Effets des caractéristiques et des géométries de la surface de la route sur le comportement et la sécurité des usagers

This doctoral thesis presents the improvements conducted on bicycle simulator in order toprovide objective measures to evaluate cycling safety based on cyclist’s behavior and the interaction with road infrastructure and other road users.The related research activities were implemented on the bicycle simulator developed by the Perceptions, Interactions, Behaviors and Simulations Lab for road and street users (PICS-L) at Gustave Eiffel University in Paris, and in collaboration with the Research Institute of Sweden (RISE), Stockholm and ONCE Foundation, Madrid under SAFERUP European funded project. The activities are divided into two main parts; the cycling simulation conducted in Gustave Eifel University and on-road experiments using an instrumented bicycle in Stockholm.The first part of the research is focused on improving the simulator platform dynamical model. Three actuators were installed on the platform to render the road vibrations, and an asphalt specimen was fixed under the rear tire to render road adhesion. The bicycle dynamical model was developed using MATLAB-Simulink with 6 degrees of freedom. The physical and subjective validity of the developed model was studied and analyzed through experimentation; the results of these studies are discussed in case study I and II. The second part including instrumentation of a city bicycle with a tri-accelerometers, IMU, GPS, potentiometer to measure the steering angle, a laser scanner, pedaling power meter, speed and cadence sensors. In addition to a mobile eye tracker wore by participants. After the instrumentation and calibration of the sensors, an experiment was conducted in the city of Stockholm using the instrumented bicycle; case study III aims to evaluate cycling safety and comfort on snowy/icy surface conditions. The same experiment was reproduced on PICS-L bicycle simulator in Paris by building a virtual environment of the experimental route in Stockholm. Case study IV aims to to validate the simulator behaviorally by comparing the results from both real-road and simulator experiments.Significant attention is given to vulnerable road users' needs. In case study V, a number of cyclists and wheelchair users were asked to ride their vehicles on a cycling lane in Madrid in order to evaluate wheelchair users' interaction with cyclists and reaction to the infrastructureCette thèse de doctorat présente les améliorations menées sur un simulateur de vélo afin de fournir des mesures objectives pour évaluer la sécurité à vélo en fonction du comportement du cycliste et de l'interaction avec l'infrastructure routière et les autres usagers de la route. Les activités de recherche associées ont été mises en œuvre sur le simulateur de vélo développé par le Laboratoire Perceptions, Interactions, Comportements et Simulations pour les usagers de la route et de la rue (PICS-L) de l'Université Gustave Eiffel à Paris, et en collaboration avec le Research Institute of Sweden (RISE) , Stockholm et Fondation ONCE, Madrid dans le cadre du projet financé par l'Europe SAFERUP. Les travaux sont divisés en deux parties principales; la simulation de cyclisme menée à l'Université Gustave Eifel et les expériences sur route à l'aide d'un vélo instrumenté à Stockholm. La première partie de la recherche porte sur l'amélioration du modèle dynamique de la plate-forme du simulateur. Trois actionneurs ont été installés sur la plate-forme pour simuler les rendus des vibrations de la route, et un spécimen d'asphalte a été fixé sous le pneu arrière pour simuler l'adhérence de la route. Le modèle dynamique du vélo a été développé à l'aide de MATLAB-Simulink avec 6 degrés de liberté. La validité physique et subjective du modèle développé a été étudiée et analysée par expérimentation ; les résultats de ces études sont discutés dans les études de cas I et II. La deuxième partie comprenant l'instrumentation d'un vélo de ville avec un tri-accéléromètres, une IMU, un GPS, un potentiomètre pour mesurer l'angle de braquage, un scanner laser, un compteur de puissance de pédalage, des capteurs de vitesse et de cadence, en plus d'un eye tracker mobile porté par les participants. Après l'instrumentation et l'étalonnage des capteurs, une expérience a été menée dans la ville de Stockholm à l'aide du vélo instrumenté ; L'étude de cas III vise à évaluer la sécurité et le confort à vélo sur des surfaces enneigées/verglacées. La même expérience a été reproduite sur le simulateur de vélo PICS-L à Paris en construisant un environnement virtuel du parcours expérimental à Stockholm. L'étude de cas IV vise à valider le comportement du simulateur en comparant les résultats des expériences sur route réelle et sur simulateur.Une attention particulière est accordée aux besoins des usagers vulnérables de la route. Dans l'étude du cas V, un certain nombre de cyclistes et d'utilisateurs de fauteuils roulants ont été invités à conduire leurs véhicules sur une piste cyclable à Madrid afin d'évaluer l'interaction des utilisateurs de fauteuils roulants avec les cyclistes et leur réaction à l'infrastructur