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Réguler le trafic routier avec la commande sans modèle

A l’occasion de notre prochain X-Novation Talks sur la commande sans modèle, nous avons abordé le sujet de la régulation du trafic routier avec Thomas Lheureux, chef de cellule Mobilité Intelligente à la DIRN (Direction Interdépartementale des Routes Nord) et avec Michel Fliess et Cédric Join, les deux chercheurs inventeurs de la commande sans modèle.


Réguler le trafic routier grâce à l’innovation

Au sein de la DIRN, la cellule Mobilité Intelligente gère les projets innovants concernant la gestion de trafic sur les axes routiers du Nord. Notre objectif est d’essayer de limiter au maximum la congestion sur l’agglomération lilloise. Chaque jour, ce sont 5 millions de déplacements qui sont comptabilisés au sein de la Métropole Européenne de Lille, explique Thomas Lheureux.

Pour atténuer les congestions, la régulation du trafic est actuellement la meilleure solution. Plusieurs actions sont utilisées pour réguler le trafic : la régulation dynamique de vitesse à travers des panneaux à messages variables, le routage, l’information des conducteurs et le contrôle d’accès. Cette dernière action semble être la plus prometteuse, car elle agit sur les débits d’entrées des bretelles pour maintenir les densités du trafic sur la voie principale sous une certaine valeur critique.

Les autoroutes du Nord utilisent les panneaux dynamiques et le contrôle d’accès pour réguler le trafic routier. Les deux systèmes nous apportent des résultats satisfaisants, précise Thomas Lheureux.

La stratégie ALINEA

Dans un premier temps, la DIRN a expérimenté la stratégie ALINEA sur l’autoroute A25, un outil de régulation d’accès isolé sur des autoroutes urbaines et périurbaines. Il a cependant été abandonné en 2015 au profit de la commande sans modèle.

Bien que facile à paramétrer, la stratégie ALINEA avait 2 problèmes majeurs pour l’A25. Le premier était la mise en marche de la régulation d’accès non pas à cause d’une congestion mais du fait de la détection de phénomènes de stop and go ou de freinages d’urgence. Le second était le changement de la durée du feu vert, très brusque. Pour ces raisons, la DIRN a privilégié la commande sans modèle sur l’A25 et sur d’autres autoroutes : l’A22 et prochainement l’A1.

 

L’utilité de la commande sans modèle

La commande sans modèle a été inventée par Michel Fliess et Cédric Join, chercheurs respectivement à l’École polytechnique et à l’Université de Lorraine. Si cette théorie en automatique a de nombreux usages, c’est de son application au trafic routier dont nous allons d’abord parler.

En effet, la commande sans modèle est idéale pour réguler l’accès autoroutier et décongestionner le réseau routier, en particulier aux heures de pointe. Elle fournit une excellente régulation via des feux de signalisation sur le débit d’entrée de la bretelle. Ce contrôle d’accès peut être implanté de façon locale et isolée ou coordonné à d’autres bretelles d’autoroute simultanément.

Le premier feu intelligent a été mis en service sur l’autoroute A25 en août 2015, raconte Thomas Lheureux. Le système s’active aux heures de pointe, généralement le matin entre 6h30 et 10h. Le feu de signalisation est contrôlé de façon dynamique. La commande sans modèle détermine la durée du feu vert en fonction du débit sur l’autoroute et de l’occupation de la bretelle, afin de ne pas la bloquer. Le feu rouge dure entre 5 et 30 secondes pour ne pas immobiliser trop longtemps les usagers sur la bretelle tout en limitant la congestion de l’autoroute.

Depuis 2015, la mise en place du feu intelligent de l’A25 en complément de la régulation dynamique de vitesse a porté ses fruits : en moyenne, les usagers économisent 6 minutes sur leur temps de trajet de 30 minutes, entre 6h30 et 10h.

Forte de ces résultats, la DIRN a fait installer le même système sur l’A22 en direction de Tourcoing et 3 nouveaux contrôles d’accès devraient être installés sur l’A1 entre Paris et Lille.

La commande sans modèle a été aussi mise en œuvre pour l’automobile, les drones, les barrages hydroélectriques (prix 2010 de l’innovation décerné par l’X), la climatisation des serres, le traitement des eaux usées, … Elle est le produit phare de l’entreprise AL.I.E.N. (Algèbre pour l’Identification & l’Estimation Numériques), jeune pousse associé à l’X et à l’Université de Lorraine, créé par Michel Fliess et Cédric Join. Cette technologie a aussi été abondamment utilisée à l’étranger. Contentons-nous, ici, de mentionner les réseaux intelligents (USA), les lasers (USA), les exosquelettes (Chine), les batteries (Chine), les ferries (Chine), les marées artificielles (Italie), ...

 

La lutte contre les embouteillages sur l’autoroute A1

Si le temps de trajet est amélioré sur l’A25, ce n’est pas encore le cas sur l’A1, dans le secteur Templemars-Seclin-Vendeville. Fréquemment saturée, la Métropole Européenne de Lille a voté un plan d’actions en décembre 2019 afin de décongestionner le secteur. 

 5 mesures ont été adoptées pour améliorer le trafic routier :

→ la création d’un demi-échangeur au niveau de Templemars, pour relier l’autoroute A1 et la RM 952 ;

→ la gestion dynamique de la circulation grâce au contrôle d’accès et aux panneaux à message variable pour la limitation dynamique de la vitesse ;

→ le renforcement du réseau d’itinéraires cyclables sur le secteur, de part et d’autre de l’autoroute A1 ;

→ les modifications des voies existantes au niveau de l’échangeur de Seclin pour sécuriser la circulation et l’améliorer sur la RM 549 ;

→ la création d’un nouveau tronçon de voirie entre la RM 952 et le parc d’activités Seclin-Epinette.

Une voie de l’autoroute A1 devrait également être réservée au covoiturage, ajoute Thomas Lheureux.

X-Novation Talks : la commande sans modèle

Vous souhaitez en savoir plus sur la commande sans modèle et ses applications au trafic routier ? Les innovations liées à la mobilité ? Alors ne manquez pas notre X-Novation Talks sur le sujet, qui aura lieu le mardi 29 juin de 12h30 à 14h00 en ligne.

En plus de Thomas Lheureux, responsable de la cellule Mobilité Intelligente de la DIRN, vous aurez le plaisir d’échanger avec Michel Fliess, directeur de recherche émérite au CNRS et fondateur d’ALIEN ; Cédric Join, professeur au Centre de Recherche en Automatique de l’Université de Lorraine - CNRS et fondateur d’ALIEN ; et Sylvie Tonda-Goldstein, responsable des partenariats à la Direction de l'Entrepreneuriat et de l'Innovation de l'X, et directrice de la filiale FX-Conseil de valorisation des résultats de la recherche.

 

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