Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

THESE

Langue

francais

Auteur

MAYEUR

Résumé / Abstract

Ce travail de thèse porte sur la discussion des limites des modèles de conception de l'éclairage routier, en vue d'améliorer la sécurité routière. Ainsi, cette recherche s'intéresse à l'interaction entre l'environnement routier, en particulier l'éclairage, et le conducteur automobile. La fonction principale de l'éclairage routier consiste en l'amélioration de la visibilité pour le conducteur, et plus particulièrement la détection d'éventuels objets ou mobiles sur la chaussée afin de permettre leur évitement. La littérature portant sur la conduite automobile, dans une perspective psycho-ergonomique, a montré l'importance de la détection d'obstacles pour la sécurité routière. Différents indices visuels utilisés en conduite ont fait l'objet d'une importante littérature. Pour autant, aucun modèle global de la prise d'information visuelle en conduite n'apparaît disponible à l'heure actuelle. De plus, la littérature sur les informations visuelles utilisées en conduite n'est pas reprise par le champ de recherche sur la modélisation du comportement du conducteur. Les différents modèles du comportement du conducteur, développés depuis les années 1970, considèrent, pour leur majorité, très succinctement la perception visuelle. En réalité, la part de la détection dans la performance de conduite reste largement négligée dans la littérature sur la conduite automobile. Enfin, il apparaît qu'aucune distinction entre la conduite diurne et la conduite nocturne n'ait été faite. La relation entre le conducteur et l'éclairage routier s'effectue au moyen de grandeurs photométriques telles que l'éclairement et la luminance, ainsi que du niveau de visibilité (VL), qui s'appuie sur le contraste de luminance. Un modèle de conception de l'éclairage routier, le modèle Small Target Visibility (STV), présente une originalité, car il se fonde sur un scénario de référence qui propose de considérer la détection de cibles en situation de conduite. Ce modèle utilise, entre autres, des données de référence issues des sciences psycho-physiques, qui correspondent à une situation statique en laboratoire, où les stimuli visuels élémentaires sont présentés en vision fovéale. L'écart entre le scénario de référence, c'est-à-dire « un conducteur détecte une cible posée sur la chaussée » et les données du comportement humain utilisées dans la modélisation mathématique du modèle STV, apparaît donc important. Pour y pallier, un facteur correctif est appliqué, avec pour objectif la prise en compte de l'activité de conduite. Néanmoins, peu d'études scientifiques justifient la valeur de ce facteur correctif. Pour autant, le modèle STV suggère les niveaux lumineux que l'éclairage routier peut proposer, en fonction d'une catégorisation routière. Le constat, concernant ce modèle pourtant le plus abouti, témoigne d'une faible utilisation par les praticiens éclairagistes qui tendent à favoriser plutôt leur expertise et leur savoir-faire pour la conception. Une explication pourrait être la faiblesse du modèle, en terme de validité écologique, par rapport à la situation réelle de conduite. L'objectif de recherche de cette thèse consiste à produire des connaissances sur les limites du modèle STV, c'est-à-dire de discuter sa validité écologique. L'objectif pragmatique est d'agir sur la sécurité routière, à travers l'amélioration de la conception de l'éclairage routier. Pour introduire, dans le modèle STV, différentes caractéristiques de la conduite automobile et de son contexte, trois expérimentations ont été conçues. La première expérimentation, en laboratoire, avait pour objectif de montrer deux limites du modèle de conception de l'éclairage routier, à travers l'étude de l'effet de l'excentricité et de l'ajout d'une tâche sensori-motrice, sur la détection de cibles. La deuxième expérimentation, en laboratoire, a permis d'étudier deux autres limites du modèle de conception de l'éclairage routier, à savoir le contexte routier et la dynamique visuelle. La troisième expérimentation a permis de traiter de l'intérêt d'introduire l'activité de conduite dans le modèle de conception de l'éclairage routier, en présentant l'effet de l'ajout de l'activité de conduite sur circuit, sur la détection de cibles. Les résultats ont permis de montrer, d'une part, l'effet de facteurs issus de l'activité de conduite et, d'autre part, l'effet de facteurs contextuels, sur la détection de cibles en vision mésopique. Plus précisément, la première expérimentation a montré un effet de l'ajout de l'excentricité et d'une tâche sensori-motrice, donc de la charge, sur la détection de cibles. Dans la troisième expérimentation, l'évaluation de l'effet de l'activité de conduite, indépendamment d'autres facteurs, a été possible grâce à la comparaison des performances de conducteurs et de passagers. Les résultats ont montré que, même pour une activité de conduite peu coûteuse en termes de demande attentionnelle et de contrôle du véhicule, l'acte de conduire diminue les performances. Ainsi, l'activité de conduite, qui va au-delà des facteurs pris en compte par le modèle STV, présente un effet sur la visibilité. L'analyse des données de la deuxième expérimentation a permis de montrer l'effet du fond complexe et de la dynamique visuelle, tous deux véhiculant du sens (scènes routières), sur la visibilité. Les résultats apportés par ce travail de thèse montrent les limites du modèle STV en l'état et prônent une amélioration possible de la conception de l'éclairage routier. Les facteurs étudiés dans ce travail de thèse, mais aussi d'autres, tels que le trafic, le mouvement de la cible, la vigilance ou la complexité de l'environnement routier, ont été discutés. Leur considération devrait permettre de remettre en question, puis d'améliorer, le modèle STV, à travers la proposition de scénarios typiques dont découleraient différentes valeurs à maintenir par l'éclairage. Par ailleurs, ce travail de thèse a permis, sur la base de la troisième expérimentation, de proposer une valeur à maintenir pour la conception de l'éclairage routier (VL=9,5 pour le 95ème percentile de l'échantillon), valable pour une situation de conduite faible en terme de charge cognitive. Enfin, la suggestion de pistes d'amélioration du modèle STV, à travers la prise en compte de l'activité et du contexte de conduite, devrait permettre, à terme et en partenariat avec des chercheurs-ingénieurs du LCPC, la proposition d'un modèle alternatif plus prédictif de la visibilité en conduite, qui resterait opérationnel pour les praticiens éclairagistes.

Editeur

UNIVERSITE DE PARIS V, RENE DESCARTES