Faculté de l'environnement naturel, architectural et construit ENAC, Section de génie civil, Institut des infrastructures, des ressources et de l'environnement ICARE (Laboratoire des voies de circulation LAVOC)

Elaboration d'un système de navigation auto-alimenté (SNA) et évaluation de ses performances

Torday, Alexandre ; Dumont, André-Gilles (Dir.)

Thèse sciences Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 2005 ; no 3147.

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    Summary
    This research deals with self-supplied navigation systems (SNS), a combination of the technology of gathering travel time using floating car data (FCD) and dynamic route guidance (DRG). Using similar on-board equipment, these two systems can easily be combined in the same vehicle. The main goal is to prove the relationship between the percentage of SNS-equipped vehicles and the performance that can be expected from the use of this technology. After the description of the SNS architecture, an evaluation method based on microscopic traffic simulation results is proposed. The different components of a SNS are introduced, particularly the statistics and treatment module, which estimates and predicts travel times from the data transmitted by equipped vehicles. An innovative approach, resulting from the disaggregated observation of these travel times, is proposed in order to improve existing estimation techniques. The description of the parameters influencing this estimation’s performance is followed by an analysis of their combined impact. It stresses the necessity of adopting a combination of these parameters, depending on the equipment rate of the vehicles, in order to maximise the estimation’s precision. Before the comparison between the performances of equipped and non-equipped vehicles, based on the Lausanne city centre road network, the realism of existing traffic assignment models is analysed. As a consequence, a new alternative for traffic assignment is proposed, consisting of an iterative approach based on the use of historic knowledge of a "typical" day and on a differentiation of three driver categories: standard, expert and tourist. The SNS performance evaluation, mainly in terms of travel time, shows that an equipment rate of only 1 to 2 0/00 is sufficient in order for equipped vehicles to show similar performances to standard drivers, this category representing the majority of drivers. An equipment rate of 5 to 50 0/00 is needed in order to pass above the expert category, which has a perfect knowledge of the road network. For higher equipment rates the benefit compared with the other drivers is less noticeable, but the overall performance of all vehicles is highly improved. Finally, a behaviour study of SNS-equipped vehicles in the case of an incident on the network shows certain limits implied by the fact that the guided vehicles and the ones providing traffic data are the same ones.
    Résumé
    Cette étude traite du système de navigation auto-alimenté (SNA), une combinaison de la technique de récolte de temps de parcours par véhicules flottants (FCD) et du système de navigation dynamique. Nécessitant un équipement embarqué similaire, ces deux systèmes peuvent être facilement réunis dans un même véhicule. L'objectif principal de cette recherche est de démontrer la relation qu'il existe entre le pourcentage de véhicules équipés du SNA et les performances qui peuvent être attendues de son utilisation. Après une description de l'architecture du SNA, une démarche pour une évaluation, basée sur les résultats d'une simulation de trafic microscopique, est proposée. Les différents composants du SNA sont traités, un accent particulier étant mis sur le module de traitement et statistique qui a pour tâche d'estimer et de prédire les temps de parcours à partir des données transmises par des véhicules équipés. Une approche innovante, déduite de l'observation désagrégée de ces temps de parcours, est proposée pour améliorer les techniques d'estimation existantes. Un passage en revue des paramètres influençant les performances de cette estimation est suivi d'une analyse de leurs effets combinés. Elle met en évidence la nécessité, pour maximiser la précision de l'estimation, d'adopter une combinaison différente de ces paramètres pour chaque taux d'équipement. Dans l'optique d'une comparaison — effectuée sur la base du réseau de la ville de Lausanne — entre les performances des véhicules équipés et non équipés, le réalisme des modèles d'affectation de trafic existant est analysé. Une nouvelle variante d'affectation est alors proposée. Il s'agit d'une approche itérative, basée sur l'utilisation d'une connaissance historique d'un jour "type" et sur une différentiation en trois catégories d'usagers: les standards, les experts et les touristes. L'évaluation des performances du SNA — principalement en terme de temps de parcours — démontre tout d'abord qu'un taux d'équipement de 1 à 2 0/00 seulement est suffisant pour que les véhicules équipés présentent des performances similaires à celles des usagers standards, catégorie représentant la majorité des usagers. Un taux de 5 à 50 0/00 permet quant à lui de surpasser les performances des usagers experts, ceux qui ont une parfaite connaissance du réseau. Pour des taux d'équipements supérieurs, les gains par rapport aux autres usagers sont moins marqués, mais la performance globale de l'ensemble des véhicules s'améliore nettement. Finalement, une étude du comportement des véhicules équipés du SNA en cas d'incident sur le réseau met en évidence certaines limites induites par le fait que les véhicules guidés et ceux fournissant les données trafic soient les mêmes.