① La complexité du transport urbain et la solution AIDA

SEA propose d'aborder le transport urbain comme un problème systémique acceptant une solution simple.
Le critère retenu par SEA pour une mobilité urbaine correctement traitée : que l'automobile (particulière+livraisons) y soit devenue superflue.
Notre approche technique :
  • un automate cellulaire de la taille de la ville
  • des petites voitures automatiques, agiles et extrêmement disciplinées
  • qui transportent les passagers, les marchandises, les engins de voirie : tout ce qui roule aujourd'hui sur la chaussée
  • une circulation en site propre rapide,  sûre, économique
  • Un modèle commercial ouvert piloté par la sûreté de fonctionnement
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Présentation CarLina à Gurgaon, mai 2016
Transport de masse léger bas coût en réponse à l'appel d'offres de NHAI pour Gurgaon
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Le transport urbain, un problème réputé insoluble et perpétuel

... de fait : personne n'a proposé, ni apparemment recherché, de solution générale ; on continue de juxtaposer divers moyens très partiels, déconnectés, et qui ne sont pas prévus pour former un système.

 Notre critère pour un transport urbain durable : qu'il puisse enfin se passer de l'automobile.

  • plus de voitures particulières (mais nous n'avons rien contre l'automobile à la campagne).
  • plus de camions de livraison (tout ce qu'ils transportent fait vivre la ville ; conservons juste le service, pas la nuisance).
  • reconquête du territoire : zone de sociabilité, piétons, cyclistes, véhicules de desserte des derniers 100m qui vont au pas.

Cet objectif est approché dans les zones piétonnes actuelles, universellement appréciées et approuvées, mais qui doivent être desservies d'assez près par l'automobile pour pouvoir fonctionner.

L'existant

  • absence de projet urbanistique durable (au sens écologique) faute de techniques disponibles
  • des solutions disponibles partielles et coûteuses, train/métro/tram/bus dont la juxtaposition peut au mieux entretenir le problème.

Nécessité absolue de solutions

  •   dérèglement climatique, pollution, conflits liés à l'usage des énergies fossiles
  •   nécessité de créer un cadre de vie supportable
  •   il y a même une justification "économique" : formuler une vraie solution ouvrira un marché gigantesque.

Pourquoi le problème est-il non résolu ?

  1. il faudrait déjà que ce soit considéré comme un problème à résoudre techniquement, et pour commencer qu'on sache en définir la profitabilité. Le modèle économique en vigueur est fondé sur la spécification, la production, le déploiement, l'exploitation opérationnelle et financière des modes existants : train (1804), automobile (1880), métro (1863), tram (1881), bus (1828) coûteux et surtout constamment dépassés par une inflation des besoins de mobilité que rien ne semble pouvoir contenir, toutes villes du monde confondues.
  2. Il suffit pour s'en convaincre d'observer avec quelles prudence et parcimonie des modes pourtant peu innovants comme la voiture en libre service (où l'innovation est surtout dans le modèle de propriété) sont mis en place.
  3. cet état de déséquilibre permanent (demande de mobilité insatisfaite) constitue en soi un équilibre auquel le marché apporte d'autant plus facilement son soutien que le mécanisme de croissance ci-dessus mentionné paraît assuré sur le long terme. Le financement préférentiel des modèles stables explique ainsi le peu d'entrain de l'industrie à sortir des solutions connues.
  4. du point de vue de SEA, il semble pourtant plus facile de chercher une solution technique au problème de mobilité - et nous en décrivons une dans ces pages -  que d'imaginer la manière dont le modèle économique actuel pourrait s'y adapter, et sous quelles formes.

Comment SEA pose le problème

"sur un périmètre territorial (2D) transporter des personnes et des biens d'un point A à un point B de manière optimale :

  - 24h/24 et 7j/7

  - en offrant un service supérieur à l'automobile pour pouvoir la remplacer sans forcer => capable d'aller au plus près des maisons => silencieux

  - zéro émissions

  - esthétique, confortable, durable

  - économique à développer, déployer, exploiter, entretenir"

Connaît-on un cas technique proche ?

Cette description fonctionnelle est extrêmement proche d'un problème bien connu des électroniciens : la circulation de trames numériques (=les véhicules) transportant des bits (=les gens) sur un circuit électronique (=la Ville) , par des liens série (les rues, les voies ferrées).

 

La solution générale de ce problème, mise en œuvre depuis des décennies dans les cartes numériques, consiste à imposer un ordonnancement rigoureux de tout ce qui est répétitif et indépendant de tel ou tel transfert (=un protocole de communication), pour en échange laisser la plus grande liberté à l'émission, au transfert et à le réception des données. Le réseau est juste là pour assurer que le transfert se fait bien, avec peu d'attente, vite, et sûrement.

 

Attention : "ordonnancement rigoureux" ne signifie pas qu'on doive transformer les humains en robots aux mouvements planifiés. L'électronique est si rapide par rapport au déplacement des gens et des biens que l'ensemble a un caractère fluide... qu'on aimerait bien observer actuellement.

 

C'est exactement ce qui manque dans le monde macroscopique de la zone urbaine où à part des trains assez réguliers parce qu'isolés sur une ligne réservée, tout le reste a l'apparence du chaos.

Est-ce transposable à notre problème ?

  • selon l'état de l'art difficilement, en raison de la grande complexité de la mobilité urbaine, et de la performance en contrôle que cela nécessiterait selon l'état de l'art industriel, si toutefois on entreprenait d'y mettre bon ordre.
  • mais avec AIDA au contraire, oui, en organisant un réseau unifié comme un automate cellulaire ; et c'est même assez ludique.

Paramètre capital : la granularité

Pour supprimer l'automobile il faut transporter une personne à 3h du matin sans préavis. On ne le fera pas avec un gros véhicule (c'est pourquoi bus et métro s'arrêtent la nuit). Le système emploie de petits véhicules, comme la Smart Fortwo de BMW mais à 4 sièges et sans le capot moteur.

 

Nous discutons ailleurs ce point capital de l'architecture des systèmes de transport : gros grain = gros problèmes, gros coûts, peu de flexibilité. Voyez l'eau comme elle coule librement dans des tuyaux :

  • son grain (la molécule) est fin
  • la connaissance du réseau est instantanée pour toutes les molécules. Les ondes de pression, qui sont le système d'information de ce mode de transport, voyagent à 1500m/s : beaucoup plus vite que les 'grains', et c'est tout le secret.

Le choix de circulation en site propre

On ne sait pas faire un véhicule autonome au sol sans surveillance, par contre on le peut sur une voie garanties sans intrusion. Elle ne doit pas découper la ville, donc elle sera soit en tunnel (trop cher) soit en l'air. 

 

C'est cohérent avec des véhicules légers, circulant sur des rails au-dessus des piétons, des vélos, et des camions de pompiers, bennes à ordures et ambulances.

Constituer un vrai réseau

L'usager préférera la solution à l'automobile si les stations sont assez rapprochées, lui permettent d'aller assez près de son objectif et ne pas perdre son temps en correspondances. On construit donc (à terme) un maillage où les capsules se déplacent de point à point, en choisissant la meilleure route disponible.

Le réseau est économique si sa partie lourde (les voies) est passive et assez simple pour fonctionner avec peu d'entretien.

          Et

La partie légère (les capsules, propriété des exploitants), se dirigent toutes seules : on économise la lourde infrastructure de contrôle et de pilotage.

          Et

On évite un contrôle centralisé très cher et peu efficace en rendant les capsules intelligentes, communicantes, autonomes.

Architecture distribuée, niveau réseau

Chaque tronçon de voie est un composant auto-porteur communiquant avec ses voisins immédiats et les plateformes, au passage. Chaque plateforme communique avec ses voisines directement et avec le reste du réseau via les voies. Il n'y a pas d'autre "intelligence". Le système est extrêmement robuste aux pannes.

Architecture distribuée, niveau véhicule

La plateforme est elle-même un petit réseau de six calculateurs de contrôle :

- un par roue (x4), chargés de la propulsion, du freinage, de la liaison "sol" (à la voie).

- un avant et un arrière (c'est réversible), chargé de gérer le contact, la sécurité, le routage.

L'ensemble est relié par un réseau AIDA de plateforme.

Le niveau de sécurité et de performance d'un tel réseau AIDA à six nœuds dépasse de loin les standards actuels des transports.

Développement technique

Les travaux de démonstration entrepris en 2016 consistent essentiellement à développer les trois éléments suivants :

  • un bloc moteur-roue autonome
  • un bloc AV│AR de pilotage et sécurité
  • automate comportemental de la plateforme, pour chaque type de bloc.

Véhicule élémentaire

Chaque véhicule est construit sur une plateforme automotrice standard intelligente, déclinable selon sa charge :

  • plateforme + habitacle pour des passagers
  • plateforme + benne pour des marchandises, des gravats... n'importe quoi à vrai dire
  • plateforme + équipements techniques les plus divers

Les plateformes se coordonnent pour assurer leurs missions automatiquement.

Une mission consiste par exemple à transporter un conteneur de 20' avec quatre plateformes, chacune en supportant un coin et sans autre liaison que leur communication logique.

Fonctions des voies

Support mécanique, anti-sismique et anti-intrusion, énergie, communication réseau.

Comportement du réseau

Les plateformes ont une mentalité de taxi : elles se partagent les missions. Le réseau mesure, contrôle et valide les plateformes. Les plateformes mesurent, contrôlent et valident les voies et les autres plateformes. Seules les plateformes validées et requises sont acceptées sur le réseau.

Chaque plateforme essaie d'obtenir les missions les plus intéressantes, maraude du côté des clients non programmés les plus probables.

Typologie de trafic

  • L'usager effectue sa réservation depuis un portable, internet, une console en station, 1 minute ou 1 an à l'avance.
  • Le réseau (= les plateformes) calcule une mission qui sera exécutée à 100 ms près.
  • Plateformes venant à disposition pour charger/décharger du fret ou charges lourdes.
  • L'essentiel du trafic est récurrent et réservé périodiquement (heures de pointe).
  • La vitesse commerciale est de 36 km/h dans la ville, 60 km/h en dehors. C'est à la fois lent et plus rapide que tout ce qui existe maintenant.

Objectif concret à court terme : la ville durable

Les rues dans tout le périmètre reconquis sont piétonnes, et carrossables sauf les venelles les plus étroites.
Le périmètre piétonnier en question peut mesurer des dizaines de kilomètres de diamètre.
Les modes de déplacement suivants sont employés :

  • en site propre, plus probablement surélevé, le réseau de capsules automatiques transportant :
    • les passagers, directement de point à point
    • les marchandises, le fret, les colis...
    • des engins de voirie et d'entretien de la ville
  • au sol, sur la voie carrossable
    • les piétons, cyclistes et autres formes légères
    • des machines roulant au pas, typiquement dirigées par un opérateur marchant devant ou à proximité ; pour les PMR, et les "100 derniers mètres" des stations aux points de livraison
    • les véhicules de secours comme les pompiers et ambulances, mais ces moyens évolueront rapidement car il sera bien plus rapide et sûr de passer par le réseau automatique en site propre, en cas d'urgence.

L'essentiel du trafic est récurrent et réservé périodiquement (heures de pointe). Sinon on l'attente peut être de 5mn en heures de pointe pour calculer/fournir une mission à la demande. En heures creuses l'attente est du même ordre, environ une minute.
La vitesse commerciale est de 36 km/h dans la ville, 60 km/h en dehors. C'est à la fois lent et plus rapide que tout ce qui existe maintenant.
La circulation est totalement silencieuse, les nuisances actuelles : pollution, encombrements, bruit, CO2, retards... disparaissent.
La consommation d'énergie est d'un ou deux ordres de grandeur inférieure à l'actuelle, et devient compatible des énergies renouvelables en terrain plat.

Ce qu'on ne veut surtout pas faire

 

Une ville déjà amplement équipée en transports publics, et naturellement pleine de voitures AUSSI, où l'urbaniste baisse les bras au point d'expulser les habitants dans des circulations surélevées, peintes en chlorophylle pour faire passer la pilule. C'est:

  1. la victoire ultime de l'automobile, qui reste maîtresse du terrain
  2. l'échec des divers empilages de moyens inadaptés, quoique très coûteux
  3. la reconnaissance final que l'habitant n'est plus qu'un détail ennuyeux de l'urbanisme

CarLina, c'est le contraire : les habitants sont chez eux au sol.

Pour tout ce qui dépasse la "circulation douce" une machine aussi légère que possible est placée en hauteur sans réelle emprise au sol, sans bruit, sans nuisances.

Objectif SEA

  • Intervenir comme architecte.
  • Définir une solution de long terme, environnementale et durable, donc protégée des marchés financiers.
  • Rétribution comme Conseil et en propriété industrielle.

Stratégie

  • donner le pouvoir de décision et de contrôle à une autorité supra-nationale
  • créer la propriété intellectuelle avant la propriété industrielle et la réglementation
  • découpage transparent de l'objet technique : la "recette" de montage est dans le domaine public.
  • empêcher explicitement la création de monopole par le découpage architectural du système en éléments soumis à une norme ouverte.

Tactique

  • Valider la technologie dans une association d'utilisateurs
  • Protéger les normes de fabrication et d'exploitation réglementairement
  • Solliciter les fournisseurs quand les cadres réglementaire et technique sont arrêtés
  • Contraindre le marché à rester concurrentiel

NB. Le modeste effort R&D initial permettra d'obtenir durablement  de faibles coûts de marché, en imposant une concurrence transparente.

Actions en cours

  • Sensibiliser les collectivités locales à l'idée qu'une solution technique est accessible.
  • Fédérer les villes du monde entier pour atteindre une masse critique de projet.
  • Constitution d'un club d'utilisateurs et d'une gouvernance du projet sous l'aile de l'ONU.
  • Pédagogie, études, rencontres. 

Prototype CarLina

Un exemplaire réel du module CarLina est en construction à La Trinité-sur-Mer (Morbihan) pour supporter les phases de test et de validation de l'architecture du système, en commençant par la plateforme universelle passagers/fret.
Assemblage du châssis
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