L’intégration de l’infrastructure des véhicules (VII) est une initiative qui encourage la recherche et le développement d’applications pour une série de technologies reliant directement les véhicules routiers à leur environnement physique, en premier lieu pour améliorer la sécurité routière. La technologie s’appuie sur plusieurs disciplines, notamment l’ingénierie des transports, l’ingénierie électrique, l’ingénierie automobile et l’informatique. VII couvre spécifiquement le transport routier, bien que des technologies similaires soient en place ou en cours d’élaboration pour d’autres modes de transport. Les avions, par exemple, utilisent des balises basées au sol pour un guidage automatisé, permettant au pilote automatique de piloter l’avion sans intervention humaine. En ingénierie routière, l’amélioration de la sécurité d’une chaussée peut améliorer l’efficacité globale. VII vise l’amélioration de la sécurité et de l’efficacité.

L’intégration de l’infrastructure des véhicules est cette branche de l’ingénierie, qui traite de l’étude et de l’application d’une série de techniques reliant directement les véhicules routiers à leur environnement physique afin d’améliorer la sécurité routière.

Buts
L’objectif de VII est de fournir un lien de communication entre les véhicules sur la route (via l’équipement embarqué, l’OBE) et entre les véhicules et l’infrastructure routière (via l’équipement routier, RSE), afin d’accroître la sécurité, l’efficacité et la commodité du système de transport. Il est basé sur le déploiement à grande échelle d’un lien dédié aux communications à courte portée (DSRC), intégrant la norme IEEE 802.11p. Le développement de VII repose sur un modèle économique prenant en charge les intérêts de toutes les parties concernées: industrie, autorités de transport et organisations professionnelles. L’initiative a trois priorités:

évaluation du modèle d’entreprise (y compris la planification du déploiement) et acceptation par les parties prenantes;
validation de la technologie (en particulier des systèmes de communication) en fonction des coûts de déploiement; et
le développement de structures et de politiques juridiques (en particulier en matière de respect de la vie privée) afin d’améliorer le potentiel de réussite du système à long terme.

sécurité
La technologie de sécurité active actuelle repose sur des systèmes de radar et de vision basés sur des véhicules. Par exemple, cette technologie peut réduire les collisions par l’arrière en traquant les obstacles à l’avant ou à l’arrière du véhicule, en appliquant automatiquement les freins en cas de besoin. Cette technologie est quelque peu limitée en ce sens qu’elle détecte uniquement la distance et la vitesse des véhicules dans la ligne de visée directe des caméras et de la portée de détection des radars. Il est presque totalement inefficace pour les collisions en angle et à gauche. Un automobiliste peut même perdre le contrôle du véhicule en cas de collision frontale imminente. Les collisions arrière couvertes par la technologie actuelle sont généralement moins graves que les collisions d’angle, de virage à gauche ou les collisions frontales. La technologie existante est donc inadaptée aux besoins globaux du réseau routier.

VII assurerait un lien direct entre un véhicule sur la route et tous les véhicules se trouvant à proximité. Les véhicules seraient en mesure de communiquer entre eux, échangeant des données sur la vitesse, l’orientation, peut-être même sur la sensibilisation et l’intention du conducteur. Cela pourrait améliorer la sécurité des véhicules à proximité, tout en améliorant la sensibilité globale du système VII, par exemple en effectuant une manœuvre automatisée automatisée (direction, décélération, freinage) plus efficacement. En outre, le système est conçu pour communiquer avec l’infrastructure routière, ce qui permet d’obtenir des informations de trafic complètes et en temps réel pour l’ensemble du réseau, ainsi qu’une meilleure gestion des files d’attente et un retour aux véhicules. En fin de compte, cela fermerait les boucles de rétroaction sur ce qui est maintenant un système de transport en boucle ouverte.

Grâce à VII, les marquages ​​routiers et les panneaux de signalisation pourraient devenir obsolètes. Les applications VII existantes utilisent des capteurs à l’intérieur des véhicules qui peuvent identifier les marques sur la chaussée ou signer le long de la route, en ajustant automatiquement les paramètres du véhicule si nécessaire. En fin de compte, VII vise à traiter de tels signes et marques comme un peu plus que des données stockées dans le système. Cela pourrait prendre la forme de données acquises via des balises situées le long d’une route ou stockées dans une base de données centralisée et distribuées à tous les véhicules équipés du système VII.

Efficacité
Tous les facteurs ci-dessus répondent en grande partie à la sécurité, mais VII pourrait entraîner des gains notables en termes d’efficacité opérationnelle d’un réseau de transport. Étant donné que les véhicules seront reliés entre eux avec une diminution des temps de réaction, l’avancement entre les véhicules pourrait être réduit de sorte qu’il y ait moins d’espace vide sur la route. La capacité disponible pour le trafic serait donc augmentée. Une augmentation de la capacité par voie signifiera à son tour moins de voies en général, ce qui répondra peut-être aux préoccupations de la communauté quant à l’impact de l’élargissement des routes. VII permettra une coordination précise des signaux de circulation en suivant les pelotons des véhicules et bénéficiera d’un chronométrage précis en s’appuyant sur des données de trafic en temps réel couvrant le volume, la densité et les mouvements de virage.

Les données de trafic en temps réel peuvent également être utilisées pour la conception de nouvelles routes ou la modification de systèmes existants, car ces données pourraient être utilisées pour fournir des études origine-destination précises et des comptages Une telle technologie entraînerait également des améliorations pour les ingénieurs du transport afin de résoudre les problèmes tout en réduisant le coût d’obtention et de compilation des données. Le péage est une autre perspective pour la technologie VII, car elle pourrait permettre le péage automatique des routes. Les données pourraient être transmises collectivement aux utilisateurs de la route pour l’affichage sur véhicule, en indiquant le coût le plus bas, la distance la plus courte et / ou l’itinéraire le plus rapide vers une destination sur la base de conditions en temps réel.

Applications existantes
Dans une certaine mesure, des résultats allant dans ce sens ont été obtenus lors d’essais réalisés dans le monde entier, en utilisant le GPS, les signaux des téléphones portables et les plaques d’immatriculation des véhicules. Le GPS devient la norme dans de nombreux nouveaux véhicules haut de gamme et constitue une option sur la plupart des nouveaux véhicules de gamme basse et moyenne. De plus, de nombreux utilisateurs possèdent également des téléphones portables qui transmettent des signaux traçables (et peuvent également être activés par GPS). Les téléphones mobiles peuvent déjà être retracés à des fins d’intervention d’urgence. Le suivi par GPS et par téléphone portable ne fournit cependant pas de données totalement fiables. De plus, l’intégration des téléphones mobiles dans les véhicules peut être extrêmement difficile. Les données des téléphones mobiles, bien qu’utiles, pourraient même augmenter les risques pour les automobilistes, car ils ont tendance à regarder leurs téléphones plutôt que de se concentrer sur leur conduite. La reconnaissance automatique des plaques d’immatriculation peut fournir des niveaux élevés de données, mais le suivi continu d’un véhicule dans un corridor est une tâche difficile avec la technologie existante. L’équipement d’aujourd’hui est conçu pour l’acquisition de données et des fonctions telles que l’application et le péage, et non pour le retour de données aux véhicules ou aux automobilistes. Le GPS sera néanmoins l’un des composants clés des systèmes VII.

Limites
Le développement de VII présente de nombreuses limitations. Une idée fausse commune est que le plus grand défi de la technologie VII est la puissance de calcul qui peut être installée dans un véhicule. Bien qu’il s’agisse effectivement d’un défi, la technologie pour les ordinateurs progresse rapidement et ne constitue pas une préoccupation particulière pour les chercheurs de VII. Étant donné que les technologies existent déjà pour les formes les plus élémentaires de VII, l’acceptation par le public est peut-être le principal obstacle au déploiement de la technologie VII.

Intimité
Le mythe le plus commun au sujet de VII est qu’il inclut la technologie de suivi; Cependant, ce n’est pas le cas. L’architecture est conçue pour empêcher l’identification des véhicules individuels, tous les échanges de données entre le véhicule et le système se faisant de manière anonyme. Les échanges entre les véhicules et les tiers tels que les OEM et les collecteurs de péage auront lieu, mais le trafic réseau sera envoyé via des tunnels cryptés et ne sera donc pas déchiffrable par le système VII.

Bien que le système puisse détecter les violations de signal et de vitesse, il ne sera pas en mesure d’identifier le contrevenant et de les signaler. La détection a pour but d’alerter le contrevenant et / ou les véhicules qui approchent, pour éviter les collisions.

Autres préoccupations publiques
D’autres défenseurs de la conduite de loisir ainsi que des critiques du péage suscitent d’autres préoccupations. Les premiers affirment que VII augmentera l’automatisation du véhicule, réduisant le plaisir du conducteur. Les préoccupations liées à la conduite de loisirs sont particulièrement répandues chez les propriétaires de voitures de sport. Ils pourraient être atténués en compensant la présence de véhicules sans VII ou peut-être en entretenant des routes où les véhicules sans VII sont autorisés à circuler.

Les opposants au péage estiment que cela rendra la conduite trop coûteuse pour les automobilistes dans la tranche de revenus inférieure, en conflit avec le souhait général de fournir des services égaux pour tous. En réponse, des remises sur le transport en commun ou des réductions sur l’utilisation de la route peuvent être envisagées pour les personnes et / ou les familles admissibles. De telles dispositions existent actuellement pour de nombreuses routes à péage et pourraient s’appliquer aux routes à péage via VII. Toutefois, étant donné que le système VII pourrait autoriser le péage sur toutes les routes à capacité VII, les dispositions risquent d’être inefficaces compte tenu de la nécessité croissante de fournir des services de transit efficaces dans chaque zone.

Problèmes techniques

Coordination
Un problème majeur lié au déploiement de VII est le problème de la manière de mettre en place le système au départ. Les coûts associés à l’installation de la technologie dans les véhicules et à la communication et à l’alimentation à chaque intersection sont importants. Construire l’infrastructure le long de la route sans la coopération des constructeurs automobiles serait désastreux, tout comme l’inverse; Par conséquent, les deux parties devront travailler ensemble pour faire fonctionner le concept VII.

Des tests de validation de concept sont en cours au Michigan et en Californie, lesquels seront évalués par le DOT américain et les constructeurs automobiles, et une décision sera prise conjointement quant à l’avancement ou non de la mise en œuvre du système.

Entretien
Un autre facteur à prendre en compte en ce qui concerne la distribution de la technologie est la mise à jour et la maintenance des unités. Les systèmes de circulation sont très dynamiques, avec de nouveaux contrôles de la circulation mis en œuvre chaque jour et des routes construites ou réparées chaque année. L’option basée sur le véhicule pourrait être mise à jour via Internet (de préférence sans fil), mais pourrait par la suite exiger que tous les utilisateurs aient accès à la technologie Internet. De nombreuses agences gouvernementales locales ont testé le déploiement d’installations Internet dans les villes et le long des routes, par exemple lors des arrêts de repos. Ces systèmes pourraient être utilisés pour la mise à jour VII.

Une option supplémentaire consiste à fournir des mises à jour chaque fois qu’un véhicule est amené pour inspection ou entretien. Une limitation majeure est que la mise à jour serait entre les mains de l’utilisateur. Certains propriétaires de véhicules entretiennent eux-mêmes leurs véhicules et les inspections ou les entretiens périodiques sont jugés trop peu fréquents pour la mise à jour VII. Les automobilistes peuvent également être réticents à s’arrêter aux haltes pour une mise à jour s’ils n’ont pas la possibilité de conduire dans une ville avec accès à Internet.

Par ailleurs, si des récepteurs étaient placés dans tous les véhicules et que le système VII était principalement situé le long de la route, les informations pourraient être stockées dans une base de données centralisée. Cela permettrait à l’agence responsable d’émettre des mises à jour à tout moment. Celles-ci seraient ensuite diffusées aux unités routières pour les automobilistes de passage. Sur le plan opérationnel, cette méthode est actuellement considérée comme offrant la plus grande efficacité mais à un coût élevé pour les autorités.

Sécurité
La sécurité des unités est une autre préoccupation, notamment à la lumière de la question de l’acceptation par le public. Les criminels peuvent manipuler les unités VII ou les supprimer et / ou les détruire, qu’ils soient installés à l’intérieur des véhicules ou le long des routes. Si elles sont placées à l’intérieur de véhicules, des lois similaires à celles relatives à la manipulation d’un compteur kilométrique pourraient être adoptées. et les unités pourraient être examinées lors d’inspections ou de services pour détecter des signes d’altération. Cette méthode présente un grand nombre des limitations mentionnées en relation avec la fréquence des inspections et des automobilistes qui effectuent eux-mêmes leur entretien. Cela soulève également des préoccupations quant à l’honnêteté des techniciens de véhicules effectuant les inspections. La capacité des techniciens à identifier les signes de manipulation dépendrait de leur connaissance des systèmes VII eux-mêmes.

Des aimants, des décharges électriques et des logiciels malveillants (virus, piratage ou brouillage) pourraient être utilisés pour endommager les systèmes VII – que les unités soient situées à l’intérieur du véhicule ou le long de la route. Une formation et une certification approfondies seraient nécessaires pour permettre aux techniciens d’inspecter les unités VII dans un véhicule. Sur le bord de la route, un haut degré de sécurité serait nécessaire pour garantir que l’équipement ne soit pas endommagé et pour accroître sa durabilité. Cependant, comme les unités routières pourraient être placées sur le droit de passage public – qui est souvent proche du bord de la route – les véhicules pourraient être touchés (que ce soit intentionnellement ou par accident). Les unités devront soit être construites de manière à ne pas constituer une menace pour les automobilistes: peut-être sous la forme d’un objet bas et / ou de faible masse conçu pour être écrasé ou cassé (ce qui entraînerait unité peu coûteuse); ou l’unité devrait être protégée par un dispositif tel qu’un garde-corps, soulevant ses propres problèmes de sécurité.

Entrée de données
Une autre limite est la numérisation des entrées pour le système VII. Les systèmes VII continueront probablement à détecter les signes existants et les marques sur les routes, mais l’un des objectifs est d’éliminer complètement ces signes et marques. Cela nécessiterait de convertir les emplacements et les messages de chaque article dans le format du système VII. La responsabilité de ce travail incomberait probablement aux agences routières, qui sont presque toutes confrontées à des difficultés de financement, de main-d’œuvre et de temps disponible. La mise en place et le maintien de systèmes VII pourraient donc nécessiter un soutien au niveau national.

Communications et autorisation
Bien que VII soit largement développé en tant qu’entreprise de recherche conjointe impliquant de nombreuses agences de transport, il est probable que les produits initiaux seront adaptés aux applications individuelles. En conséquence, les problèmes de compatibilité et de formatage pourraient bien se poser à mesure que les systèmes se développent. Surmonter ces difficultés pourrait nécessiter des programmes de traduction compliqués entre différents systèmes ou éventuellement une refonte complète des systèmes VII existants afin de développer une approche plus globale. Dans les deux cas, les coûts et le potentiel de bogues dans le logiciel seront probablement élevés.

Une législation sera nécessaire pour mettre en place un accès aux données VII et aux communications entre les organismes concernés. Aux États-Unis, par exemple, une autoroute inter-États est une route fédérale qui est souvent entretenue par l’État, mais les autorités locales du comté ou de la municipalité peuvent également être impliquées. La législation devrait définir les niveaux d’autorité de chaque agence. En Pennsylvanie, par exemple, les municipalités ont tendance à avoir plus d’autorité que les comtés et parfois même l’État, tandis que le Maryland voisin a plus d’autorité au niveau du comté qu’au niveau municipal; et les routes nationales sont presque exclusivement contrôlées par l’État. Il faudrait également déterminer quels autres organismes peuvent utiliser les données (à savoir, application de la loi, recensement, etc.) et dans quelle mesure il est permis d’utiliser ces informations. L’application de la loi serait nécessaire pour minimiser l’utilisation abusive des données. Les différents niveaux d’autorité pourraient également accroître l’incompatibilité.

DEVELOPPEMENTS récents
Une grande partie des travaux de recherche et d’expérimentation actuels sont menés aux États-Unis, où la coordination est assurée par le consortium d’intégration de véhicules, composé de constructeurs automobiles (Ford, General Motors, DaimlerChrysler, Toyota, Nissan, Honda, BMW). Département des transports des États-Unis et des États, et associations professionnelles. Le triplage a lieu au Michigan et en Californie.

Les applications spécifiques actuellement développées dans le cadre de l’initiative américaine sont:

Avertir les conducteurs de conditions dangereuses ou de collisions imminentes.
Les conducteurs avertisseurs s’ils sont sur le point de quitter la route ou de contourner une courbe trop rapidement.
Informer les exploitants du système de la congestion en temps réel, des conditions météorologiques et des incidents.
Fournir aux opérateurs des informations sur la capacité des corridors pour la gestion en temps réel, la planification et la fourniture d’avis aux conducteurs à l’échelle du corridor.
À la mi-2007, un environnement de type VII couvrant environ 20 km2 (52 km2) près de Detroit sera utilisé pour tester 20 prototypes VII. Plusieurs constructeurs automobiles mènent également leurs propres recherches et essais VII.