L’étrange relation de la chenille processionnaire et la formule mathématique pour éviter les embouteillages

Selon la Direction Générale de la Circulation (DGT), cet été en Espagne, il y aura plus de 94 millions de voyages longue distance, y compris des voyages vers le Portugal et pour traverser le détroit de Gibraltar. En termes simples, l’augmentation du trafic suffit à provoquer des embouteillages estivaux. Mais le problème ne semble pas résider uniquement dans la capacité de la route, ce que les ingénieurs de la circulation ont toujours considéré comme l’une des deux variables classiques dans la génération d’effondrements de routes.

La seconde est la présence d’un élément perturbant la vitesse, comme un changement de pente, un virage ou un accident. Cependant, ces deux variables sont de plus en plus remises en question, car l’ajout d’une voie supplémentaire sur les routes, comme cela se produit sur les autoroutes américaines, devrait résoudre les problèmes au lieu de les aggraver, comme cela se produit.

Dans les facultés de génie civil, les problèmes ont été résolus uniquement en pensant à l’automobile, en comptant le flux de véhicules plutôt que de personnes, ce qui a changé avec l’arrivée d’autres systèmes, comme les bus de grande capacité ou les véhicules de transport personnels. On estime que sur une route conventionnelle, environ 2 000 personnes peuvent passer en voiture, mais 40 000 en bus.

Il est important de concevoir le flux de circulation comme s’il s’agissait d’un liquide, à la différence près que ce sont les conducteurs qui ont le pouvoir de choisir leur propre chemin et qu’ils ont tendance à prendre les décisions les plus avantageuses pour eux-mêmes. conduire, cela signifie arriver à destination le plus tôt possible, même si cela peut entraîner des embouteillages pour tout le monde.

Décrypter le problème des embouteillages est une question étudiée depuis des décennies, et pour cause : le résoudre serait non seulement bénéfique pour un problème mondial, mais pourrait également être extrêmement lucratif. C’est pourquoi de nombreuses entreprises se sont tournées vers cette solution. Ceci, en particulier les « start-ups » qui s’engagent dans le développement technologique pour résoudre les routes saturées grâce à l’analyse des données. Les sociétés israéliennes Mobi et Mobileye en sont des exemples. Le premier d’entre eux vise à installer des capteurs sans fil dotés de panneaux solaires pour prédire avec l’intelligence artificielle où se produiront les embouteillages sur les routes.

La seconde développe un système de taxi autonome et a été rachetée par Intel en 2017 pour 15 milliards d’euros.

Changement de paradigme

Cependant, il convient de se demander si les véhicules autonomes vont résoudre les embouteillages, du moins de la manière dont leurs développeurs prétendent qu’ils seront capables de le faire. De la société espagnole Impact Ware, responsable du logiciel d’ingénierie du trafic Wavedriving, ils sont sceptiques quant à la conduite robotisée. Son directeur technologique, Óscar Melchor, souligne que le principal problème des véhicules autonomes est qu’ils ont été développés pour imiter le comportement actuel des conducteurs, ce qui est responsable de la génération de embouteillages sur les routes. Les machines Mobileye apprennent comme les gens font pour obtenir leur permis : elles regardent ce qui se trouve devant le véhicule, sans considérer que chaque voiture affecte – et amplifie – le comportement de ceux qui se trouvent derrière elles.

C’est ce qui provoque ce que l’on appelle des « brouillages fantômes », un phénomène dans lequel un retard se produit sans raison apparente. La réalité est que si le premier véhicule d’un convoi réduit sa vitesse, cela peut produire un effet domino qui finit par arrêter un autre véhicule, plusieurs voitures derrière lui, et créer un obstacle sur la route qui paralyse la circulation “Lorsqu’un conducteur s’arrête. il retire son permis, ils n’expliquent pas comment se forment les embouteillages ni comment y faire face”, explique Melchor. «Mais apprenez à conduire en gardant une distance de sécurité et en essayant d’atteindre votre destination le plus rapidement possible.

Il est donc mathématiquement impossible qu’ils ne se produisent pas. L’entreprise soutient que la solution aux embouteillages repose sur quatre maximes : maintenir une vitesse moyenne élevée pour arriver tôt ; garder une distance de sécurité ; Recherchez l’efficacité de la consommation de carburant grâce à une vitesse constante et n’utilisez pas plus d’asphalte que nécessaire. Pour ce faire, ils ont développé un cours via un simulateur qui permet d’enseigner la conduite en tenant compte de ces variables à l’aide de trois concepts : premièrement, chaque voiture est un feu de circulation – vert si elle roule, orange si elle freine et rouge si elle est. arrêté-; deuxièmement, non seulement notre voiture roule, mais aussi tous ceux qui nous suivent ; et enfin, la distance avec la voiture de devant doit être conçue comme une variable. Il y a une partie inviolable qui est la distance de sécurité de deux secondes, mais il y a une autre variable, qui permet de maintenir une vitesse constante, même si le véhicule qui précède freine.

S’il est effectué correctement, ce type de conduite – qu’on appelle inertielle – annule les effets d’amplification par rapport aux voitures suivantes et est capable d’éviter les embouteillages. Impact Ware l’a déjà testé en 2017, lorsqu’ils ont résolu un embouteillage sur l’autoroute A-42, entre Madrid et Tolède, grâce à un chauffeur qui avait suivi leur cours. Bien sûr, pour que ce système fonctionne, il est nécessaire. que le conducteur autant de personnes que possible puissent contrôler votre voiture. Pour cette raison, ils réalisent déjà des formations encadrées dans la prévention des risques professionnels. Un exemple est la compagnie de bus Alsa, qui a réalisé un test pilote auprès de 100 de ses chauffeurs.

Les résultats sont encourageants, selon son directeur de la formation opérationnelle, Antonio Fernández. “Il est encore tôt pour en constater les effets, mais on nous a dit qu’ils étaient plus détendus en période de forte densité, ce qui les rend plus sûrs”, a-t-il déclaré.

L’exemple des animaux

Les exemples d’efficacité de conception utilisés en ingénierie humaine, connus sous le nom de biomimétisme, abondent dans le monde naturel. C’est le cas du train à grande vitesse japonais, dont la conception remonte au bec du martin-pêcheur ; ou encore les pales des éoliennes, inspirées des formes douces des queues de baleine ou de l’ingénieux système de régulation de température des termites, qui a permis la création d’immeubles de bureaux au Zimbabwe n’ayant pas besoin de climatisation.

Pour la circulation, la chenille processionnaire joue un rôle intéressant, ayant inspiré la solution Wave Driving d’Impact Ware. L’entreprise espagnole a développé un programme qui permet d’enseigner une manière plus sûre et plus efficace de conduite inertielle qui élimine les embouteillages. L’inspiration est venue à son directeur technologique, Óscar Melchor, lorsqu’il a découvert que ces animaux se déplaçaient en convoi à travers les vagues, dirigés par le premier d’entre eux et synchronisés à la perfection, ce que font tous les développeurs de systèmes de conduite autonome pour voitures.

Melchor a commencé à étudier les fourmis, car a priori il semble qu’elles aient aussi un trafic bien résolu dans leurs fourmilières, mais elles présentent deux problèmes qui ne s’appliquent pas aux véhicules : d’une part, lorsqu’elles se déplacent, elles le font toujours à leur vitesse maximale . En revanche, ils communiquent par contact, deux facteurs qui ne seraient pas sécuritaires pour conduire.

En analysant les chenilles, l’ingénieur s’est rendu compte qu’elles étaient capables de s’arrêter en quelques millisecondes lorsqu’elles rencontraient un obstacle et qu’elles communiquaient par vagues. Tout mouvement peut s’exprimer sous forme d’ondes et c’est leur amplification qui provoque les embouteillages sur la route. C’est pourquoi il estime que nous devons apprendre à nous comporter comme des invertébrés lors des épisodes de forte densité sur la route.

Cette conception de l’importance des véhicules ultérieurs est l’une des clés qu’ils mettent en œuvre dans leurs tests de véhicules autonomes. La propulsion inertielle d’Impact Ware est déjà testée dans des universités en Italie et aux États-Unis et l’entreprise espère atteindre des systèmes plus généralisés. Jusqu’à présent, leurs cours ont montré que les conducteurs qui appliquent leurs techniques sont plus efficaces en matière de vitesse et de consommation d’essence, qu’ils anticipent les distances nécessaires et que leur espace de sécurité est plus homogène, tant devant que derrière.