Prospective et innovation, Transport

Le platooning peut-il tenir ses promesses ?

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Le projet européen ENSEMBLE a élaboré un protocole de communication approuvé par tous les principaux constructeurs européens de poids lourds pour faire circuler en pelotons des convois routiers multimarques. Alliant tests sur simulateurs, démonstrations sur pistes, et expérimentations en conditions réelles, le projet explore l’effet du platooning sur la circulation, la sécurité routière, la rentabilité des entreprises et les émissions de gaz à effet de serre. Dans le cadre du Lab Transport, nous vous proposons d'analyser les résultats de ce projet.

Confirment-ils les bénéfices du platooning ? A quelles conditions pourrait-il être homologué et quelles seraient les prochaines étapes à franchir ? 

Le truck platooning, né aux États-Unis, consiste à faire circuler un groupe d’au moins deux poids lourds coopératifs en enfilade. A la différence d’un convoi classique, le véhicule de tête, qui est conduit par un conducteur, transmet son signal GPS, sa vitesse et d’autres informations au reste des poids lourds pour les guider [1]. Ainsi, les véhicules communiquent entre eux et se synchronisent de manière automatique.

Ces pelotons routiers sont réputés pour avoir deux avantages principaux :

  • Une réduction de la traînée aérodynamique, avec à la clé des économies de carburant [2]
  • Une réduction possible par cinq de la distance minimale - soit 10 à 15 mètres, alors que la législation impose aujourd'hui une distance minimale de 50 mètres – du fait de la sécurité accrue, et donc une optimisation de l’occupation de la route, d’où une réduction attendue de la congestion routière

Des tests sont effectués afin de préciser sa viabilité sur tous types de véhicules, en Europe et en Amérique du Nord.

 

L’ambition du projet ENSEMBLE

Le projet ENSEMBLE (ENabling SafE Multi-Brand pLatooning for Europe), a été financé par l’Union Européenne de juin 2018 à mars 2022, avec l'objectif d’ouvrir la voie à l’adoption du platooning. Il regroupe des constructeurs européens de poids lourds, des représentants de fournisseurs d’équipements automobiles ou encore des instituts de recherche. Le projet est ainsi porté par un consortium composé de 19 partenaires : Applus IDIADA, Bosch, Brembo, CLEPA, Continental, DAF trucks, DAIMLER trucks ERTICO-ITS EUROPE, IVECO, KTH, l’Université Gustave Eiffel, MAN, NXP, Renault Trucks, Scania, TNO, VOLVO, VU Brussel et ZF.

Il est le premier projet d’envergure visant le déploiement du platooning multimarques à l'échelle européenne. L'ambition d'ENSEMBLE est de réaliser des pré-normes, des données matures pour la normalisation, pour l'interopérabilité entre les poids lourds, les pelotons et les fournisseurs de solutions logistiques.

Le consortium a cherché à satisfaire quatre objectifs [3] :

  • Peloton interopérable : garantir la compatibilité des véhicules pour le fonctionnement du peloton
  • Peloton sûr : concevoir des mécanismes pour assurer la sécurité au sein du peloton et avec les autres usagers de la route, se rapprocher des autorités routières pour définir conjointement les exigences d’homologation
  • Peloton en situation réelle : apprendre par la pratique et confirmer les simulations, évaluer l’impact sur le trafic et l’infrastructure, et promouvoir le platooning multimarques
  • Peloton embarqué : concevoir une interface avec des services basés sur le cloud pour intégrer le concept de platooning dans la chaîne logistique

Deux modes de fonctionnement du platooning ont été examinés :

  • Une fonction d’assistance : le conducteur suiveur reste responsable du véhicule. Cela signifie que le conducteur doit être capable d’ignorer le système et de décider où et quand activer ou désactiver le système. La programmation de la fonction d’assistance pour le véhicule tient compte du temps de réaction humain de 1.5 secondes pour adapter la conduite du véhicule.
  • Une fonction autonome : ce n’est plus le conducteur suiveur mais le système qui est responsable de la conduite et de la sécurité du véhicule. Les niveaux d’autonomie sélectionnés correspondent aux niveaux 4 et 5 de l’Union Européenne[4],[5]. Dans le premier cas, l’autonomie s’applique dans des conditions d’utilisation spécifiques pour lesquels le conducteur n’est plus requis. Dans le second cas, le poste de conduite devrait disparaître. Le conducteur n’ayant plus la nécessité de réagir, le véhicule suiveur adapte sa direction et sa vitesse sur celles du véhicule de tête avec un temps de latence inférieur à une seconde. Les distances de sécurité entre les véhicules du platooning sont ainsi réduites.

 

La plus grande réalisation du projet réside dans l’élaboration d’un protocole de communication entre véhicules de marques différentes. Dans ce contexte, des simulations et des tests (sur simulateur et en circulation réelle) ont été réalisés afin d’analyser l’impact du platooning sur la circulation, les infrastructures, les gains économiques et environnementaux, mais aussi les comportements des usagers de la route et l’acceptabilité des conducteurs.

 

Les comportements des autres usagers de la route

Un simulateur de conduite d’une Peugeot 308 entourée d’écrans de 220 cm × 165 cm avec une vue à 340 a été utilisé pour étudier le comportement de conducteurs de véhicules légers lors de la circulation de pelotons sur l’autoroute.

Ces usagers de la route sont amenés à attendre derrière le peloton avant d’emprunter une sortie d’autoroute. Cependant, lorsqu’ils s’insèrent sur l’autoroute, on montre qu’ils n’attendent pas que le peloton soit passé pour conserver leur vitesse (même si elle est inférieure à celle du peloton) et qu’ils s’intercalent entre les véhicules du peloton.

Cet effet est observé lorsque sont testés des convois de taille maximale comprenant 7 poids lourds, mais non pour ceux de 3 véhicules. En effet, lorsque 3 véhicules se suivent, les voitures attendent avant de s’insérer dans le trafic. Ainsi, la tendance des voitures à « casser » le peloton augmente avec le nombre de véhicules qui le composent.

Dans le cadre de la fonction d’assistance au peloton, le projet a donc mis en place la possibilité de détecter automatiquement un véhicule qui s’intercale. Le poids lourd réagit alors en augmentant l’écart entre les camions et le véhicule afin de respecter les distances de sécurité et d’éviter les situations dangereuses. Ainsi, sur simulateurs, une réduction significative des freinages brusques des autres usagers de la route est obtenue[6]. La sécurité de l’ensemble des usagers de la route est améliorée, mais le convoi est ralenti.

Le peloton doit donc éviter de circuler sur les segments de route comportant de nombreuses entrées d’autoroute pour ne pas encombrer le trafic.

 

Les effets sur la congestion des routes

D’après les résultats du projet[7], le platooning permet d'une part la réduction des embouteillages et d'autre part une reprise relativement plus rapide de la vitesse en sortie de zone de congestion. C’est notamment le cas lorsque le flux de véhicules est principalement composé de poids lourds et que 20% au moins d’entre eux forment de grands pelotons (7 véhicules). Selon les simulations, l’embouteillage apparaît alors 5 minutes plus tard et est « considérablement » moins sévère.

Les résultats montrent que le platooning peut être plus efficace pour prévenir ou retarder les embouteillages, mais il a moins d’impact une fois que les embouteillages se sont produits. Ainsi, quand 30% des poids lourds présents forment des pelotons, le débit de véhicules s’améliore avant embouteillage d’environ 2,5% ; 1,5km après l’incident, le débit est également plus élevé, mais de seulement 1,09%.

Le platooning peut donc permettre d’augmenter la capacité du trafic, surtout en amont de l’embouteillage.

En outre, l’impact du platooning sur le trafic varie selon que la conduite des véhicules est assistée ou autonome. En effet, le convoi autonome aura des distances de sécurité plus faibles entre les véhicules qui le composent, ce qui réduira sa surface d’emprise au sol et permettra d’augmenter les capacités de la route pour les autres usagers. Cependant, il rend plus difficile l’insertion sur l’autoroute des autres véhicules qui entrent avec des vitesses plus faibles depuis la rampe d’accélération, ce qui pousse le convoi à ralentir. Cet effet est renforcé quand le nombre d’automobilistes qui entrent sur l’autoroute s’accroît. Un espacement plus grand entre les véhicules composant le convoi permet aux autres véhicules de s’insérer plus rapidement, et freine moins le convoi dans son ensemble.  

Lors d’une simulation avec un peloton de 7 poids lourds se succédant avec un intervalle de temps de 1,5 seconde, on montre que la circulation et plus fluide et le temps de trajet se trouve réduit de 14% et 26% respectivement pour les autres camions en circulation et les voitures, soit une réduction moyenne tous véhicules confondus de 16%. Ce temps gagné grâce aux pelotons est un avantage potentiel en matière de fluidité du trafic et de mobilité.

 

Les bénéfices économiques et environnementaux

Dans le cadre du projet ENSEMBLE, le modèle économique du platooning avec sept véhicules a été analysé par le biais de tests sur circuit (7,5km avec un dénivelé de +/- 0,3%) et sur autoroute (aller-retour de 180km entre El Vendrell et Lleida en Espagne). Lors des tests en situation réelle, des conducteurs étaient aussi présents dans les véhicules « suiveurs » en gardant les mains sur le volant. En effet, le but du projet est de montrer que la conduite en peloton multi-marques est possible, que ce soit avec les fonctions d’assistance ou d’automatisation.

La formation de pelotons, au cours de laquelle les véhicules se connectent pour se suivre, est clef dans la compréhension des impacts économiques[8]. Elle implique un investissement matériel en amont pour équiper le véhicule de la technologie permettant le platooning (en fonctions d’assistance ou autonome). Elle génère aussi un coût de coordination, car un ou plusieurs véhicules doivent se rejoindre lors de leurs trajets, en s’attendant ou en faisant un léger détour. Le coût de coordination impacte la masse salariale, l’utilisation du parc de véhicules mais aussi la qualité des services proposés. Ce coût sera réduit quand les opportunités de platooning augmenteront, notamment dans les corridors importants. A défaut de pouvoir le tester en situation, le consortium a cherché à identifier les situations actuelles de regroupements de poids lourds qui présentent certaines similitudes avec les interdistances pratiquées dans le platooning. Ce travail a porté sur une portion de l’A9 à Fabrègues en France, dans la direction de Montpellier. On y observe que moins de 15% des poids lourds pourraient se retrouver en situation de regroupement[9]. Ce chiffre tombe à 5,95% s’ils conservent la même vitesse avec un temps inter-véhiculaire de 5 secondes, et 2,71% pour un temps de 2 secondes. Mis à part les corridors importants comme l’A1, cela interroge sur les possibilités de diffusion du platooning sur les autoroutes moins fréquentées.

En réduisant l’impact de la traînée aérodynamique, le consortium ENSEMBLE s’attendait à une réduction de 7% de consommation des véhicules suiveurs dans le cas de leur conduite assistée[10]. Cependant, l’étude ENSEMBLE a montré lors des tests sur circuit et sur autoroute que la fonction d’assistance au peloton ne réduit pas la consommation de carburant ni les émissions de CO2 associées[11]. En effet, le temps laissé au conducteur pour reprendre le contrôle de son véhicule (une seconde et demie) est assez proche des situations actuelles de conduite et donc limite les possibilités de réduction des distances entre véhicules du convoi.

La fonction autonome du platooning génère une rentabilité plus favorable. En effet, le conducteur peut en profiter pour se reposer, effectuer d’autres tâches dans son véhicule, voire le quitter. Les économies de carburant seraient également plus importantes (au mieux 5%) en raison des distances de sécurité réduites entre les véhicules du peloton.

Pour l’heure, la fonction autonome n’a pas pu être testée dans des conditions réelles. Le consortium du projet ENSEMBLE propose de poursuivre les recherches sur l’estimation de la performance des freins (selon le poids du véhicule et de son chargement, l’usure des freins, les fabricants) de sorte à réduire au maximum les distances de freinage, et d’adapter les réglementations pour autoriser des distances réduites entre les véhicules.

 

Recommandations

Le projet ENSEMBLE a réussi à rassembler les constructeurs pour partager une vision commune du platooning selon que la conduite soit assistée ou autonome. Il a aussi permis de créer les premiers prototypes d’un peloton de poids lourds multimarques communiquant entre eux. A la suite, les membres du consortium ENSEMBLE recommandent de [12]:

  • Travailler avec les pouvoir publics pour influencer le marché et favoriser l’émergence d’une seule technologie de platooning, mais aussi pour imposer le partage de données avec les autorités publiques
  • Créer les procédures pour règlementer les conditions de conduite platooning en fonction autonome dans les pays membres et au niveau européen[13]
  • Imposer une vitesse maximale, une distance entre les véhicules, le nombre de poids lourds par peloton, et même une position latérale spécifique
  • Tenir compte des subtilités des mécanismes de freinage en fonction du profil de la route, du chargement et du véhicule, pour pouvoir diminuer les distances de freinage lors de la conduite autonome et réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 associées
  • Envisager une méthode de répartition des bénéfices générés lors de la coopération d'entités concurrentes
  • Préférer le platooning de hub à hub ou de nuit pour limiter l’impact négatif sur le flux de circulation avec de nombreuses entrées d’autoroute

 

 

[1] Combes F., Aboulkacem E. M., Bai T., Johansson A., Johansson K. H., Mårtensson J., Vermeulen R., Samsu Koroma, M., Costa, D., Messagie, M. (2022). Analysis of market needs, business models and life-cycle environmental impacts of multi-brand platooning. Deliverable D4.3 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[2] Christophe Mundutéguy, Emmanuel Cohen, Özgür Aycik, Jean-François Bercher, Franziska Schmidt (2022). Understanding the grouping of trucks phenomenon to forecast the adoption of platooning by truck drivers. D4.5of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[3] https://platooningensemble.eu/storage/uploads/documents/2022/03/22/03-Nico-Deschle_Fual-Consumption_V1.pdf

[4] Daems, F. (2022). Platooning Value and Benefit analysis. D4.8 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[1] https://platooningensemble.eu/project

[2]https://www.europarl.europa.eu/resources/library/images/20190114PHT23319/20190114PHT23319_original.jpg

[3] Les développements actuels sont encore loin de ces niveaux en dehors des situations de transport en sites propres. En deçà de ces niveaux, le conducteur reste requis et il est difficilement envisageable de le laisser se reposer ou réaliser une autre activité compte tenu de la nécessité pour lui de reprendre la conduite en cas de besoin.

[4] https://realitesroutieres.fr/le-platooning-quand-les-camions-circulent-en-peloton-relies-par-le-wi-fi-moins-de-bouchons-economies-de-co2-distances-parcourues-plus-grandes-6240/

[5] https://www.transportroutier.ca/en-vedette/le-suivi-en-peloton-permettra-t-il-deconomiser-du-carburant-dans-le-monde-reel/

[6] Jallais, C., Vincent, F., Hoarau, A., Moreau, F., Ndiaye, D., Mascalchi, E., Tattegrain, H. Simulator study on platooning and other road users (2022) D4.7 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[7] Ladino A, Bhattacharyya K, Xiao L, Adjenughwure K, Klunder G, Deschle N (2022). Impact on Traffic Flow. D4.6 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[8] Combes F., Aboulkacem E. M., Bai T., Johansson A., Johansson K. H., Mårtensson J., Vermeulen R., Samsu Koroma, M., Costa, D., Messagie, M. (2022). Analysis of market needs, business models and life-cycle environmental impacts of multi-brand platooning. Deliverable D4.3 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[9] Christophe Mundutéguy, Emmanuel Cohen, Özgür Aycik, Jean-François Bercher, Franziska Schmidt (2022). Understanding the grouping of trucks phenomenon to forecast the adoption of platooning by truck drivers. D4.5of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[10] https://platooningensemble.eu/storage/uploads/documents/2022/03/22/03-Nico-Deschle_Fual-Consumption_V1.pdf

[11] Daems, F. (2022). Platooning Value and Benefit analysis. D4.8 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[12] Schmidt, F. & Mascalchi, E. (2022). Recommendations and Roadmap. D6.9 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

[13] Daems, F. (2022). New insights on regulations and exemptions. D6.18 of H2020 project ENSEMBLE, (www.platooningensemble.eu)

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