitesse stabilisée de traversée par une approche d analyse tridimensionnelle du mouvement et une étude des éléments biomécaniques et psycho-physiologiques qui conditionne la traversée de rue. Le cinquième projet, Prise de médicaments HYPnotiques et COmportement du PIéton A risque, HYPCOPIA (piloté par l Université de Caen MCT), évaluera l impact de la prise de médicaments, en particulier les effets des hypnotiques, sur le comportement du piéton âgé, en étudiant la détérioration des fonctions et capacités d attention spatiale et de prise d information visuelle. 2 / 8

3 Pour assurer la complémentarité, l homogénéité et la mutualisation des couts et des ressources des cinq approches ci-dessus, trois projets transversaux ont pour objectif l élaboration des méthodes, des outils, et des données de base nécessaires aux travaux. Le premier projet transversal «Observation des sites», PT1 porte sur le choix de sites de traversée piétonnière de référence et sur le recueil de données sur ces sites (infrastructure et données vidéo). Le second «Questionnaire et tests», PT2, concerne la réalisation et la passation des tests, échelles d évaluation et questionnaires à administrer aux participants des diverses expérimentations pour connaître leurs attitudes, aptitudes, habitudes et expériences de traversée. Le troisième «Scénarios et simulateurs», PT3, a pour objet la conception de scénarios de traversée et la création de simulateurs piétons : des environnements de réalité filmée avec la projection de prises de vue des lieux de traversée et des environnements de réalité virtuelle avec la projection de simulations dynamiques des lieux de traversée (images de synthèse). La réalisation du programme PISTES permettra ainsi des avancées significatives à la fois sur le plan scientifique, sur le plan des méthodes, et sur celui des techniques d investigation dans le domaine de la sécurité routière des usagers vulnérables. 3 / 8

4 2. Structure générale du programme Le programme PISTES a pour objectif de contribuer à la sécurité des piétons. Basé autant sur l observation, la modélisation, la simulation et l expérimentation, il répond au besoin d approches scientifiques diversifiées, convergentes et novatrices. Il présente deux grands thèmes de recherche coordonnés et imbriqués : la modélisation et la simulation des comportements de traversées de rues d une part et l analyse du piéton âgé d autre part (figure 1) Figure 1. Schéma général des thèmes de recherche dans PISTES Il est structuré en 5 projets dits «verticaux» : - SICAP : SImulation de traversée de CArrefour par des Piétons - AUCRE : Aménagement Urbain et Conformité à la REglementation - SEPIA : Sécurité du Piéton Agé : déclin cognitifs et réentraînement des compétences impliquées dans la traversée de rue. - SEVAP : SEniors en Ville A Pied. - HYPCOPIA : prise de médicaments HYPnotiques et COmportement du PIéton A risque Ces projets se rassemblent autour de l objectif général commun, tout en gardant des objectifs et des méthodologies propres. Deux de ces projets concernent la simulation et la modélisation du comportement de traversés (AUCRE et SICAP). Les projets SEPIA, SEVAP et HYPCOPIA portent spécifiquement sur les piétons âgés et s appuieront sur les données acquises dans les deux autres projets. Le projet SEVAP constitue principalement une approche biomécanique et psychophysiologique de l initiation de la traversée de rue mais il intègre également une approche socio-urbanistique des déplacements. HYPCOPIA estimera l impact de la prise de médicaments psychotropes. SEPIA cherchera d une part, à renforcer des résultats initiaux de l équipe concernant la prise de décision de traverser et, d autre part, à les compléter en testant l efficacité de programmes d entraînement. Ces trois projets ainsi que SICAP auront recours à des simulateurs d environnement urbain ; ces dispositifs permettront aux participants d effectuer une traversée de rue en réalité virtuelle ou projetée reproduisant des configurations communes à AUCRE et SICAP. La réalisation de ces dispositifs de 4 / 8

5 simulation projetée (SEVAP) ou immersif et interactif (SICAP, SEPIA, HYPCOPIA) est en soit un des objectifs de PISTES. La complémentarité et la cohérence de ces projets verticaux sont renforcées par le développement de 3 projets transversaux, qui ont pour objectif l élaboration des méthodes, des outils, et des données de base communs et nécessaires aux travaux. Le premier projet transversal «Observation des sites», PT1 porte sur le choix de sites de traversée piétonnière de référence et sur le recueil de données sur ces sites (infrastructure et données vidéo). Le second «Questionnaire et tests», PT2, concerne la réalisation et la passation des tests, échelles d évaluation et questionnaires à administrer aux participants pour connaître leurs attitudes, aptitudes, habitudes et expériences de traversée. Le troisième «Scénarios et simulateurs», PT3, a pour objet la conception de scénarios de traversée et la création de simulateurs piétons : des environnements de réalité filmée avec la projection de prises de vue des lieux de traversée et des environnements de réalité virtuelle avec la projection de simulations dynamiques des lieux de traversée. Finalement, un quatrième projet transversal assurera le management et la coordination générale des 8 projets opérationnels Les projets verticaux - L objectif du projet AUCRE est de contribuer à améliorer la sécurité des piétons par la recherche d une meilleure adéquation entre les tâches des usagers, l infrastructure locale du lieu de la traversée et le système de régulation tel qu il est implanté physiquement dans l environnement de la tâche principale pour laquelle la traversée d une rue est une sous tâche. Pour cela, AUCRE apporte (i) des observations et des analyses de traversées de piétons en situations réelles, (ii) un modèle des traversées permettant l identification de situations de référence au regard des caractéristiques environnementales et de la sécurité urbaine et (iii) une simulation informatique multi-agents des traversées qui permet de tester la validité du modèle en évaluant les prédictions qui en découlent. Des données déjà recueillies et des données à recueillir permettront la production du modèle du projet AUCRE. Les premières sont issues d un travail effectué à Montréal (Canada) (Bergeron et al. 2002). Les secondes sont à recueillir en France et seront réalisées dans le cadre du projet transversal PT1 «observation des sites». Le modèle sera évalué au regard de sa capacité à simuler les traversées réelles et sera comparé aux autres modèles de simulations de traversées de piétons (e.g. Kerridge et al. 2001). Dans le cadre du projet PISTES, le projet AUCRE permettra la sélection d environnements de traversées pour lesquels on dispose de données réelles en France et au Canada et qui serviront de référence pour la simulation d environnements, dans le cadre du projet transversal PT3 «scénarios et simulateurs». - Le projet SICAP cherche également à améliorer la sécurité des piétons en ayant recours à la modélisation. Il s agira en particulier de modéliser les perceptions et les représentations de l'environnement du piéton en interaction avec les conducteurs lors de la tâche de traversée en carrefour ; le travail s effectuera à partir de données expérimentales, recueillies en situation réelles (issues du projet transversal PT1 «observations des sites» et dans un environnement contrôlé c est-àdire en salle de réalité virtuelle (issues du projet transversal PT3 «scénarios et simulateurs»). Les facteurs perceptifs et cognitifs impliqués dans la tâche de traversée seront étudiés : zone de prise d information, nature des informations, saillance des informations, intention chez autrui (véhicules, piétons...), etc. L'identification d'indices perceptifs et cognitifs sera un objectif majeur. En effet, la prise en compte de ces facteurs est jugée cruciale pour l évaluation des systèmes (aménagements, régulation, réglementation, systèmes de sécurité passive) et il devient alors possible aux acteurs (gestionnaires de voirie, constructeurs ou équipementiers) d en tenir compte. De plus l identification de ces indices permettra d'enrichir le modèle de représentation et de ce fait le modèle d'anticipation, qui n existe pas à l heure actuelle. Pour améliorer les modèles existants, l état des connaissances actuelles implique principalement de recueillir des données expérimentales sur les indices qui sont pris en compte par les piétons pour traverser. Ce projet est donc centré autour d une expérimentation en laboratoire, visant à recréer une situation de carrefour. Les observations et les verbalisations issues de ces expérimentations permettront d alimenter un modèle de représentation de l'environnement et un modèle d'anticipation, qui seront intégrés au modèle ARCHISIM, modèle microscopique de trafic qui est développé par 5 / 8

6 l INRETS-MSIS depuis plus d une dizaine d années et qui est le cœur des simulateurs de conduite de l INRETS. La finalité de ce projet de recherche réside en la modélisation de la notion d anticipation, par les piétons, des comportements des automobilistes pour, in fine, être simulée. Ce modèle d'anticipation sera basé sur le modèle de représentation de l'environnement. La finalité du projet SICAP est d améliorer les modèles existants en particulier d anticipation. Pour atteindre cet objectif, l état des connaissances actuelles implique principalement de recueillir des données expérimentales sur les indices qui sont pris en compte par les piétons pour traverser. Le projet SICAP interagira avec le projet AUCRE pour recueillir des données sur le terrain dans certaines situations choisies. Par la suite, des études comparatives d aménagement ou de régulation de carrefour, sur un même site, en amont des aménagements proprement dits, pourront être réalisées en simulation et serviront pour la réalisation des aménagements. - Le projet SEPIA évaluera l impact du déclin cognitif sur le comportement de traversée de rue du piéton âgé pour mettre en place des programmes de remédiation comprenant l entraînement à un comportement de traversée sécuritaire et l entraînement à des tâches permettant d améliorer les fonctionnalités cognitives nécessaires à la traversée sécuritaire. Dans une première étape, les travaux chercheront à déterminer les capacités perceptivo-cognitives les plus impliquées dans la traversée dans une situation de chaussée à double-sens et d autres situations issues des projets transversaux PT1 «observations des sites» et PT3 «scénarios et simulateurs». Ces recherches permettront d une part d étudier le comportement des piétons seniors dans des situations complexes de traversée qui sont encore très insuffisamment connues, et d autre part de mettre en relation les capacités cognitives des piétons (e.g., vitesse de traitement, perception et analyse du mouvement) avec les comportements de traversée de rue. Dans une perspective d explication, ces travaux préciseront le rôle du déclin des processus cognitifs et perceptifs dans les comportements risqués du piéton âgé. La seconde étape sera consacrée à la conception, la mise en place et l évaluation de l efficacité respective de deux méthodes d entraînement, comportementale et cognitive, des piétons âgés. Alors qu aucune recherche ne s est encore intéressée à la réhabilitation des capacités de traversée du piéton âgé, des programmes d entraînement peuvent être envisagés à partir des techniques d éducation et d apprentissage élaborées pour l enfant et des méthodes de remédiation des effets délétères du vieillissement sur les activités cognitives et quotidiennes (p.ex., la conduite automobile). La première méthode étudiée concerne l entraînement comportemental des piétons âgés par l intermédiaire du simulateur de traversée de rue avec trafic à double sens (actuellement en voie de développement à l Inrets-MSIS). Cette méthode présente l avantage d un entraînement portant directement sur le comportement à rendre plus sécuritaire, sans poser la question de la pertinence du comportement à entraîner. La seconde méthode envisagée concerne l entraînement des processus cognitifs dans le but de recouvrir ou d améliorer les fonctionnalités altérées avec l âge sous-jacentes à l activité de traversée de rue. La première étape du projet consiste précisément à identifier la ou les fonctionnalités pertinentes dont l entraînement aura un effet bénéfique pour la traversée. L efficacité à court et long terme des deux méthodes sera évaluée. Ces travaux permettront ainsi d ouvrir la voie vers la mise en place de programmes d entraînement des piétons âgés et déboucheront sur la formulation de recommandations guidant le développement de telles méthodes. Sur le plan méthodologique, le projet permettra des avancées notables en matière de simulation de la traversée de rue avec trafic à double sens. - Le projet SEVAP est en lui-même pluridisciplinaire. Il intègre des urbanistes et sociologues, pour lesquels PISTES n est que l étape initiale d une approche plus large. La démarche adoptée par rapport à l expérimentation à réaliser est classique dans la mesure où le choix des caractéristiques des segments étudiés est défini au départ dans le cadre du projet transversal PT1 «observations des sites». Ultérieurement, la stratégie sera inversée, en faisant émerger des variables indépendantes de l enquête socio-urbanistique. L approche choisie s inspire de la méthode EBAHIE (Ecoute des Besoins et Attentes et leurs HIErarchisation) qui se fonde sur l écoute active des usagers, pour en interpréter la voix et la traduire en éléments de projets pour les décideurs. L attention portera sur la perception qu ont les piétons âgés de la sécurité des trajets qu ils parcourent habituellement dans la ville. Ces parcours seront ensuite divisés en «segments» et pour chacun d entre eux, seront dégagés les aménagements «types» 6 / 8

7 qui posent problèmes ou, au contraire, facilitent la mobilité et l accessibilité en termes de traversée. Les atouts et les dysfonctionnements seront établis à partir de la perception des piétons et non pas (ou non seulement) à travers un diagnostic urbain ou architectural classique. L autre contribution de SEVAP concernera l analyse biomécanique et psychophysiologique du comportement de traversée de rue. Pour ce faire, le simulateur intégrera divers équipements permettant la quantification des réactions motrices et végétatives : plateforme de mesure et d analyse tridimensionnelle du mouvement, plates-formes de force et de pression ainsi qu un système d acquisition polygraphique de signaux électrophysiologiques. Des caméras filmeront les participants sous différents angles. L équipe cherchera également à préciser les répercussions des déficits sensorimoteurs liés à l âge sur les comportements, et ce dans quelques situations choisies, centrées sur les caractéristiques de sol conditionnant la longueur du premier pas. La section urbaine reproduite en réalité projetée, issue des projets transversaux PT1 «observations des sites» et PT2 «scénarios et simulateurs» autorisera l arrivée des participants en bord de trottoir et l amorce de franchissement (incluant la prise de décision), suivie d une séquence d un peu plus de 3 m de chaussée. Cette distance, correspondant approximativement à la moitié d une route à deux voies et permet d étudier l initiation de la marche jusqu à ce qu elle atteigne une vitesse stabilisée. - Le projet HYPCOPIA comporte également une phase de réalisation d un environnement virtuel interactif dans un dispositif immersif 5 faces, afin d étudier le comportement de traversée de rue de piétons consécutivement à la prise de médicaments, dans lequel seront reproduits des situations potentiellement accidentogènes issues pour une part des projets transversaux PT1 «observations des sites» et PT3 «scénarios et simulateurs». Parallèlement aux développements liés à ces projets transversaux, le projet HYPCOPIA a pour objectif de déterminer l impact de la prise de médicaments hypnotiques sur le comportement de traversée de rue des sujets âgés dans une situation de trafic à sens unique, situation pour laquelle des données sur le comportement sont disponibles en l absence de prise de médicaments. Néanmoins, puisque le dispositif Caennais présente la caractéristique d être totalement immersif puisqu il comporte 5 faces, le recueil de données sur des populations de différentes classes d âge sera un préalable afin de comparer les résultats obtenus à ceux établis dans un simulateur 3 faces et d établir une base de données dans un dispositif totalement immersif. Ce projet constitue un point de départ pour étendre, généraliser ce type d études à d autres médicaments susceptibles d interférer avec le comportement des piétons et les fonctions cognitivo-perceptivo-motrices sous-tendant ces déplacements (tels les anxiolytiques, antidépresseurs, alcool, drogues). Ce projet pourra être appliqué à l étude de certaines pathologies touchant la vigilance et l attention (insomnies, syndrome d apnées du sommeil ) mais également des pathologies neurologiques Les projets transversaux Un des objectifs de PISTES est de pouvoir projeter en environnement contrôlé (ou salle de réalité de virtuelle, RV) des scènes réelles d'interaction piéton/véhicules en situations de traversée en carrefour, et en section courante. Les qualités du dispositif RV devront être d'un niveau suffisant afin d'offrir une immersion pertinente aux sujets. - Pour atteindre cet objectif, le projet PT1 propose de réaliser un recueil de données (de type vidéo) sur site réel. Le choix du site sera déterminé en fonction des besoins des projets individuels. Il s intègre de manière variée dans les cinq projets constituant parfois une sous tache à part entière de ceux-ci comme par exemple pour le projet SEVAP dont il constitue la majeure partie de la sous tâche 2 et une partie de la sous-tâche 3. - Le projet transversal PT2 a pour objectif de mutualiser les connaissances et moyens des partenaires relatifs aux outils psychométriques (tests, questionnaires, échelles d évaluation) qui seront utilisés dans 7 / 8

8 les divers projets. Le recueil de données psychométriques permettra de décrire les populations de piétons participant aux différentes études du point de vue de leurs performances, attitudes et habitudes. L échange et la coopération entre les partenaires permettra de mieux fonder le choix de ces outils. Par ailleurs, la mise en commun de certains de ces outils favorisera la comparaison des résultats entre les divers travaux. - Enfin, Les travaux proposés doivent permettre d'étudier, en situations réelles filmées et en situations virtuelles (simulateur), les comportements de traversée des piétons et les interactions entre les piétons et les autres usagers de l'infrastructure urbaine lors de cette manœuvre. L'étude des comportements des piétons lors de traversées en section courante et en carrefour sera réalisée en laboratoire par le biais d'outils «vidéo» et d'outils simulateurs «piétons». Le projet PT3 «scénarios et simulateurs» a pour objet de constituer les outils nécessaires aux expérimentations conduites en laboratoire. Ces outils consistent en un environnement «réalité filmée» et en un environnement «réalité virtuelle». 8 / 8