Les constructeurs automobiles fabriquant des systèmes de conduite automatisée ont besoin d’aborder les conséquences que ces systèmes peuvent avoir sur la sécurité routière. Notamment pour l’évaluation des gains de sécurité, la sécurisation des essais et l’analyse des accidents impliquant le véhicule autonome. Cependant, le cadre conceptuel actuel utilisé dans la sécurité routière peut ne pas être adapté pour l’analyse des changements et des nouvelles interactions introduits par l’automatisation du véhicule à travers toutes les échelles du système sociotechnique de transport routier.Le but de la thèse est d’appliquer une approche systémique fondée sur STAMP afin d'étudier les gains attendus du véhicule autonome en termes de sécurité routière, sécuriser les expérimentations et analyser les accidents impliquant ce type de véhicule, à travers toutes les échelles du système sociotechnique de transport routier.Afin de contribuer au calcul des gains du véhicule autonome sur la sécurité routière, la population cible d’un « highway pilot system» a été définie et des questions issue d’une analyse STPA (analyse des risques issue de STAMP) aidant à l’évaluation de l’efficacité du système ont été élaborées.Un cadre de sécurisation des expérimentations couvrant tous les niveaux du système a été mis en place au moyen d’une analyse STPA à deux échelles.Enfin, une méthode d’analyse des accidents impliquant un conducteur automatisé a été créé en intégrant des éléments issus de méthodes d’analyses des accidents de la route existantes et des éléments explicatifs développés spécialement à la méthode CAST (méthode d’analyse des accidents fondée sur STAMP). L’accident impliquant une Tesla en mai 2016 est le cas d’étude de cette nouvelle méthode, CASCAD.En conclusion, ces trois applications ont montré tout le potentiel d’une approche systémique fondée sur STAMP pour offrir un cadre conceptuel adapté à l’évaluation des conséquences sur la sécurité routière de la conduite automatisée. / As automakers develop automated driving systems, they must address the implications of such systems on road safety. Notably for the safety benefit assessment, trial safety and accident analysis. However, the existing conceptual framework in road safety may not be adapted to analyze the changes and new interactions introduced by vehicle automation at all the levels of the road transport sociotechnical system.The main objective of this thesis is to apply a systems theoretic approach based on STAMP to examine the safety benefit assessment, trial safety and accident analysis of automated driving across all the levels of the road transport sociotechnical system.This research first contributes to safety benefit assessment by estimating the target population of a highway pilot system and by generating questions derived from an STPA analysis (hazard analysis based on STAMP) to facilitate the evaluation of the influence of the highway pilot system on road safety.Next, this work establishes a framework to ensure trial safety across the macroscopic and microscopic levels of the vehicle trial system by structuring the outputs of two STPA analyses.Finally, this thesis integrates elements from existing crash analysis methods and newly developed guidance elements into CAST (an accident analysis method based on STAMP) to develop a new method for the accident analysis of crashes involving automated driving called CASCAD. The application of CASCAD was illustrated using the available information of the Tesla crash on May 2016.The three applications of this research show the potential of a STAMP-based approach to provide a suitable conceptual framework for the analysis of the implications of road safety on automated driving.

Le véhicule électrique est actuellement au coeur des alternatives énergétiques qui permettent de faire face à la croissance du coût du carburant et au réchauffement climatique. En revanche, l’autonomie limitée des batteries des véhicules électriques et l’indisponibilité d’un nombre suffisant de bornes de recharge représentent des enjeux majeurs auxquels se trouvent confrontés les utilisateurs. Le déploiement des véhicules électriques doit alors passer par la conception et l’expérimentation des outils d’aide à la décision pour gestion optimisée et adaptée de l’écosystème du véhicule électrique. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse qui vise à fournir des outils d’aide à la décision pour l’optimisation des usages, de la recharge et des tournées des véhicules électriques dans le cadre industriel. Dans un premier temps, nous proposons d’étudier le problème d’optimisation conjointe de l’affectation et de la recharge des véhicules électriques. L’objectif de ce problème est de maximiser l’usage des véhicules électriques et minimiser les coûts de recharge tout en prenant en compte les contraintes d’ordre opérationnel et technique. Pour résoudre ce problème, nous proposons une méthode exacte et deux heuristiques. Nous comparons les performances de ces méthodes sur des instances réelles et d’autres aléatoires. Nous exposons ensuite plusieurs extensions au problème de base en intégrant de nouvelles fonctions objectif et de nouvelles contraintes. Nous étudions par la suite notre problème de point de vue ordonnancement et nous proposons une étude de complexité et des algorithmes d’approximation avec garantie de performance pour le problème d’ordonnancement d’intervalles sous contraintes d’énergie. Finalement, nous nous intéressons à un nouveau problème de construction de tournées pour une flotte mixte de véhicules électriques et thermiques. Pour résoudre ce problème, nous proposons des heuristiques et des méta-heuristiques hybrides et nous comparons les performances des différentes méthodes sur des instances généralisées de la littérature / Electric Vehicles may decrease transportation-related emissions and provide for less dependence on foreign oil. However, electric vehicles are still facing many weaknesses related to the high purchase prices, limited battery range and scarce charging infrastructure. The deployment of electric vehicles must then involve the design and the deployment of charging infrastructures. Within this study, the overall objective is to provide enhanced optimization methods and decision tools for electric vehicles assignment, charging and routing that are relevant to different real-world constraints. Firstly, we propose to study the joint scheduling and optimal charging of electric vehicles problem. This problem consists in assigning a set of already constructed routes to the available electric and conventional vehicles and in, simultaneously, optimizing the electric vehicles charging costs while ensuring that all constraints are satisfied. The objective of this problem is to maximize the use of EVs and to minimize charging costs. Secondly, we propose different extensions to our baseline problem and we vary the objective functions and the considered constraints. Moreover, our problem can be seen as a fixed interval scheduling problem with complementary constraints of energy. We propose then to study the complexity and the approximability of many variants of this new problem. Finally, we consider a new variant of the electric vehicle routing problem with a heterogeneous fleet of vehicles and we propose different heuristics and metaheuristics to solve it. We test the different solving methods on benchmark instances and we evaluate the efficiency of each method

Cette thèse analyse les challenges auxquels sont confrontés les composants électriques pour les systèmes de traction hybrides. L’analyse de ces composants et de leurs interactions en tant qu’entité indépendante est un sujet de recherche important afin de dimensionner de manière optimale le système au lieu de combiner des composants optimaux. Les véhicules hybrides sont un domaine de recherche qui suscite un grand intérêt parce qu’il s’agit d’une solution efficace à court terme afin de préparer la transition énergétique vers les véhicules à zéro émission. Malgré les avantages de cette solution, c’est un sujet de recherche complexe car les composants électriques doivent être intégrés dans un système de propulsion conventionnel. Ainsi le but de ce travail de recherche est axé sur la détermination de méthodes appropriées pour étudier les composants électriques et les contributions apportées par cette thèse visent à répondre à la problématique suivante : déterminer le niveau suffisant de détails pour modéliser les systèmes électriques pour les systèmes de traction pour véhicules hybrides afin d’identifier le dimensionnement idéal des composants pour différents systèmes pendant la phase de développement. Afin de résoudre cette problématique, ce rapport est divisé en quatre parties au sein de six chapitres. D’abord l’état de l’art des véhicules hybrides, des composants électriques ainsi que des méthodes d’optimisation associées sont présentés (chapitre 1). Ensuite, pour chaque composant (chapitre 2 à 4), des méthodes de modélisation appropriées sont déterminées afin de les modéliser mais aussi afin d’évaluer leur intégration dans le système de propulsion. Puis, une solution pour l’étude du système globale est déterminée à partir de l’analyse de travaux précédents (chapitre 5). Finalement, une approche d’optimisation est développée et permet d’analyser différents systèmes ainsi que l’influence de différents paramètres sur le dimensionnement (chapitre 6). Grâce à l’analyse du développement actuel et des travaux précédents sur le sujet ainsi qu’au développement d’outils de simulation, cette thèse étudie et analyse les relations entre le niveau de tension et de courant, et les performances du système dans différents cas. Les résultats permettent de déterminer l’influence de ces paramètres sur les composants ainsi que l’impact de l’environnement industriel sur les résultats. En tenant compte du cadre législatif actuel, les résultats convergent globalement tous dans la même direction : une réduction du niveau de tension, respectivement une augmentation du courant, entraine une amélioration du système global par rapport aux méthodes de dimensionnent actuelles. Ces observations sont liées à l’architecture, au cycle d’évaluation et à l’environnement considérés mais les méthodes et l’approche développée ont posé les bases pour étendre les connaissances dans le domaine de l’optimisation des véhicules hybrides. En plus de l’optimisation générale, des cas particuliers sont analysés afin de montrer la modularité des méthodes et l’influence de paramètres supplémentaires (système 48V ou convertisseur Boost). Afin de conclure, cette thèse a mis en place les bases pour l’étude des composants électriques pour les véhicules hybrides. De part un environnement fluctuant et les nombreuses technologies possibles, ce sujet suscite encore un grand intérêt et les points suivants peuvent être encore étudiés de manière plus détaillée : * Application des méthodes pour d’autres systèmes de propulsion (autre architectures hybrides, véhicule à pile à combustible ou tout électrique), * Étude de nouvelles technologies comme le carbure de silicium pour l’électronique de puissance, la machine à reluctance variable ou le sulfure de lithium pour les batteries, * Analyse d’autre cycle d’évaluation ainsi que leur cadre législatif, * Mise en place de structures additionnelles pour l’électronique de puissance, * Validations supplémentaires avec d’autres composants / This work analyses the challenges faced by the electric components for traction purpose in hybrid drivetrains. It investigates the components and their interactions as an independent entity in order to refine the scope of investigation and to find the best combinations of components instead of the best components combinations. Hybrid vehicle is currently a topic of high interest because it stands for a suitable short-term solution towards zero emission vehicle. Despite its advantages, it is a challenging topic because the components need to be integrated in a conventional drivetrain architecture. Therefore, the focus of this work is set on the determination of the right methods to investigate only the electric components for traction purpose. The aim and the contributions of this work lies thereby in the resolution of the following statement: Determine the sufficient level of details in modeling electric components at the system level and develop models and tools to perform dynamic simulations of these components and their interactions in a global system analysis to identify ideal designs of various drivetrain electric components during the design process. To address these challenges, this work is divided in four main parts within six chapters. First the current status of the hybrid vehicle, the electric components and the associated optimization methods and simulation are presented (first chapter). Then for each component, the right modeling approach is defined in order to investigate the electrical, mechanical and thermal behavior of the components as well as methods to evaluate their integration in the drivetrain (second to fourth chapter). After this, a suitable method is defined to evaluate the global system and to investigate the interactions between the components based on the review of relevant previous works (chapter five). Finally, the last chapter presents the optimization approach considered in this work and the results by analyzing different system and cases (chapter six). Thanks to the analysis of the current status, previous works and the development of the simulations tools, this work investigates the relationships between the voltage, the current and the power in different cases. The results enable, under the considered assumptions of the work, to determine the influence of these parameters on the components and of the industrial environment on the optimization results. Considering the current legislative frame, all the results converge toward the same observation referred to the reference systems: a reduction of the voltage and an increase of the current leads to an improvement of the integration and the performance of the system. These observations are linked with the considered architecture, driving cycle and development environment but the developed methods and approaches have set the basis to extend the knowledge for the optimization of the electric system for traction purpose. Beside the main optimization, special cases are investigated to show the influence of additional parameters (increase of the power, 48V-system, machine technology, boost-converter…) In order to conclude, this work have set the basis for further investigations about the electric components for traction purpose in more electrified vehicle. Due to the constantly changing environment, the new technologies and the various legislative frame, this topic remains of high interest and the following challenges still need to be deeper investigated: * Application of the methods for other drivetrain architecture (series hybrid, power-split hybrid, fuel-cell vehicle, full electric vehicle), * Investigation of new technologies such as silicon-carbide for the power electronics, lithium–sulfur battery or switch reluctance machine, * Investigation of other driving cycle, legislative frame, * Integration of additional power electronics structure, * Further validation of the modeling approaches with additional components

Peu d’artistes évoquent autant le sublime que Wagner, lequel, selon Nietzsche ne pouvait « respirer librement que dans le sublime et le supra-sublime ». Pourtant, le sublime wagnérien reste finalement peu analysé, sauf à travers quelques exemples précis.Nous avons donc tenté d’interroger l’ensemble des œuvres lyriques et certains écrits esthétiques de Wagner, pour les confronter à la tradition du sublime et à la philosophie qui s’en réclame. La tradition du sublime nous a donné de précieux éclairages sur la musique et l’action dramatique à partir du sublime poétique chez Longin, du sublime de l’obscur chez Burke, du sublime mathématique et du sublime dynamique de Kant, du sublime pathétique chez Schiller… Toutefois, de simples catégories ne suffisent pas à rendre compte de certains modes opératoires du sublime wagnérien. Il faut moins chercher d’autres clefs que se référer à une conception du sublime vraiment principielle et ouverte.De ce point de vue, le sublime n’est pas seulement une catégorie, une manière de parler et de classer : c’est un principe à la fois originaire, impératif et fondateur, comme l’a montré Baldine Saint Girons. Et toute la difficulté est de comprendre les articulations possibles entre un sublime pensé à partir de ses véhicules privilégiés (grandeur, laideur, obscurité, simplicité), un sublime analysé à partir de ses effets généraux (enthousiasme, étonnement, respect), et un sublime conçu comme principe, introduisant donc à la question des enjeux.Le problème tient au fait que le sublime est principe de lui-même en même temps que de l’expérience qui le découvre. Notre objet est donc de repérer les signifiants privilégiés de l’expérience du sublime, au moment où lui-même comme principe tend à se dérober.Nous essayons de montrer les seuils que franchit le sublime wagnérien et son élan vers un sublime cosmique. La « mélodie infinie » de Wagner perce néanmoins obliquement, comme, par exemple, dans le « thème du regard » de Tristan. Il ne s’agit justement plus de simples « thèmes » au sens classique, car leur « dire » - comme celui de Levinas - ne se réduit jamais en un dit « thématisable », mais poursuit son élan, telle la vrille du sublime. / Few artists evoke, as much as Wagner, the Sublime. According to Nietzsche: « more than anyone else », he could « breathe freely only in the Sublime and the supra Sublime » (The case of Wagner). However, the Wagnerian Sublime was finally few analysed, except through some precise examplesSo we tried to question the whole of lyric works and some of the aesthetic writings of Wagner, confronted with the tradition of Sublime, and the philosophies which are claim for these last. Sublime’s tradition gave us invaluable references on music and dramatic action, from poetic Sublime in Longin, Burkian Sublime of obscure, Kantian categories of « mathematic » or «dynamic » Sublime, pathetican Sublime of Schiller … However, the simple categories are not enough to give an account of the Wagnerian Sublime. We must, less seek other keys, than refer to conception of Sublime really from principle and open. From this point of view, Sublime is not only a category, a manner of speaking or classifying : it is a principle, at the same time originating, imperative and founding, as shown by Baldine Saint Girons. And all the difficulty is to understand the possible articulations of a Sublime thought from its privileged vehicles (greatness, ugliness, darkness, simplicity), a Sublime analysed from its general effects (enthousiasm, astonishment, respect), and a Sublime conceived as principle, so introducing to the question of the issues. The problem is due to the fact that the Sublime is principle of itself in the same time that of the experiment which discovers it. Our object is thus to locate the privileged meanings of Sublime’s experience, while itself as a principle tends to escape.We try to show the thresholds which crosses the Wagnerian Sublime and his impulse towards a cosmic Sublime. The « infinite melody » of Wagner is piercing nevertheless obliquely, like in, for example, the «glance theme » in Tristan. Precisely it is no more classical « themes », because their saying – like in Levinas – can’t be reduced in a thematisable said, but continue his impulse, like the spin of Sublime.

Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).

L'augmentation continue du nombre de véhicules a sans cesse conduit à innover pour mieux réguler le trafic routier. Aujourd'hui, l'automatisation des véhicules et la communication inter-véhiculaire rend possible une nouvelle approche : l'intersection autonome et coopérative (IAC) dans laquelle les véhicules autonomes communiquent pour négocier leur droit de passage à l'intersection. Théoriquement plus efficace, plus sûre et plus économique que les approches traditionnelles, son implémentation et son déploiement constituent néanmoins un défi scientifique et technologique. Dans ce mémoire, nous proposons plusieurs contributions soutenant ce développement : une stratégie de contrôle longitudinal et latéral du véhicule conçues pour fonctionner avec des informations discrètes et présentant une latence (provenant de la communication sans-fil ou du positionnement satellite), une solution de prévention des risques d'inter-blocage spécifique à l'IAC, et enfin, l'implémentation et l'expérimentation d'un prototype réel d'IAC avec trois véhicules autonomes. Un travail exploratoire est ensuite fourni pour généraliser les principes de l'IAC, afin d'automatiser et optimiser les opérations de changement de voie et d'insertion. / The continuous increase in the number of vehicles has constantly led to innovation to improve the regulation of road traffic. Today, vehicle automation and inter-vehicular communication make possible a new approach: the autonomous and cooperative intersection (ACI) in which autonomous vehicles communicate to negotiate their right of way at the intersection. Theoretically more effective, safer and more economical than traditional approaches, its implementation and deployment constitute a scientific and technological challenge. In this paper, we propose several contributions supporting this development: a longitudinal and lateral vehicle control strategy designed to work with information discrete and suffering from latency (coming from wireless communication or satellite positioning), a preventive solution of the risks of deadlock specific to the ACI, and finally the implementation and testing of a real prototype of ACI with three autonomous vehicles. An exploratory work is then provided to generalize the principles of the ACI, in order to automate and optimize the operations of lane change and insertion.

Les supercondensateurs présentent un intérêt grandissant pour des applications embarquées. De récentes études (Supercapacitors USA, 2013) montrent que leur intégration dans un véhicule hybridé électriquement peut contribuer à multiplier par deux la durée de vie des batteries. Cependant, leur vieillissement n’est pas totalement maîtrisé et suscite encore de nombreuses interrogations.L’étude menée dans le cadre de cette thèse aborde la problématique du vieillissement du supercondensateur, et sa mise en application dans une chaîne de propulsion électrique haute tension. Les travaux ont porté sur les modes de vieillissements accéléré par floating (tension et température constantes) et par cyclage (charge décharge à courant constant), et ont permis l’élaboration d’un protocole d’essai fiable et répétitif permettant de minimiser les perturbations lors des mesures en modes fréquentiel et continu dites respectivement AC et DC. Les études faites sur le vieillissement par floating ont permis non seulement d’aboutir à une estimation de la durée de vie des supercondensateurs mais aussi d’analyser certaines causes du vieillissement de ces éléments.Durant cette étude nous avons également intégré un pack de supercondensateurs dans une plateforme d’un véhicule électrique équipé d’un pack de batteries au lithium fer phosphate. Cette étude a permis de mettre expérimentalement en évidence l’apport des supercondensateurs lors de phases transitoires (accélération, freinage, sollicitations brusques) et la réduction induite des sollicitations dynamiques sur la batterie. / Ultracapacitors present a growing interesting in at various the embedded applications. Recently published studies show that different integrations of ultracapacitor in the Hybrid Electric Vehicle (HEV) permits to increase the battery’s lifetime up to twice. In the meantime, the aging of ultracapacitor is not fully known and still waits many questions have to be responded.This thesis is studying the aging of the ultracapacitor and their integration in a HEV. The work focused on the accelerated aging in floating mode such as constant voltage and temperature and also in cycling mode such as charge-discharge for a constant current. This study permits us to find a reliable and a repeatable test protocol in order to minimize the noise during the measurement of a frequencial and a continuous mode. In the meantime, the floating mode allows to estimate the supercapacitors’ lifespan and also to determine some reasons of the aging.Besides, we have also included a pack of ultracapacitors in an EV platform based on a pack of lithium iron phosphate. The experimental test demonstrated clearly a contribution of the ultracapacitors during a transient phase (acceleration, braking, sudden stress) and the dynamic strain reduction on the battery.

Dans ce travail, nous exploitons le potentiel offert par les véhicules autonomes coopératifs, pour fluidifier le trafic dans une intersection isolée puis dans un réseau d’intersections. Nous proposons le protocole SVAC (Système du Véhicule Actionneur Coopératif) permettant de réguler une intersection isolée. SVAC est basé sur une distribution individuelle du droit de passage qui respecte un ordre précis donné par une séquence de passage.Pour optimiser la séquence de passage, nous définissons la politique PED (Politique d’Evacuation Distribuée) permettant d’améliorer le temps d’évacuation total de l’intersection. La création de la séquence de passage est étudiée à travers deux modélisations. Une modélisation sous forme de graphes permettant le calcul de la solution optimale en connaissant les dates d’arrivée de tous les véhicules, et une modélisation de type réseaux de Petri avec dateurs pour traiter la régulation temps-réel. Des tests réels avec des véhicules équipés ont été réalisés pour étudier la faisabilité du protocole SVAC. Des simulations mettant en jeu un trafic réaliste permettent ensuite de montrer la capacité de fluidifier le trafic par rapport à une régulation classique par feux tricolores.La régulation d’un réseau d’intersections soulève les problèmes d’interblocage et de réorientation du trafic. Nous proposons le protocole SVACRI (Système du Véhicule Actionneur Coopératif pour les Réseaux d’Intersections) qui permet d’éliminer à priori les risques d’interblocage à travers la définition de contraintes d’occupation et de réservation de l’espace et du temps. Nous étudions également la possibilité d’améliorer la fluidité du trafic à travers le routage des véhicules, en tirant avantage du protocole SVACRI. Enfin, nous généralisons le système de régulation proposé pour la synchronisation des vitesses aux intersections. / The objective of this work is to use the potential offered by the wireless communication and autonomous vehicles to improve traffic flow in an isolated intersection and in a network of intersections. We define a protocol, called CVAS (Cooperative Vehicle Actuator System) for managing an isolated intersection. CVAS distributes separately the right of way to each vehicle according to a specific order determined by a computed sequence.In order to optimize the sequence, we define a DCP (Distributed Clearing Policy) to improve the total evacuation time of the intersection. The control strategy is investigated through two modeling approaches. First graph theory is used for calculating the optimal solution according to the arrival times of all vehicles, and then a timed Petri Net model is used to propose a real-time control algorithm. Tests with real vehicles are realized to study the feasibility of CVAS. Simulations of realistic traffic flows are performed to assess our algorithm and to compare it versus conventional traffic lights.Managing a network of intersections raises the issue of gridlock. We propose CVAS-NI protocol (Cooperative Vehicle actuator system for Networks of Intersections), which is an extension of CVAS protocol. This protocol prevents the deadlock in the network through occupancy and reservation constraints. With a deadlock free network we extend the study to the traffic routing policy. Finally, we generalize the proposed control system for synchronizing the vehicle velocities at intersections.

Le travail de thèse de Baudoin Dafflon se situe dans la thématique générale des systèmes auto-organisés, dans la version centrée sur les systèmes multi-agents. Ce travail repose sur l’idée que l’organisation d’un système distribué peut émerger à partir du comportement de chacune des d’entités autonomes et proactives qui le composent. L’organisation émergente satisfait l’objectif confié au système auto-organisé. Cette thèse s’est particulièrement occupé de domaines applicatifs où les systèmes auto-organisés sont formés par des entités matérielles intelligents, en général mobiles, situées dans un environnement physique relativement incertain. Ses études de cas appartiennent à la problématique de la conduite en convoi de flottes de véhicules autonomes.En particulier, B. Dafflon s’est intéressé à la prise de décision pour ce genre de systèmes. Cette question est particulièrement importante lorsque l’environnement est incertain, soit par ce que les entités autonomes en ont une connaissance imparfaite, soit par ce que des phénomènes aléatoires peuvent se produire. Dans ce cas chaque entité doit décider, de façon décentralisée quelle est la meilleure action locale à exécuter pour que l’organisation globale soit préservée. Si bien l’échange d’informations entre entités n’est pas exclu d’emblée pour ce type de systèmes, les travaux de cette Thèse ont été conduits en adoptant la contrainte de non-communication, dans le but d’explorer la portée des approches purement autonomes et locales de la prise de décision par les agents.Parmi les contributions substantielles apportées par cette thèse nous pouvons mentionner les suivants. Premièrement, la proposition d’une architecture qui sépare la fonction décision de la fonction contrôle, ce qui permet de mieux intégrer des fonctionnalités qui prennent en compte l’incertain. Un exemple dans le domaine applicatif (la conduite en convoi) serait l’évitement d’obstacles. Deuxièmement, B. Dafflon propose l’introduction d’une hiérarchie de systèmes multi-agents où la prise de décision est également envisagée comme un processus auto-organisé dans un monde virtuel d’agents. Ce monde virtuel est défini par un processus d’abstraction des informations données par les percepts des agents matériels. Finalement, cette Thèse propose des modèles d’interaction pour ces agents virtuels qui reposent sur des processus physiques (lois d’attraction-répulsion, dynamique des gazes, ...). L’intérêt en est que la décision peut être élaborée de façon calculatoire, en évaluant des indicateurs globaux inspirés des processus physiques modélisés.Les travaux présentés dans cette thèse ont été effectués et ont été financés par le projet ANR-VTT SafePlatoon. / Baudoin Dafflon’s doctoral work is placed in the general frame of self-organised systems. This kind of systems bases on the hypothesis that their organizationcan be the result of the individual behaviour of each one of the autonomous and proactive component entities. This emergent organization satisfies the objectives entrusted to the self-organizing system. This thesis is mainly directed to application domains in which the self-organizing system is composed of intelligent, frequently mobile material devices places in a physical, uncertain environment. Case-studies made included in this Thesis belong to the vehicle platoon problem.This Thesis interests mainlyto the decision-making problem of the self organizing systems of this kind. This aspect is particularly important when the system evolves in an uncertain environment. Uncertainty can be the consequence of an imperfect knowledge of the environment or because of the occurrence of unpredictable events. In those situations the autonomous entities have to decide locally about the best action to be performed in order for the global organization to be maintained. Even if information exchange among autonomous entities is not excluded a-priori, this doctoral work has been done under the restriction of non-communication, in order to investigate the reach of completely de-centralised approaches.Among the contributions of this thesis we can mention the following. Firstly, the proposal of an architecture that separates decision making and control, thereby allowing a simpler integration of uncertainty-management. An example from the application domain (vehicle platoons) is obstacle avoidance. Secondly, this thesis introduces a hierarchy of multi-agent systems such that decision-making is also conceived as a self-organized process in a virtual agent’s world. The later is built from an abstraction process based on the perceptions produced by material agents. Lastly, this thesis proposes physics-inspired interaction mechanisms for virtual agents. Those interaction models based on phenomena such as attraction-repulsion forces or gas dynamics, allow for a computational decision making process based on the laws and properties of the adopted physical models.Doctoral work presented in this Thesis has been done in the framework of the ANR-VTT project.

Le problème posé dans cette thèse est de déterminer l'instrumentation permettant à un algorithme de filtrage d'estimer en temps réel, les états dynamiques d'un véhicule automobile. Ces états correspondent aux vitesses verticales de chaque coin du véhicule, des roues ainsi que les vitesses et déplacements relatifs du véhicule par rapport aux roues et des roues par rapport au sol. Ces états sont ensuite exploités par des systèmes de suspensions pilotées. Dans une première partie, il a été nécessaire de modéliser le véhicule à l'aide des équations de la mécanique en tenant compte de toutes les situations du véhicule. Dans cette partie, des simplifications ont été réalisées pour permettre l'exploitation des algorithmes par des calculateurs peu coûteux, adaptés économiquement à l'industrie automobile. Enfin, nous avons recalé les paramètres du modèle sur un véhicule prototype en exploitant des données expérimentales. Dans une seconde partie, nous avons réalisé des algorithmes de filtrage basés sur trois configurations de capteurs. Un premier faisant intervenir uniquement les capteurs de déplacement relatif des suspensions. Un second intégrant en plus des capteurs précédents, un accéléromètre positionné sur chaque coin du véhicule. Un troisième utilisant cette fois des accéléromètres positionnés sur chacune des roues. Cette étude nous à amené à exprimer différemment les variables du modèle et décomposer le modèle véhicule en quatre sous-systèmes, un par coin, en y associant pour chacun d'entre eux un algorithme d'estimation propre. Enfin, nous avons testé chaque algorithme en simulation à partir de mesures effectuées sur véhicule. Cette étape nous a permis de quantifier les performances de chaque configuration. Les résultats ont montré que la configuration 3 avec accéléromètres sur les roues est la solution la plus performante en vue d'une application par des systèmes de suspensions contrôlées. L'intérêt de ce travail réside essentiellement dans le fait qu'il est possible de réaliser en temps réel, un filtre de Kalman étendu en exploitant les calculateurs disponibles. Par ailleurs ce filtre montre également qu'il est préférable de privilégier des accéléromètres positionnés sur chacune des roues plutôt que sur chaque coin du véhicule.