RATP. Quand le bus se gare tout seul

L’intelligence artificielle arrive dans les centres bus. La RATP vient de tester la conduite autonome permettant à un bus de se garer automatiquement. Intérêt du dispositif : gagner de la place dans un environnement contraint.

C’est une première en Europe : lors d’une démonstration au centre de Lagny, le 30 mars, un véhicule a rejoint tout seul sa place de remisage dans le centre bus de Lagny (XX^e arrondissement de Paris), et il s’est ensuite garé, sans que le conducteur n’intervienne un seul instant.
Ce centre bus, qui avait été inauguré en mars 2016, est appelé à devenir le tout premier centre « 100 % électrique » de la RATP à partir de 2019. Construit sur les emprises de l’ancien dépôt d’autobus éponyme, il se présente désormais sous la forme d’une construction semi-enterrée sur trois niveaux, avec un atelier de maintenance au rez-de-chaussée surmonté de six étages de bureaux, dont l’essentiel est occupé par le ministère de l’Intérieur, un collège et une crèche.
Pour la première fois, une opération de modernisation d’infrastructures de remisage et d’entretien du réseau routier de la RATP a été associée à une valorisation immobilière du site. Dans le même temps, la capacité de remisage du centre bus a pu être portée de 110 à 184 voitures.
Cette nouvelle approche qui, dans l’intervalle, a été reconduite pour le nouveau centre bus de Montrouge inauguré en novembre dernier, permet à la régie de garder ses implantations dans Paris, ce qui lui évite de longs parcours haut-le-pied pour ses lignes intra-muros ou de proche banlieue.

Des mètres carrés qui vallent de l’or
La reconstruction en souterrain, sur plusieurs niveaux, lui permet aussi d’augmenter, dans une certaine mesure, les capacités de remisage. Toutefois, compte tenu du coût foncier des terrains dans Paris, il faut innover davantage encore. Tout mètre carré économisé y vaut de l’or. C’est justement le premier enjeu majeur du projet de garage et de dégarage des autobus en conduite autonome, qui vient d’aboutir à l’équipement expérimental d’un Urbanway hybride de 12 m du constructeur Iveco. En effet, l’automatisation de la manœuvre nécessaire pour ranger un véhicule sur sa place de remisage permet de gagner 15 cm sur la distance le séparant de ses voisins. Si tous les véhicules du centre bus étaient ainsi équipés, ce gain se traduirait par une augmentation de la capacité de remisage de 5 % !
Le second enjeu majeur qui sous-tend ce projet est l’assistance aux machinistes-receveurs sur une tâche qui n’est pas la plus valorisante de leur métier que la régie voudrait plutôt tourné vers le service aux voyageurs. Par ailleurs, la maîtrise de telles technologies peut aussi ouvrir de vastes perspectives. Sur la ligne 21 (Gare-Saint-Lazare – Stade-Charléty), des éléments du système utilisé pour le garage et le dégarage en conduite autonome ont été récemment testés dans une application visant à détecter piétons et cyclistes qui pourraient interférer avec la trajectoire du véhicule malgré toute la vigilance du conducteur.
Plus globalement, le groupe RATP s’est engagé, au sein d’un projet partenarial, dans une démarche de recherche et développement sur la thématique du « véhicule autonome ». L’expérimentation actuelle de navettes dans le Bois de Vincennes et sur le site CEA de Saclay en est l’une des illustrations. La régie travaille également à la préparation d’un essai de conduite autonome sur une ligne d’autobus en configuration BHNS (bus à haut niveau de service). Elle a d’ores et déjà envoyé une lettre d’intention aux constructeurs, avec pour objectif de commencer les tests peut-être avant la fin de l’année, ou plus sûrement dans le courant de 2019.

Une cartographie en 3D en temps réel
Concernant le garage et le dégarage des autobus en conduite autonome, la difficulté se situait à la fois dans le gabarit du véhicule, bien supérieur à celui d’une navette, et dans l’absence de réseau cellulaire à l’intérieur des espaces souterrains, empêchant toute mise à profit du GPS.
Le système finalement adopté repose donc, en premier lieu, sur des logiciels d’apprentissage de l’environnement en temps réel. A chaque instant, le véhicule reconstruit la cartographie 3D de son environnement. En réalité, après avoir effectué, une première fois, un passage initial où il est conduit manuellement, ce véhicule va réactualiser, à chaque nouveau passage en conduite autonome, ladite cartographie qu’il a mémorisée.
Le deuxième volet du système concerne la perception précise de l’environnement avec, entre autres, la détection des différents obstacles que peuvent constituer les murs d’enceinte, les autres autobus déjà remisés, en manœuvre ou en évolution, voire encore les piétons.
Quant au troisième volet, il intéresse le contrôle en temps réel de la trajectoire avec une précision égale au centimètre, un module de contrôle-commande assurant son respect. Sur l’Urbanway modifié pour les essais à Lagny, on remarque d’emblée les différents capteurs utilisés : il faut préciser qu’il s’agit, bien sûr, d’un démonstrateur, et non encore d’un système industrialisé. A l’avant, il y a ainsi deux radars « Lidar » (light detection and ranging, détection et estimation de la distance par faisceau laser), l’un de type « multinappe », sur la calandre, et l’autre de type « mononappe », en partie basse. Sur chacune des faces latérales ainsi qu’à l’arrière, toujours en partie basse, se trouve également un Lidar mononappe. Venant compléter ces cinq faisceaux Lidar qui, en tournant, ne laissent subsister aucun angle mort, quatre caméras sont fixées à l’arrière, en partie haute du véhicule. Une centrale inertielle embarquée permet au système d’appréhender, à tout instant, la position exacte.
La zone d’arrêt d’urgence pour détection d’obstacle s’étend deux mètres en avant. En quelque sorte, le véhicule « pousse » devant lui une portion d’espace dont l’axe épouse la trajectoire et dont la longueur dépend de la vitesse. Toute éventuelle reprise en main par le conducteur – qu’il s’agisse d’une action sur le volant ou sur les pédales – arrêterait aussitôt le déroulement du processus automatique.

Des manœuvres plus lentes mais plus précises

La progression du véhicule en conduite autonome s’effectue à la vitesse maximale de 8 km/h (limite autorisée pour l’ensemble des véhicules à l’intérieur du centre bus), et les manœuvres de remisage en marche arrière à 2 km/h. Un conducteur expérimenté reculerait, certes, plus rapidement mais, à l’évidence, avec moins de précision sur le positionnement. Dans le système mis en œuvre, la trajectoire est totalement prédéterminée, et le véhicule se contente, en réalité, de suivre celle-ci au centimètre près. Par exemple, la présence d’un autre véhicule arrêté sur sa trajectoire, devant lui, n’entraînerait pas, de sa part, une quelconque manœuvre de contournement, mais juste l’arrêt.
L’autobus connaît la position géographique précise de son point-but, qui lui a été transmise en Wi-Fi interne via des applications de supervision de flotte ou de GMAO (gestion de la maintenance assistée par ordinateur). S’il doit manœuvrer pour se ranger sur une place de remisage, il en connaît donc à l’avance le numéro.
Parmi les quatre caméras fixées à l’arrière du véhicule, deux d’entre elles « regardent » en permanence vers le sol, et elles « lisent » alors ce numéro au travers d’un logiciel de traitement d’image, tout en détectant également les lignes de marquage. En résumé, l’autobus sait, dès le départ, et toujours au centimètre près (!), où se garer, et la « lecture » du numéro de la place par ses caméras le confirme simplement dans l’opportunité de sa manœuvre pour s’y ranger.

Avec ce système, la RATP ambitionne de passer, à terme, en conduite autonome pour le circuit de rentrée des voitures et leur sortie. Lors de la rentrée, chaque voiture passe au poste de charge en carburant. C’est à partir de cet endroit, et une fois que le mode de conduite autonome aura été activé, que le véhicule devrait, de lui-même, se diriger vers le remisage en sous-sol, puis se garer tout seul en reculant sur la place qui lui a été attribuée.
Inversement, à l’heure de la sortie, le véhicule démarrera en conduite autonome, quittera sa place de remisage, et remontera ainsi au rez-de-chaussée jusqu’à la sortie.
Le 30 mars dernier, la RATP effectuait, en première européenne, une démonstration de ce système au centre bus de Lagny. Force a été de constater que la précision dans la réalisation des manœuvres de garage en conduite autonome ou encore la fiabilité dans la détection d’obstacles mouvants ou statiques est, en tout point, remarquable. Seuls les arrêts se révèlent plutôt brutaux, mais il est vrai que l’autobus n’est pas censé transporter des

voyageurs à ce moment-là… Pour l’heure, le conducteur reste présent au poste de conduite, mais ne touche à rien.

Un partenariat entre la RATP, le CEA-List et Iveco Bus
Le développement de ce projet a été mené sous la forme d’un partenariat entre le groupe RATP, le CEA-List et Iveco Bus. Le projet se situe, bien évidemment, au cœur des compétences du List (Laboratoire d’intégration des systèmes et technologies), qui est la composante de CEA Tech (pôle de recherche technologique du CEA) justement en charge des études sur les systèmes numériques intelligents. La prochaine étape du projet consistera en la certification du système, notamment au plan de la cybersécurité, en vue de son industrialisation. C’est un domaine dans lequel le CEA peut apporter toute sa connaissance. Le constructeur Iveco, lui, avait modifié l’un des nouveaux Urbanway hybrides de la RATP (direction électrique, caméras et capteurs Lidar, intelligence artificielle) afin qu’il puisse évoluer, en toute sécurité, en conduite autonome avec le moteur diesel arrêté.
Réalisé sous l’égide du programme EBSF 2 (European bus system of the future) dont la coordination est assurée par l’UITP (Union internationale des transports publics), ce projet avait été lancé en 2015, avec un début des essais en 2017. Il aurait coûté environ 2,5 millions d’euros, en partie financés par l’Union européenne, avec une participation de la RATP de l’ordre d’un million d’euros.
On attend maintenant la prochaine étape, non plus en centre-bus, mais sur une ligne en site propre.
Mais là, il ne s’agira plus vraiment d’une première européenne puisqu’au moins une réalisation de ce type existe déjà aux Pays-Bas…

Philippe Hérissé