SI SPECIAL ETE 97

le techno-quotidien

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L'ordinateur, ange gardien des autoroutes?

Jean-Pierre Leyvraz, e-mail: Jean-Pierre.Leyvraz@cigc.dgc.epfl.ch,
EPFL-DGC, Centre informatique

Pris dans la nasse autoroutière

Vous est-il déjà arrivé d'être coincé par un accident sur une autoroute? Alors que vous rouliez sans souci, vous arrivez droit sur un bouchon imprévu; vous devez freiner énergiquement en espérant bien que ceux qui vous suivent feront de même. Et vous voilà prisonnier sans savoir pour combien de temps.

Cette mésaventure peut vous arriver même en l'absence d'un véritable accident. Un incident relativement anodin (une panne de véhicule ou quelques pierres tombées sur la chaussée) peut, tout comme un accident sérieux, incommoder un grand nombre d'usagers, voire même provoquer des collisions en chaîne.

En cas d'incident à l'aval, une information préventive vous aurait permis de quitter à temps l'autoroute; ou au moins de ralentir ou de changer de voie. Mais pour cela, il faudrait que les instances de contrôle (en général la police):

Fig. 1- Le PCC de l'autoroute de contournement de Genève

Avertir la police le plus tôt possible

Le poste de contrôle doit pouvoir agir très rapidement. C'est évident en cas d'accident: une minute de trop peut être fatale à la victime. Même en cas d'incident bénin il faut faire vite: si une autoroute avec un débit entrant de 3'600 véhicules à l'heure n'arrive plus à écouler que la moitié de ce trafic, au bout de 5 minutes on a déjà un bouchon de 150 voitures.

La centrale de police peut être alertée notamment par des équipes de policiers patrouillant sur l'autoroute ou par des appels d'automobilistes recourant aux bornes téléphoniques ou à leur téléphone mobile (NATEL). Mais on ne peut pas mettre des patrouilles partout. Quant aux appels d'usagers, on pourrait ne pas en recevoir du tout en cas d'incident mineur. Un système d'alerte automatisé est donc le bienvenu; il peut permettre de suppléer aux appels manquants ou, tout simplement, d'avoir une longueur d'avance en matière d'information.

Les «boucles» dans la chaussée

Les premiers systèmes de détection automatique d'incidents se sont basés sur des boucles d'induction électromagnétique, noyées dans la chaussée. Le principe de ces boucles qu'on peut voir aux abords de certains carrefours est le suivant: elles lancent une impulsion électrique à chaque fois qu'un véhicule comportant des parties métalliques leur passe dessus. Si on les connecte à un ordinateur, on peut, selon le programme mis en place pour interpréter ces impulsions, provoquer diverses actions, par exemple obtenir des comptages de trafic ou donner le vert à un véhicule se présentant à un carrefour.

Mais on peut aussi utiliser les boucles pour détecter indirectement les incidents sur les autoroutes. Avec une série de boucles distantes de quelques centaines de mètres ou de quelques kilomètres, le programme compare ce qui se passe à chaque boucle et, selon le résultat de ces tests, déclenche une alarme.

On peut par exemple, aux heures de forte circulation, examiner le taux d'occupation des boucles, c'est-à-dire le pourcentage du temps pendant lequel elles sont activées par un véhicule. Supposons qu'un incident occasionne un embouteillage; un bouchon se créera; les véhicules mettront donc beaucoup de temps à passer sur la boucle en amont, d'où un taux d'occupation élevé; en aval au contraire le petit nombre de véhicules ayant pu franchir l'obstacle roulera vite et le taux d'occupation sera donc faible. C'est sur cette constatation que se base un des tests les plus classiques, l'algorithme californien. Il déclenche une alarme lorsqu'on a une chute brusque de l'occupation en aval, accompagnée d'une forte différence d'occupation entre amont et aval. Ce test est notamment utilisé sur l'autoroute de contournement de Genève. Il existe actuellement de nombreux tests, plus ou moins compliqués, qui peuvent être utilisés conjointement pour affiner le diagnostic.

Cependant, lorsque le trafic est faible, comme en pleine nuit, il faut utiliser d'autres méthodes, car même des accidents sérieux peuvent ne provoquer aucun bouchon. On peut utiliser des programmes qui comptent les véhicules entrés sur un tronçon pour vérifier si tous en ressortent au bout d'un certain temps.

Au lieu d'une boucle aveugle, une caméra qui compte...

Fig. 2 - Sur le contournement de Lausanne (Photo: Inst.de Recherches Robert Bosch SA)

Avec les progrès de l'informatique, on a commencé à remplacer les boucles électromagnétiques par des caméras vidéo (en général en noir et blanc pour des raisons de prix). On installe par exemple la caméra sur un pont de l'autoroute. Le programme décode les images vidéo. Il se concentre sur des pseudo-boucles, c'est-à-dire sur des rectangles définis à la souris par sélection de parties de l'image. Au lieu d'enregistrer des impulsions électriques, il évalue le niveau de gris moyen de ces pseudo-boucles. Autrement dit, il examine si les rectangles sont en moyenne plus clairs ou plus sombres que la chaussée, auquel cas cela signifie qu'un véhicule passe sur la pseudo-boucle.

Le remplacement des boucles dans la chaussée par des caméras avec pseudo-boucles présente des avantages:

Mais la fiabilité n'est pas encore aussi élevée qu'avec des boucles, car on est confronté à des problèmes que celles-ci ne connaissent pas. Notamment:

Des autoroutes sont déjà équipées de tels systèmes de caméras; c'est par exemple le cas du contournement d'Anvers. Dans le cadre d'un projet européen, le Centre Informatique du Génie Civil de l'EPFL a testé certains de ces systèmes sur l'autoroute de contournement de Lausanne.

...et une caméra qui voit

Si l'on dispose de suffisamment de caméras pour couvrir tout le tronçon, on peut utiliser un programme qui traite les images pour y «voir» les incidents. L'idée générale est la suivante: un incident se manifeste le plus souvent par «quelque chose» qui reste immobile sur la chaussée (véhicule accidenté ou en panne, pierres tombées, cargaison échappée d'un véhicule, tache d'huile, etc.). Par exemple le programme utilisé dans le tunnel du Grand-Saint-Bernard découpe l'écran en 6 zones et compare, zone par zone, 3 images: la dernière, l'avant-dernière et une image de référence correspondant à l'état normal quand il n'y a pas de véhicules. Si les 2 images les plus récentes ne présentent pratiquement aucune différence, de deux choses l'une: ou bien elles coïncident avec l'image de référence, ce qui veut dire que la route est vide, ou bien elles en diffèrent; dans ce cas, il y a quelque chose d'anormal qui reste immobile sur la chaussée; une alarme est déclenchée avec le numéro de la caméra concernée et les contrôleurs du trafic sont invités à regarder l'image de plus près.

Fig. 3 - Signalisation en vue d'une fermeture du tronçon aval (Dessin: Robert-Grandpierre et Rapp SA, Lausanne)

Le passage aux actes

Une fois informée de l'incident, la police doit agir au plus vite. En cas d'accident, elle doit assurer d'urgence la sécurité des lieux et les secours. Et dans tous les cas elle doit prendre le plus rapidement possible les mesures pour résorber le problème de trafic.

L'informatique peut l'aider dans ces décisions. Par exemple en ce qui concerne les accidents, la centrale de la police vaudoise est reliée à une base de données qui lui suggère, en fonction du lieu de l'accident, une liste d'hôpitaux et de compagnies d'ambulances à alerter avec leur numéro de téléphone.

Quant aux actions sur le trafic, elles sont facilitées si, comme à Genève, l'autoroute dispose d'une signalisation variable commandée à partir de la centrale de police. Cette signalisation permet de dévier le trafic hors de l'autoroute, d'interdire certaines voies ou d'imposer des limites de vitesse provisoires. On peut préparer à l'avance des «paquets» informatisés de mesures cohérentes pour éviter, dans la hâte du moment, de donner sur deux signaux différents des indications qui se contredisent entre elles.

Si vous êtes curieux, ouvrez l'oeil. D'ici peu l'autoroute de contournement de Lausanne sera équipée de signaux variables et de caméras pour la détection indirecte d'incidents.


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© FI SPECIAL ETE du 2 septembre 1997