Collective situation analysis and individual decision-making : modeling and simulation of virtual pedestrian interactions in urban environment

Analyse de situation collective et prise de décision individuelle : modélisation et simulation des interactions du piéton virtuel en environnement urbain Cette thèse vise à augmenter l'hétérogénéité des interactions de piétons virtuels en milieu urbain. Les interactions traitées sont l'évitement des collisions et la traversée des rues. Ma première contribution consiste à donner aux agents piétons la possibilité d'éviter les collisions en s’adaptant en fonction des agents voisins perçus avec lesquels il interagit. Les simulations montrent une adaptation du comportement de l’agent durant les interactions d’évitement, par une augmentation ou une diminution de l’effort d’évitement en fonction du comportement du voisin perçu. Ensuite, dans les cas des flux monodirectionnels, l’agent piéton va chercher à doubler ses voisins plus lents. En se basant sur la position, la vitesse et la taille des voisins, l’agent piéton va tenir compte plus particulièrement du voisin devant lui qui le contraint le plus, nommé leader, quand il existe. Ma deuxième contribution a ainsi consisté à combiner un modèle d’évitement de collision avec un modèle de file d’attente en considérant différemment le leader du reste des voisins perçus. Ces deux contributions reposent sur la perception des caractéristiques physiques (taille, position, vitesse) des voisins perçus. Pourtant, la dimension temporelle, depuis combien de temps l’agent se trouve dans une situation, et l’influence sociale provenant des voisins sont des facteurs importants dans les prises de décision. Ma contribution principale porte ainsi sur le développement d’un modèle de prise de décision pour la traversée rue qui prend en compte le temps d’attente de l’agent piéton sur le trottoir et les actions de ses voisins (traverser ou attendre). Dans un premier temps, le modèle sera utilisé pour une traversée de rue avec un feu piéton, sans trafic routier, puis dans un second temps pour une traversée de rue face à un trafic routier et sans feu, où le temps d’arrivée d’un véhicule sera surestimé ou sous-estimé en fonction du temps d’attente et de l’influence social e perçue. Le modèle repose sur trois hypothèses. La première est que le temps d’attente est un facteur important dans la prise de décision de traverser. D’un côté, nous supposons qu’un agent piéton est prêt à attendre un certain temps avant de traverser (sa patience), et qu’au-delà le piéton voudra traverser même au feu piéton rouge. De l’autre côté, nous supposons que le temps d’attente joue un rôle dans la perception du véhicule devant lequel le piéton envisage de traverser. Les deux hypothèses suivantes reposent les travaux de Rosenbloom qui suggèrent qu’un piéton qui attend au feu piéton rouge peut être influencé par ceux qui traversent, mais également par ceux qui attendent. La combinaison de ces deux hypothèses forme ce que nous appelons l’influence sociale, qui va moduler la patience de l’agent piéton mais également sa perception de l’arrivée du véhicule en interaction.Dans une première étude, les simulations montrent que les piétons supposés traverser au feu piéton rouge peuvent attendre le feu vert influencés par des voisins qui attendent, et réciproquement, des voisins traversant au feu rouge vont encourager l’agent à traverser alors qu’il aurait attendu le feu piéton vert s’il avait été seul dans cette situation. On peut noter que des agents piétons similaires en terme de caractéristiques propres (patience, vitesse) et percevant la même situation (couleur du feu et nombre de voisins) mais arrivant sur le bord du trottoir à des moments différents vont prendre des décisions différentes. Dans la seconde étude, traversée face à un trafic routier, la combinaison de l’influence sociale et du temps d’attente va induire un biais qui peut conduire l’agent piéton à surestimer ou à sous-estimer l’arrivée du véhicule. L’agent piéton peut ainsi décider d’attendre alors qu’il pourrait traverser manquant ainsi une opportunité ; il peut aussi décider de traverser alors que la situation ne le permet pas, ce qui le conduit à une décision inadaptée à la situation