Estimation and control of urban road traffic with communicating vehicles

Estimation et régulation du trafic routier urbain avec des véhicules communicants Cette thèse aborde le thème de l'estimation et du contrôle du trafic routier urbain. L'objectif est d'améliorer les conditions et les conséquences du trafic routier sur les domaines économiques et écologiques, sur des perspectives à court, moyen et long terme. Concernant l'estimation du trafic routier, nous présentons une méthode d'estimation du trafic auxcarrefours contrôlés par des feux tricolores. L'estimation du trafic routier utilise les informations fournies par les véhicules communicants, dont le taux de pénétration est variable. La méthode proposée est basée sur une méthode précédemment publiée qui a été appliquée pour estimer le trafic dans le cas où les routes sont composées d'une voie. Dans cette thèse, nous considérons le cas où les routes sont composées de plusieurs voies. La géométrie de la jonction routière est supposée connue, ainsi que ses connexions entre les voies entrantes et les routes sortantes. A partir des données de localisation fournies par les véhicules communicants, dans un premier temps, des paramètres primaires sont estimés, dont le taux de pénétration des véhicules connectés, ainsi que les taux d'arrivée des véhicules par voie, en introduisant l'affectation sur les voies. Deuxièmement, des estimations des longueurs des files d'attente de la route à voies multiples, sans et avec les informations fournies par la localisation des véhicules communicants, sont dérivées. Le modèle proposé est discuté et illustré avec des simulations numériques.Concernant le contrôle du trafic routier, nous présentons premièrement une approche semi-décentralisée pour le contrôle du trafic urbain, basée sur la stratégie TUC (Traffic Urban Control). Nous supposons que le contrôle est centralisé comme dans la stratégie TUC, mais avec l'introduction d'une fenêtre temporelle concurrente à l'intérieur du temps de cycle, où le feu est jaune pour toutes les directions, et où les phases antagonistes alternent une règle de priorité. Pendant la fenêtre temporelle concurrente, les véhicules prioritaires passent presque normalement le carrefour, tandis que les autres réduisent leur vitesse et cèdent le passage. Le modèle pour la dynamique et le contrôle d'un tel système est dérivé. Le modèle est toujours formulé comme un problème linéaire quadratique, pour lequel le contrôle par rétroaction est dérivé analytiquement et hors ligne, et appliqué en temps réel. Le modèle est implémenté à l'aide de l'outil Simulation of Urban MObility (SUMO) dans une petite configuration de réseau régulier. Les résultats sont présentés et comparés à la stratégie TUC classique. Deuxièmement, nous présentons un nouvel algorithme pour le contrôle des feux de circulation avec trafic mixte (véhicules communicants et non communicants) et infrastructure mixte (jonctions équipées et non équipées) qui explicite l'implémentation de la fenêtre temporelle concurrente du contrôle semi-décentralisé. On appelle carrefour équipé, un carrefour avec feu tricolore piloté par une borne communicante. La borne construit une carte des véhicules communicants approchant et sortant de la jonction. Une phase de trafic est sélectionnée en fonction de la carte construite. La phase de trafic sélectionnée est appliquée par le feu. La gestion du trafic est en rétroaction sur la demande de trafic des véhicules communicants. La circulation des véhicules ainsi que les communications sont simulées. Plusieurs indicateurs sur le trafic véhiculaire (temps de trajet moyen, véhicules servis) et les performances de communication IEEE 802.11p (délai, débit) sont dérivés. Le contrôle du trafic est étendu à un réseau routier urbain où le nombre de carrefours équipés est variable. D'autres indicateurs sont présentés pour les performances du trafic routier dans le cas du réseau routier, où des gains élevés sont constatés dans les résultats de simulation