Gestion Dynamique des Carrefours à Feux

Transcription

1 Gestion Dynamique des Carrefours à Feux Karima AKSA Laboratoire LASTIC, Faculté des Mathématique et de l'informatique, Université Batna2, 05000, Batna, Algérie. Faiza TITOUNA Laboratoire LASTIC, Faculté des Mathématique et de l'informatique, Université Batna2, 05000, Batna, Algérie. yahoo.fr Bilal BENALI Laboratoire LASTIC, Faculté des Mathématique et de l'informatique, Université Batna2, 05000, Batna, Algérie. Bilel DJETTAOU Laboratoire LASTIC, Faculté des Mathématique et de l'informatique, Université Batna2, 05000, Batna, Algérie. Résumé Les technologies utilisées dans les systèmes de transport intelligents varient, allant de systèmes de gestion basiques comme les systèmes de gestion des carrefours à feux, les systèmes de gestion des conteneurs, les panneaux à messages variables, radars automatiques ou la vidéosurveillance aux applications plus avancées qui intègrent des données en temps-réel avec retours d'informations de nombreuses sources, comme les informations météorologiques, etc. Cet article donne un bref aperçu sur une gestion intelligente des carrefours à feux utilisant des capteurs sans fils. Mots clés : Systèmes de Transport Intelligents(STI), Réseau de capteurs sans fils (RCSF),Carrefours intelligents.

2 1 Introduction L intégration des technologies novatrices aux systèmes de transport intelligents (STI) nous permettra d atteindre notre objectif de construction d un système de transport sécuritaire, efficace et intégré, qui favorisera la croissance économique et le dynamisme des collectivités pour nous aider à répondre à nos besoins futurs. Le carrefour [1] qui est défini comme un croisement de routes est un lieu stratégique et terrain sensible pour les conflits de trafic. Lorsqu'il est équipé de feux tricolores, le carrefour devient aussi un moyen de régulation du trafic. Une bonne coordination des feux tricolores permet d'améliorer les conditions d'écoulement du trafic urbain, en augmentant la vitesse de déplacement et en diminuant la durée des arrêts. En d autres termes, un carrefour à feux est une intersection dont le trafic est réglé par des feux de signalisation lumineux pilotés par un contrôleur. Le réglage des cycles de feux doit permettre d assurer la sécurité des automobilistes et des piétons tout en permettant un débit maximal. En effet, les données essentielles à considérer en vue de l aménagement de ce carrefour sont les suivantes : fonction de l'itinéraire, nature du trafic, intensité des courants, vitesses d'approche, conditions topographiques, visibilité etc. Figure1 : carrefour à feux.

3 L'intérêt de notre travail est le développement d un système capable de fournir en temps réel des informations utiles au conducteur, en utilisant un contrôleur de feux de signalisation adaptatif, en milieu dégradé doté d'une faible infrastructure. Par ailleurs, un tel système doit répondre à un certain nombre de besoins entre autres, réduire l encombrement routier, augmenter la fréquentation des transports en commun et améliorer la sécurité routière en réduisant les accidents routiers et les émissions de gaz carboniques. Sans oublier deux facteurs importants qui consistent à diminuer le stress et provoquer une économie globale d'énergie. 2 Gestion d'un Carrefour à feux Dans la rue, les usagers doivent réussir à cohabiter qu ils soient piétons, cyclistes, motocyclistes ou automobilistes. La régulation du trafic doit permettre de minimiser les conflits générés par le partage d un même espace tout en assurant le confort des déplacements et la sécurité des utilisateurs. Les carrefours sont les principaux générateurs de conflits notamment entre les piétons et les autres véhicules (voir Figure 2). La gestion du trafic par les feux permet de réduire les problèmes mais présente de nombreuses difficultés à surmonter : phasages des carrefours, optimisation des décalages par synchronisation des carrefours, de la durée des cycles et des verts. Les modèles adoptés doivent également pouvoir surmonter les problèmes de saturation du réseau. Figure 2 : Problème de la circulation au niveau du carrefour.

4 Pour une bonne gestion d un carrefour on doit prendre en considération [2] : Les différents usagers et modes présents : véhicules légers, piétons (adultes, personnes à mobilité réduite, jeunes ), cyclistes, transports collectifs (TC), poids lourds (PL), transports exceptionnels les flux par mouvements directionnels (tout droit, tourne à droite, tourne à gauche ) notamment aux heures de pointe ; les vitesses d approche du carrefour ; l exploitation du carrefour existant et des carrefours amont et aval ; l emprise disponible, les possibilités d extension ; les dysfonctionnements, le comportement des usagers, les pratiques locales des usagers riverains du carrefour, y compris en matière de stationnement (par observations sur le site) ; la nature du tissu urbain environnant ; l insécurité routière (accidents corporels survenus les cinq dernières années) ; la place et le rôle du carrefour dans la hiérarchie du réseau de voirie afférent etc. 3 Carrefour à feux intelligent Le carrefour Intelligent [3] développe des fonctions de gestion des carrefours à feux dans les domaines de la surveillance, de la régulation et du diagnostic (voir Figure3). Il aborde les différents aspects qui sont la fluidité, la sécurité, l environnement. Il dispose d un laboratoire connecté à un carrefour instrumenté pour développer, tester et évaluer ses outils en vraie grandeur. Les équipements de détection utilisés peuvent être des capteurs enterrés comme boucles magnétiques (destinées à repérer tout passage d'objets métalliques), des capteurs à infrarouge etc. et des capteurs aériens comme le radar infrarouge, le radar micro-ondes, la caméra CCTV [4-6].

5 Figure 3 : Les fonctions d un carrefour intelligent. 4 Conception du modèle utilisé Les hypothèses et les contraintes adoptées pour notre modèle de conception sont les suivantes (voir figure 4) : Pour notre conception, nous avons choisi deux carrefours en croix simple ; avec deux axes identiques à doubles sens de circulation. Chaque branche possède une voie de stockage des véhicules empruntant la direction «tout droit», une deuxième voie pour les véhicules circulant en sens inverse. Toutes les branches sont équipées de feux tricolores (rouge, vert et jaune) permettant la régulation du trafic. Toutes les branches sont équipées de feux bicolores (rouge et vert) destiné aux piétons. Tous les véhicules empruntant le carrefour sont équipés d un système permettant la transmission des informations. Dans notre conception nous avons utilisé plusieurs types de véhicules : voiture, ambulance, police etc. Des boucles magnétique sont utilisés : chaque branche est équipé d une boucle qui sert à détecter la présence de véhicules en envoyant l'information au contrôleur ; Des caméras sont placées dans les carrefours pour surveiller et donner une vue globale sur l état du trafic. Un contrôleur sera utilisé pour collecter les informations récoltées par les boucles magnétique et caméras, les traiter et commander les feux (prendre des décisions) suivant l état du trafic routier (suivant les mesures).

6 Les règles que doivent respecter les usagers de la route sont : Les véhicules peuvent traverser la zone de conflit si et seulement si la couleur feu est verte. Les piétons peuvent traverser la route si la couleur de feu de piéton est verte. Figure 4: Conception pour un carrefour simple. 5 Simulation et résultats Dans notre simulation nous avons utilisé les normes suivantes: Huit boucles magnétiques détectant la présence de véhicules ayant une portée de communication maximale 200m. Huit feux tricolores ayant un module de communication avec une portée de 200m L'apparition des véhicules est aléatoire avec la possibilité d'augmenter leurs nombre de véhicules sur scène. La vitesse des véhicules est identique. la vitesse de marche des piétons augmente lors de la traversée de la chaussée. Aussi, nous avons implémenté deux modèles pour faire la comparaison :

7 Gestion classique des carrefours: c'est la gestion conventionnelle où le feu vert prend presque 15 seconds pour s'allumer et le feu jaune prend 5 (de 3 à 5) (voir Figure 5). Figure 5: Gestion classique de deux carrefours à feux tricolores. Gestion dynamique: c'est la gestion des carrefours qui dépend sur l'utilisation des capteurs (voir Figures 6). La gestion des carrefours ne dépend pas du temps pour allumer les feux tricolores mais du nombre de voiture utilisant la route dans chaque branche comme suit: Si((nombre de voiture du branche Est)+(nombre de voiture du branche Ouest))> ((nombre de voiture du branche Nord)+ (nombre de voiture du branche Sud))Alors Allumer les Feux verts des branches Est et Ouest; Allumer les Feux rouges des branches Nord et Sud; Sinon Allumer les Feux verts des branches Nord et Sud; Allumer les Feux rouges des branches Est et Ouest Et Aussi, on doit prendre les véhicules prioritaires en considération (pompier, bus, ambulance etc.) par exemple: Si ((le nombre de voiture du branche Est)+(nombre de voiture du branche Ouest))>((nombre de voiture du branche Nord)+(nombre de voiture du branche Sud)) et (un véhicule de police se présente dans la branche Est) Alors Allumer les Feux verts des branches Nord et Sud; Allumer les Feux rouges des branches Est et Ouest;

8 Figure 6: Gestion dynamique Un exemple de résultats obtenus lors de la simulation des deux types de gestion est illustré dans la Figure 7. Trois cas ont été pris en considération: densité de circulation faible, moyenne et forte pendant un temps de simulation de 100 seconds. Dans la gestion classique, on trouve qu'il y a une grande différence entre les véhicules entrants dans les deux carrefours et les véhicules sortants des carrefours quelle que soit la densité de la circulation (faible, moyenne ou forte). Par contre, on trouve une bonne gestion et une meilleure fluidité de la circulation dans le cas de la gestion dynamique et dans les niveaux de la densité de la circulation: faible, moyenne et forte. Gestion classique Gestion dynamique Nombre de véhicules entrants Nombre de véhicules sortants Densité de circulation faible

9 Gestion classique Gestion dynamique Densité de circulation moyenne Gestion classique Gestion dynamique Densité de circulation forte Figure 7: Exemples de résultats de simulation de la gestion dynamique des deux carrefours. 6 Conclusion Il est toujours indispensable de passer par la phase de simulation des systèmes réels pour faciliter la prise de décision à travers les résultats obtenus lors de la simulation. Dans notre travail, on a simulé la gestion de deux carrefours à feux tricolores en utilisant des capteurs dédiés pour le domaine de transport afin de diminuer l embouteillage au niveau du carrefour ainsi que la pollution de l environnement Comme perspectives, nous souhaitons simuler plusieurs carrefours routiers de la ville de Batna (Est de l Algérie) en utilisant d'autres techniques pour la gestion et la coordination non seulement des carrefours mais des contrôleurs en temps réels. Remerciements. Le présent travail a été réalisé dans le cadre de projet PNR (Programmes Nationaux de Recherche) intitulé : Système intelligent pour la

10 gestion dynamique d un carrefour à feux. Nous exprimons nos remerciements aux membres de laboratoire LASTIC de l'université BATNA2. Références [1] N. Saunier, Incidence de la Régulation d un Carrefour à feux sur le Risque Subi par les Usagers : Apprentissage d Indicateurs par Sélection de Données dans un flux, Thèse présentée pour obtenir le grade de docteur de l école nationale supérieure des télécommunications, soutenue le 8 avril (2005). [2] F. Monti, Les Carrefours à Feux, fiche n 20, Certu, février(2013). [3] G. Li, r. Doss, v. Mak, m. Chowdhury, sh. Yu, The Crossroads Approach to Information Discovery in Wireless Sensor Networks, ICDCN'08 proceedings of the 9th International Conference on Distributed Computing and Networking (2008) [4] T. Lin, H.Rivano, F. Le Mouël, Urban Infrastructure Deployment for Wireless On-Street Parking Sensor Networks, Toward Integrated Modelling Of Urban Systems, Procedia Engineering, 115 (2015), doi: /j.proeng [5] M. Kafia, Y. Challal, D. Djenouri, A. Bouabdallah, L. Khelladi, N. Badache, A Study Of Wireless Sensor Network Architectures And Projects For Traffic Light Monitoring, Procedia Computer Science, 10 ( 2012 ) [6] T.Watteyne, Energy-Efficient Self-Organization for Wireless Sensor Networks, Thesis Doctor Of Philosophy In Computer Science At The Institut National Des Sciences Appliquées De Lyon, (2008).