Système de transport intelligent

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Le programme Systèmes de transport intelligents (STI) (en anglais Intelligent Transportation Systems (ITS)) est une initiative mondiale visant à intégrer les technologies de l'information et de la communication aux infrastructures de transport ainsi qu'aux véhicules. Il vise à une optimisation de la gestion globale de différents éléments, dont les gestions individuelles sont habituellement opposées, comme les véhicules, les charges transportées et les voies de transport avec pour but l'amélioration de la sécurité et la réduction de l'usage des véhicules, des temps de transport et des coûts en carburant.

Sommaire

[modifier] Origines

L'intérêt pour les STI provient des problèmes causés par la congestion du trafic à travers le monde et d'une synergie des nouvelles technologies de l'information dans les domaines de la simulation, du contrôle en temps-réel et des réseaux de télécommunication. La congestion du trafic routier a été en constante augmentation dans le monde, résultat de l'accroissement du nombre d'automobiles, de l'urbanisation, de la croissance démographique et de changements dans les densités de population. Cette congestion réduit l'efficacité des infrastructures de transport et augmente les temps de transport, la pollution de l'air et la consommation de carburant.

Les pays développés ont vu à la fois une forte croissance de la motorisation et de l'urbanisation qui ,comme aux États-Unis, a débuté dès les années 1920 et qui a conduit à la migration des populations éparses des zones rurales et des populations denses des zones urbaines vers les banlieues. L'économie industrielle a remplacé l'économie agricole conduisant la population à migrer des zones rurales vers les centres urbains. Dans le même temps, la motorisation est à l'origine de l'expansion des villes parce que l'automobile individuelle n'était pas compatible avec la densité de population des centres urbains que les systèmes de transport public pouvaient supporter. Les banlieues fournissaient un compromis raisonnable entre la densité de population et l'accès à une variété d'emplois, de biens et de services qui étaient disponibles dans les centres urbains les plus densémment peuplés. De plus, l'infrastructure des banlieues pouvait être construite rapidement, aidant à une transition rapide d'une économie rurale et agricole vers une économie industrielle et urbaine.

De récentes actions gouvernementales dans le domaine des STI — spécifiquement aux É.-U. — sont davantage motivées par le besoin ressenti de sécurité du territoire (Homeland Security). Bon nombre des STI proposés incluent également la surveillance des routes, qui est une priorité pour la sécurité du territoire. Les financements de nombreux systèmes proviennent soit directement d'organisations liés à à la sécurité du territoire, soit avec leur approbation. Les STI peuvent aussi jouer un rôle important dans une évacuation de masse rapide des centres d'affaires urbains en cas d'évènements causant un nombre important de victimes comme des catastrophes naturelles ou d'autres menaces. Ainsi, une grande partie des infrastructures et des planifications impliquées par les STI sont à mettre en parallèle avec les besoins en matière de sécurité du territoire.

Un embouteillage à Pékin
Un embouteillage à Pékin
Une rue de Shanghai
Une rue de Shanghai

Dans les pays en développement, les migrations des personnes des habitats ruraux vers les habitats urbains ont progressé assez différemment. Bon nombre de zones se sont urbanisées sans augmentation significative du parc automobile et sans formation de banlieues. Dans des zones comme Santiago du Chili, une forte densité de population est supportée par un système multimodal de transport avec la marche à pied, la bicyclette, la motos, l'autobus et le train. Seule une frange réduite de la population peut se permettre de posséder une voiture, mais ces automobiles augmentent fortement la congestion des systèmes de transport multimodaux. Elles produisent aussi une pollution de l'air considérable, créent un risque significatif pour la sécurité des personnes et exacerbent les sentiments d'inégalité dans la société.

D'autres parties du monde en voie de développement, comme la Chine, restent largement rurales mais s'urbanisent et s'industrialisent rapidement. Dans ces zones, les infrastructures routières sont développées en parallèle avec la motorisation de la population. De grandes disparités de ressources impliquent que seule une partie de la population peut se motoriser et c'est pourquoi le système de transport multimodal très dense des plus pauvres s'entrecroise avec le système de transport fortement motorisé des plus riches. Dans ces zones, l'infrastructure urbaine se développe rapidement, fournissant une opportunité pour la construction de nouveaux systèmes incluant les STI dès le début de la conception de ces infrastructures.

[modifier] Technologies des transports intelligents

Les technologies utilisées dans les systèmes de transport intelligents varient, allant de systèmes de gestion basiques comme la navigation automobile, les systèmes de gestion des feux, les systèmes de gestion des conteneurs, les panneaux à messages dynamiques, les radars automatiques ou la vidéo-surveillance aux applications plus avancées qui intègrent des données en temps-réel avec retours d'informations de nombreuses sources, comme les informations météorologiques, les systèmes de dégivrage des ponts, etc. De plus, les techniques prédictives sont développées pour permettre une modélisation avancée et une comparaison avec une base regroupant des données historiques de référence. Quelques technologies typiquement implantées dans les STI sont décrites dans les sections qui suivent.

De 1992 à 1995, le secteur des STI était connu sous le nom de systèmes autoroutiers intelligents pour véhicules (de l'anglais Intelligent Vehicle Highway Systems ou IVHS). À cette époque, il était reconnu que toutes les formes de transport pouvaient bénéficier de l'application des technologies de l'information et de la communication (TIC). Cependant, ce terme de technologies de l'information et de la communication n'avait pas encore d'équivalent dans le langage courant. Les leaders mondiaux dans le domaine des systèmes de transport intelligents, ont donc éprouvé à un moment le besoin d'un terme spécifique pour décrire les applications des technologies de l'information et de la communication dédiées aux transports et ont trouvé le néologisme Système de transport intelligent ou STI.

[modifier] Communications sans fil

Aux USA, diverses technologies de communication sans fil ont été proposées pour les systèmes de transport intelligents. Des communications à courte portée (moins de 350 mètres) peuvent être réalisées à l'aide de protocoles IEEE 802.11 ou par DRSC, Dedicated Short Range Communications standard, un protocole dédié aux communications à courte portée pour usage automobile, protocole promu par l'Intelligent Transportation Society of America (Société américaine pour les transports intelligents, une association pour la promotion et la recherche en STI) et le département américain des transports. Théoriquement, la portée de ces protocoles peut être étendue en utilisant des réseaux mobiles ad hoc ou des réseaux à mailles.

Des communications à plus longue portée ont été proposées en utilisant l'infrastructure de réseaux tels que le WiMAX (IEEE 802.16), le GSM, Global System for Mobile Communications ou la 3G.

Les communications à longue portée utilisant ces méthodes sont des technologies déjà bien établies mais à la différence des protocoles à courte portée, elles nécessitent le déploiement d'une infrastructure très extensive et coûteuse. Il n'existe pas non plus de consensus concernant le modèle économique qui doit financer cette infrastructure.

[modifier] Technologies de calcul

De récentes avancées dans l'électronique embarquée ont conduit à disposer dans les véhicules de processeurs informatiques plus performants. Un véhicule type du début des années 2000 aurait entre 20 et 100 modules individuels à base de microcontrôleurs ou de contrôleurs à logique programmable inter-connectés en réseau avec des systèmes d'exploitation non temps réel. La tendance actuelle est d'aller vers quelques modules à base de microprocesseurs un peu plus chers avec une gestion de mémoire hardware et des système d'exploitation en temps-réel. Les nouvelles plate-formes informatiques embarquées permettent l'implantation d'applications logicielles plus sophistiquées, incluant du contrôle de process informatique à base de modélisation, de l'intelligence artificielle et de l'informatique pervasive (ou "informatique omniprésente"). L'intelligence artificielle est probablement la plus importante de ces approches pour les systèmes de transport intelligents.

[modifier] Technologie des capteurs

Les technologies de pointe dans le domaine des capteurs ont permis de fortement accroître les avantages en terme de sécurité et de possibilités techniques des systèmes de transport intelligents à travers le monde. Les systèmes de détection pour les STI peuvent être des systèmes basés sur l'infrastructure, des systèmes basés sur les véhicules ou les deux - à l'exemple des technologies du véhicule intelligent. Les capteurs d'infrastructure sont des dispositifs qui sont installés ou intégrés dans les routes, ou a proximité (immeubles, poteaux ou panneaux, par exemple). Ces technologies de détection peuvent être installées lors des travaux préventifs d'entretien des routes ou par un système mécanique d'injection de capteurs pour un déploiement rapide de ces derniers, intégrés dans la route elle-même. Alors que les capteurs de véhicules sont soit ces dispositifs installés sur ou dans la route, soit des dispositifs disposés dans les véhicules, les nouveaux développements technologiques ont également permis aux téléphones mobiles du conducteur ou des passagers de devenir des sondes de trafic, en fournissant des données flottantes de véhicules.

[modifier] Détection par boucle à induction

Les boucles à induction peuvent être placées sous la chaussée pour détecter les véhicules qui passent sur la boucle en mesurant le champ magnétique créé par le véhicule. Les plus simples des détecteurs comptabilisent le nombre de voitures qui passent au dessus de la boucle pendant un intervalle de temps donné (par exemple 60 secondes, la période standard aux États-Unis), tandis que les capteurs plus sophistiqués estiment également la vitesse, la longueur et le poids des véhicules ainsi que la distance qui les séparent. Les boucles peuvent être placées sur une simple voie ou au travers de plusieurs voies et fonctionnent aussi bien pour des véhicules très lents ou à l'arrêt que pour des véhicules se déplaçant à grande vitesse.

[modifier] Floating Car Data (données flottantes de véhicules) / Floating Cellular Datas (données cellulaires flottantes) FCD

Virtuellement, chaque voiture contient au moins un ou plusieurs téléphones mobiles ou cellulaires. Ces téléphones transmettent leur position de façon régulière au réseau - même s'il n'y a pas de communication vocale établie. Ces téléphones mobiles dans les voitures sont utilisés comme des sondes anonymes du trafic. Quand la voiture bouge, le signal du téléphone mobile bouge également. Il est alors possible de mesurer et d'analyser par triangulation les données fournies par le réseau cellulaire - de manière anonyme - puis de convertir ces données en une information précise sur la circulation automobile. Plus il y a de congestion, plus il y a de voitures, de téléphones et donc de sondes. En centre ville, la distance entre les antennes est plus courte, la précision est ainsi augmentée. Il n'y a pas d'infrastructure spécifique construite le long des routes - seul le réseau de téléphonie mobile est mis en œuvre. La technologie FCD, Floating Car Data (données cellulaires flottantes) offre de grands avantages sur les méthodes classiques de mesure du trafic :

  • des coûts moindres par rapport aux capteurs et aux caméras
  • une meilleure couverture : tous les emplacements et toutes les rues
  • une plus grande facilité de mise en oeuvre : pas de zones de chantier, moins de maintenance des installations
  • une utilisation dans toutes les conditions météorologiques, même en cas de fortes pluies
Icône de détail Article détaillé : Floating Car Data.

[modifier] Vidéodétection des véhicules

La mesure du flux de trafic à base de caméras vidéo est une des autres formes existantes de détection du trafic. Comme les systèmes de détection vidéo ne nécessitent pas d'installer des composants directement à la surface ou dans la chaussée, ce type de système est dit "non intrusif". Les données vidéo, noir et blanc ou couleur, sont transmises à des processeurs qui analysent les changements de caractéristiques de l'image vidéo lorsqu'un véhicule passe. Les caméras sont installées sur des poteaux ou sur des structures adjacentes aux rues. La plupart des systèmes de détection vidéo nécessitent une configuration initiale pour "apprendre" au processeur l'image de fond de référence. Cela implique habituellement de renseigner des mesures connues comme la distance entre les lignes séparant les voies ou la hauteur de la caméra au dessus de la route. Selon la marque et le modèle, un seul processeur de détection vidéo peut détecter le trafic en simultané pour quatre à huit caméras. Les données types en sortie du système de détection vidéo sont, voie par voie, la vitesse et les mesures d'occupation de la voie. D'autres systèmes fournissent des données additionnelles tels les intervalles entre véhicules, la progression du trafic, les véhicules arrêtés et peuvent déclencher des alarmes lorsqu'un véhicule roulant à contresens est détecté.

[modifier] Applications pour les transports intelligents

[modifier] Péage électronique

Un portique de péage à portique à Singapour. Ce portique collecte les péages à partir des balises RFID actives installées dans les véhicules.
Un portique de péage à portique à Singapour. Ce portique collecte les péages à partir des balises RFID actives installées dans les véhicules.
Une balise RFID active utilisée pour le péage électronique
Une balise RFID active utilisée pour le péage électronique

Le péage électronique (en anglais ETC pour Electronic Toll Collection) permet aux véhicules de franchir les péages à la vitesse normale du trafic, réduisant ainsi la congestion aux zones de péage, et d'automatiser la collecte du péage. A l'origine, les systèmes de péage électronique étaient utilisés pour collecter automatiquement le péage mais des innovations plus récentes ont utilisé les péages électroniques pour mettre en œuvre les "zones cordon" à l'entrée des centre-villes ou sur les lignes délimitant des zones soumises à péage.

Jusqu'à ces dernières années, la plupart des systèmes de péage électronique étaient basés sur des dispositifs radio qui se trouvaient dans les véhicules. Ils utilisaient des protocoles propriétaires pour identifier les voitures qui passaient sous un portique placé au dessus de la voie. Plus récemment, il y a eu un mouvement de standardisation des protocoles de péage électronique autour des protocoles de communication dédiées à courte portée qui ont été mis en avant pour la sécurité des véhicules par l'Intelligent Transportation Society of America, par ERTICO et ITS Japan.

Alors que les fréquences de communication et les standards diffèrent de par le monde, il y a eu un large mouvement en faveur de l'intégration d'infrastructure pour les véhicules (VII) autour des fréquences de 5.9 GHz (Wi-Fi 802.11x).

ITS Australia, via son comité national de péage électronique (National Electronic Tolling Committee) représentant toutes les juridictions et les opérateurs de péage routiers du pays, a aussi facilité l'inter-opérabilité des marqueurs de péage en Australie pour les péages routiers à voies multiples et à libre flux.

D'autres systèmes ont été utilisés, comme les étiquettes à code-barre, la lecture automatique de plaques minéralogiques, les systèmes de communications infrarouges et l'identification par étiquettes radio-fréquence RFID.

[modifier] Systèmes de notification d'urgence pour les véhicules

[modifier] Zones cordon

Les "zones cordon" sont utilisées initialement dans des centres urbains où le transport public est une alternative à la conduite en ville. Les conducteurs entrant dans une zone cordon sont soumis à un péage qui dépasse le coût du transport public.

Des zones cordon ont été implantées à Singapour et à Londres (Royaume-Uni) où une taxe spéciale est collectée lorsque l'on entre dans un centre-ville congestionné en utilisant le péage électronique qui lit la plaque minéralogique (par exemple le péage urbain de Londres).

[modifier] Voir aussi

[modifier] Références et liens externes

[modifier] Organisations dans le domaine des STI

[modifier] Activités gouvernementales dans le domaine des STI

[modifier] Informations sur les STI dans les média

[modifier] Fournisseurs de services dans le domaine des STI

[modifier] Services de gestion des STI

[modifier] Développeurs de systèmes pour les STI

[modifier] Groupes de travail dans le domaine des STI

[modifier] Les STI dans le domaine de l'éducation et de la recherche

[modifier] Revues et journaux