Nul doute que l'émergence des véhicules connectés et autonomes (CAV) aura des effets nouveaux et passionnants sur les modèles et les modes de transport, mais lorsqu'il s'agit de mesurer ces effets, l'avenir devient un peu plus flou.

Comment ces technologies pourraient-elles affecter la façon dont les gens se déplacent et comment l'énergie sera utilisée ? Vont-ils conduire les gens à passer plus de temps sur la route ou moins ? Comment vont-ils modifier la façon dont nous consommons le carburant, le temps que nous passons sur la route, ou la quantité de trafic sur nos routes?

Pour répondre à de telles questions, et comprendre la mobilité future, des chercheurs du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) déploient des outils avancés de modélisation et de simulation. Et dans un projet collaboratif de trois ans, soutenu par le consortium de mobilité SMART (Systems and Modeling for Accelerated Research in Transportation) du DOE, Les chercheurs d'Argonne utilisent ces outils pour prédire l'impact des CAV sur l'énergie et la mobilité dans les zones métropolitaines.

« Notre objectif est d'acquérir une compréhension au niveau du système de la façon dont le transport évolue, y compris comment les différents modes de transport interagissent, les décisions prises par les voyageurs qui sous-tendent ces interactions, et comment l'automatisation affecte tout cela, " a déclaré Joshua Auld, ingénieur en transport informatique chez Argonne. " Ce niveau de compréhension fournira des informations pour aider les villes à mieux planifier et s'adapter aux futurs changements de transport. "

Le travail d'Argonne fait avancer la mission du consortium SMART d'accroître notre compréhension des impacts qui découleront des futurs systèmes de mobilité. Les collaborateurs du projet comprennent l'Université de l'Illinois à Chicago, l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, Université A&M du Texas, l'Université du Michigan, L'université de Carnegie Mellon, l'Université de Washington, Université George Mason, ainsi que plusieurs villes et agences de planification.

Modélisation et simulation

Maintenant deux ans dans leur projet, Auld et ses collègues ont développé un modèle pour représenter l'adoption de CAV partiellement et entièrement automatisés à différents niveaux de pénétration du marché, en utilisant des prédictions basées sur le coût et la volonté de payer d'un individu. Les chercheurs ont intégré ce modèle, ainsi qu'un modèle de flux de trafic pour les CAV, dans la plate-forme POLARIS (Planning and Operations Language for Agent-based Regional Integrated Simulation), Simulateur du système de transport d'Argonne.

POLARIS simule la mobilité et les flux de trafic en prédisant le comportement individuel des « agents, " qui peut représenter des personnes, ménages et organisations. Il analyse comment des millions de ces agents interagissent et prennent des décisions sur l'utilisation de l'automobile, Vélos, transit, etc. À son tour, ces décisions affectent le système de transport dans son ensemble. Les chercheurs ont utilisé POLARIS pour simuler les impacts sur la mobilité et les flux de déplacements de ces différents scénarios.

Pour compléter leurs analyses POLARIS et mesurer les effets énergétiques, les chercheurs ont utilisé l'outil Autonomie d'Argonne. Autonomie est l'outil leader de l'industrie pour prédire la consommation de carburant des véhicules actuels et futurs. Pour leur analyse, les chercheurs se sont appuyés sur Autonomie pour mesurer l'impact des VCA sur la consommation d'énergie.

Quantifier les impacts énergétiques et de mobilité

Pour quantifier les impacts sur la mobilité et l'énergie de l'adoption du CAV, les chercheurs ont pris en compte un certain nombre de mesures interdépendantes. Parmi eux figurent les changements dans les kilomètres parcourus par les véhicules (VMT), valeur du temps de trajet (VOTT), l'encombrement et la consommation d'énergie.

La valeur du temps de trajet mesure la charge perçue du temps passé à voyager, l'hypothèse étant que, plus la charge du temps de trajet est faible, plus un individu est prêt à voyager sur la route.

« Nous avons considéré le VOTT comme un facteur critique affectant à la fois la mobilité et l'énergie car, ne plus avoir à supporter le fardeau de la conduite, Les conducteurs de CAV peuvent choisir de passer plus de temps sur la route, sachant qu'ils peuvent utiliser leur temps de trajet pour faire autre chose, activités productives, ", a déclaré Aymeric Rousseau, responsable de la simulation des véhicules et de la mobilité chez Argonne. "Nous nous sommes concentrés sur la compréhension de l'impact du VOTT sur la mobilité et l'énergie pour différentes technologies de véhicules et comportements de consommation."

"Globalement, notre recherche a révélé que les personnes ayant accès à des CAV partiellement automatisés ont tendance à faire des trajets plus longs, à mesure que la valeur du temps de trajet diminuait, et le conducteur a été soulagé de l'accent mis sur la conduite. Nous avons également vu la congestion augmenter dans certains scénarios, " A déclaré Auld. "Nous avons également constaté des changements dans la consommation de carburant, y compris une augmentation de la consommation de carburant à mesure que la pénétration du marché CAV augmentait, avec l'augmentation du VMT."

Étapes futures

Améliorer leur capacité à représenter et analyser les interactions complexes affectant le transport et la mobilité, les chercheurs travaillent à améliorer POLARIS et Autonomie pour mieux prendre en compte les choix technologiques CAV (comme les différents niveaux d'automatisation) et leurs impacts sur le flux de trafic. Ils étudient également les nouvelles technologies de mobilité, comme les sociétés de réseau de transport et les services d'autopartage.

« Nos approches de modélisation et de simulation sont vitales pour anticiper les besoins de transport et d'énergie de notre nation. En continuant à améliorer ces outils et techniques, nous serons mieux équipés pour fournir des outils et des solutions qui répondent aux besoins futurs, ", a déclaré Rousseau.

Ce travail est parrainé par le DOE Vehicle Technologies Office (VTO) dans le cadre du consortium de laboratoires de mobilité Systems and Modelling for Accelerated Research in Transportation (SMART), une initiative du programme Energy Efficient Mobility Systems (EEMS). David Anderson, un responsable du programme de l'Office de l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables (EERE) du DOE, joué un rôle important dans l'établissement du concept du projet, faire progresser la mise en œuvre et fournir des conseils continus.