Cooperative Intersection Management : Protocols and policies

Dans ce travail, nous exploitons le potentiel offert par les véhicules autonomes coopératifs, pour fluidifier le trafic dans une intersection isolée puis dans un réseau d’intersections. Nous proposons le protocole SVAC (Système du Véhicule Actionneur Coopératif) permettant de réguler une intersection isolée. SVAC est basé sur une distribution individuelle du droit de passage qui respecte un ordre précis donné par une séquence de passage.Pour optimiser la séquence de passage, nous définissons la politique PED (Politique d’Evacuation Distribuée) permettant d’améliorer le temps d’évacuation total de l’intersection. La création de la séquence de passage est étudiée à travers deux modélisations. Une modélisation sous forme de graphes permettant le calcul de la solution optimale en connaissant les dates d’arrivée de tous les véhicules, et une modélisation de type réseaux de Petri avec dateurs pour traiter la régulation temps-réel. Des tests réels avec des véhicules équipés ont été réalisés pour étudier la faisabilité du protocole SVAC. Des simulations mettant en jeu un trafic réaliste permettent ensuite de montrer la capacité de fluidifier le trafic par rapport à une régulation classique par feux tricolores.La régulation d’un réseau d’intersections soulève les problèmes d’interblocage et de réorientation du trafic. Nous proposons le protocole SVACRI (Système du Véhicule Actionneur Coopératif pour les Réseaux d’Intersections) qui permet d’éliminer à priori les risques d’interblocage à travers la définition de contraintes d’occupation et de réservation de l’espace et du temps. Nous étudions également la possibilité d’améliorer la fluidité du trafic à travers le routage des véhicules, en tirant avantage du protocole SVACRI. Enfin, nous généralisons le système de régulation proposé pour la synchronisation des vitesses aux intersections.The objective of this work is to use the potential offered by the wireless communication and autonomous vehicles to improve traffic flow in an isolated intersection and in a network of intersections. We define a protocol, called CVAS (Cooperative Vehicle Actuator System) for managing an isolated intersection. CVAS distributes separately the right of way to each vehicle according to a specific order determined by a computed sequence.In order to optimize the sequence, we define a DCP (Distributed Clearing Policy) to improve the total evacuation time of the intersection. The control strategy is investigated through two modeling approaches. First graph theory is used for calculating the optimal solution according to the arrival times of all vehicles, and then a timed Petri Net model is used to propose a real-time control algorithm. Tests with real vehicles are realized to study the feasibility of CVAS. Simulations of realistic traffic flows are performed to assess our algorithm and to compare it versus conventional traffic lights.Managing a network of intersections raises the issue of gridlock. We propose CVAS-NI protocol (Cooperative Vehicle actuator system for Networks of Intersections), which is an extension of CVAS protocol. This protocol prevents the deadlock in the network through occupancy and reservation constraints. With a deadlock free network we extend the study to the traffic routing policy. Finally, we generalize the proposed control system for synchronizing the vehicle velocities at intersections