Le covoiturage avec des véhicules autonomes pourrait améliorer les villes de plusieurs manières. Singapour joue un rôle de pionnier, travailler avec des chercheurs de l'ETH pour explorer le potentiel de la personnalisation, transports publics électrifiés et automatisés.

L'avenir de la mobilité se mesure en jalons :en février, La filiale de Google Waymo a annoncé que sa flotte de voitures autonomes avait parcouru plus de 8 millions de kilomètres sur la voie publique. Cela est venu peu de temps après l'annonce d'Uber qu'il avait parcouru 3 millions de kilomètres de conduite autonome. Si l'industrie réussit, alors nous partagerons bientôt toutes nos rues avec des véhicules contrôlés par des algorithmes au lieu de conducteurs. Mais est-ce un scénario réaliste ? Ou simplement une vision teintée de rose d'un avenir axé sur la technologie ?

Nous avons demandé à l'un des plus grands experts dans ce domaine, le chercheur italien Emilio Frazzoli, Professeur de systèmes dynamiques et de contrôle à l'ETH Zurich depuis octobre 2016. « Tout dépend du niveau de mobilité autonome que vous avez en tête, », répond-il. « Je dirais qu'il faudra encore au moins 15 ans avant de pouvoir acheter une voiture autonome chez un concessionnaire. Mais si vous voulez dire un type de covoiturage limité, alors c'est déjà en train de se produire." En fait, ce dernier concept est au cœur des propres recherches de Frazzoli. Mi-2018, la société de covoiturage Lyft a lancé un service sur le Strip de Las Vegas qui permet à quiconque de réserver l'une des 30 BMW via son application. Les voitures sans conducteur sont contrôlées par des algorithmes développés par la société de technologie automobile Aptiv, qui a acquis NuTonomy – la start-up fondée par Frazzoli – en octobre 2017.

Repenser la mobilité urbaine

Avant de rejoindre l'ETH, Frazzoli a passé dix ans en tant que professeur au prestigieux MIT de Boston. Les systèmes autonomes – initialement des avions et des drones – ont été au centre de son travail dès le départ. "Le côté technique était généralement plutôt cool, mais cela ne faisait pas grand-chose pour aider à résoudre les défis auxquels la société est confrontée. » En 2009, il s'est retrouvé à réfléchir à une question fondamentale :« À l'époque, le principal argument pour mener des recherches sur les voitures autonomes était l'idée qu'elles rendraient la circulation routière plus sûre. » Tout en reconnaissant la véracité de cette déclaration, au moins à long terme, Frazzoli s'est rendu compte qu'il y avait potentiellement un bien plus grand, bénéfice à moyen terme de repenser complètement la question de la mobilité individuelle des citadins.

"L'objectif de mon groupe de recherche est une forme de mobilité qui combine la commodité d'une voiture privée avec la durabilité des transports publics." En d'autres termes, une sorte d'Uber, mais sans conducteur et donc beaucoup plus économique et disponible. De plus, grâce à l'électrification et à une meilleure utilisation des capacités, une solution qui offre une consommation d'énergie et des émissions de CO2 nettement inférieures. À l'heure actuelle, les gens utilisent des voitures privées, en moyenne, seulement 5 pour cent du temps, ce qui signifie que les voitures passent les 95 pour cent restants du temps au ralenti dans les parkings et les garages ou dans la rue. Cela n'a aucun sens en termes de durabilité, le développement urbain ou l'efficacité des ressources.

la start-up de Frazzoli, NuTonomy, qui développe des logiciels de contrôle pour véhicules autonomes, a commencé à élaborer des plans pour tester des voitures autonomes à Singapour en 2014. À peu près à la même époque, le professeur a publié un article dans lequel il a enquêté sur le remplacement de tous les véhicules privés de la cité-État de 719 kilomètres carrés par des véhicules partagés, les véhicules autonomes affecteraient les volumes de trafic. Ses résultats ont montré que les besoins de mobilité de l'ensemble de la population de Singapour pouvaient être satisfaits avec quelque 40 pour cent des véhicules (350, 000 au lieu de 800, 000).

Un an plus tard, Le Premier ministre Lee Hsien Loong a dévoilé sa vision d'un « futur car-lite » basé sur les véhicules autonomes, l'expansion des transports publics et la promotion de la circulation lente comme la marche et le vélo. Avec 5,5 millions d'habitants et une densité de population de 7, 697 habitants au kilomètre carré – contre 203 pour la Suisse – Singapour est plus dépendante de transports efficaces que toute autre grande agglomération.

C'est pourquoi Singapour a passé des années à essayer de réprimer la demande de voitures particulières en imposant des taxes élevées et en facturant jusqu'à 70, 000 dollars pour les certificats d'admissibilité requis pour posséder un véhicule. Plus de 10 entreprises testent actuellement leurs systèmes dans une installation d'essai de deux hectares à l'Université technologique de Nanyang, dans la partie ouest de l'île de Singapour. Et des plans sont déjà en place pour exploiter les premiers bus autonomes en dehors des heures de pointe dans trois des banlieues de la ville à partir de 2022.

Simulation de transformation

Pieter Fourie travaille dans un bureau ensoleillé au sixième étage de la tour CREATE, un bâtiment entouré de feuillage vertical à l'Université nationale de Singapour (NUS). Ici, il mène des recherches sur les villes du futur pour le compte du laboratoire Future Cities de l'ETH Zurich. Fourie dirige le projet Engager la mobilité, qui a réuni autorités gouvernementales et universités lors d'un atelier préliminaire en juillet 2017. L'objectif était de définir les conditions de base nécessaires à la mise en œuvre à l'échelle de la ville, mobilité à la demande avec des voitures et des bus autonomes.

Les chercheurs ont utilisé les résultats de l'atelier pour formuler des questions de recherche clés telles que :que faisons-nous avec l'offre actuelle de places de stationnement si la majorité des véhicules sont constamment sur la route ? Avons-nous besoin de redéfinir le tracé de nos routes ? Et quel effet sera automatisé, les transports électrifiés ont sur les transports publics existants, besoins énergétiques et sécurité ?

Fourie explore ces problèmes et d'autres similaires à l'aide de la plate-forme de simulation MATSim développée par un groupe dirigé par le professeur Kay Axhausen de l'Institut pour la planification et les systèmes de transport de l'ETH Zurich. MATSim est basé sur des agents, ce qui signifie que la simulation est guidée par le comportement d'agents individuels plutôt que par des règles globales. « Sur la base des données démographiques les plus récentes de Singapour, nous modélisons une population synthétique la plus proche possible de la vraie, " dit Fourie.

Au sein de cette population, chaque agent individuel présente un certain comportement de mobilité et a une destination spécifique basée sur des données de trafic réelles. Fourie est maintenant au stade de bricoler avec les conditions sous-jacentes, y compris le nombre de véhicules utilisés, leur taille, les temps d'attente maximum autorisés pour les passagers, la disponibilité des places de stationnement et la diversité des flux de circulation. Il laisse ensuite libre cours à la population synthétique sur la simulation pendant 24 heures. Le système évalue automatiquement l'efficacité avec laquelle les agents individuels ont pu atteindre leurs destinations dans chaque scénario.

À l'heure actuelle, L'équipe de Fourie programme ce genre de simulations pour le secteur riverain de Tanjong Pagar, un quartier d'environ 2 kilomètres carrés dans la partie ouest de Singapour. Ce site est actuellement en cours de conversion d'un terminal à conteneurs en une zone résidentielle et commerciale. Fourie en a déjà simulé plus de 200, 000 voyages dont 60, 000 agents individuels. Cela comprenait le calcul de la taille de la flotte de véhicules autonomes et du nombre de kilomètres que les véhicules devraient parcourir pour atteindre un niveau de service équivalent dans trois typologies de rues différentes.

Les chercheurs ont également simulé quatre stratégies de stationnement différentes pour une flotte de 4, Véhicules 10 et 20 places. Les résultats préliminaires suggèrent que le système de transport est le plus efficace si les véhicules partagés sont autorisés à se garer dans la rue lorsqu'ils cessent de recevoir des demandes de ramassage. C'est vrai même s'il s'agit de réduire temporairement la capacité de la chaussée d'une voie. Les résultats des chercheurs suggèrent également qu'avoir moins, mais d'autant plus grand, Les stations de prise en charge et de débarquement ont un impact favorable sur la fluidité du trafic en réduisant les détours que les voitures doivent emprunter pour récupérer les passagers. Les stations doivent également être suffisamment grandes pour accueillir différentes tailles de véhicules. Fourie espère que ce genre de simulations sera opérationnel pour toute l'île dès l'année prochaine.

Dilemmes de prise de décision

Malgré ces développements rapides à Singapour et les services naissants mis en ligne à Las Vegas, Emilio Frazzoli voit encore beaucoup de défis à venir, surtout quand il s'agit de faire face à des environnements chaotiques. "Nous ne savons toujours pas exactement comment les véhicules autonomes devraient se comporter dans la circulation, " il dit, expliquant que cela implique des dizaines de dilemmes décisionnels qui font partie intégrante des situations de circulation quotidiennes. Par exemple, une voiture autonome doit-elle franchir une double ligne afin d'éviter une éventuelle collision ? Et si un usager de la route innocent est blessé à la suite d'une manœuvre destinée à sauver un conducteur fautif d'un accident mortel ? Ce sont les types de décisions qui doivent être définies lors de la programmation des algorithmes de contrôle. L'un des principaux axes de la recherche actuelle de Frazzoli est donc les « règles » qui devraient être utilisés pour hiérarchiser ces divers critères de prise de décision dans les algorithmes de contrôle. Au sommet de la hiérarchie se trouvent des règles conçues pour assurer la sécurité des usagers de la route. En bas, des règles conçues pour améliorer le confort des passagers.

Dans un article récent, Frazzoli et son équipe ont estimé qu'il faudrait 200 règles dans 12 groupes hiérarchiques pour préparer les véhicules à tous les scénarios possibles, y compris des règles de faible priorité telles que ne pas effrayer les animaux au bord de la route. Frazzoli estime que le moment est venu d'ouvrir un débat public plus large sur la conduite autonome :"Le codage des règles de sécurité et de responsabilité n'est pas quelque chose que nous devrions simplement laisser entre les mains d'ingénieurs travaillant pour des entreprises privées". Finalement, il argumente, il est dans l'intérêt de tous d'intégrer nos nouvelles, conducteurs virtuels dans le trafic urbain aussi facilement que possible - un peu comme nous le faisons avec les nouveaux conducteurs humains, mais avec des niveaux de sécurité plus élevés, la prévisibilité et l'efficacité qu'offrent les véhicules autonomes.