Estimation et contrôle de la dynamique d’un vélo instrumenté

Acteur majeur de la recherche européenne sur la ville et les territoires, les transports et le génie civil, L’Ifsttar, l’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux, est né le 1er janvier 2011 de la fusion de l’INRETS et du LCPC.

L'Ifsttar est un établissement public à caractère scientifique et technologique, placé sous la tutelle conjointe du Ministère de la Transition écologique et solidaire et du Ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation.

L'Ifsttar conduit des travaux de recherche finalisée et d’expertise dans les domaines des transports, des infrastructures, des risques naturels et de la ville pour améliorer les conditions de vie de nos concitoyens et plus largement favoriser un développement durable de nos sociétés.

Les cyclistes sont considérés comme les usagers de la route les plus vulnérables, une réalité que souligne l'augmentation constante des accidents chaque année. Selon les statistiques, un nombre croissant de cyclistes est impliqué dans des incidents graves, souvent en raison de la négligence des autres conducteurs, des infrastructures inadaptées, ou des conditions météorologiques défavorables. Cette vulnérabilité expose les cyclistes à des risques importants, ce qui entraîne des blessures parfois fatales. Face à cette situation alarmante, il devient essentiel pour les chercheurs et les ingénieurs de recentrer leurs efforts sur l'étude des vélos.

L'objectif de ce stage est d'étudier les situations à risques en fonction des caractéristiques de l'infrastructure (adhérence de la route, rayon de courbure, etc.), du comportement des cyclistes et des autres usagers de la route (voitures, piétons). Les schémas comportementaux pertinents des cyclistes lors de leur déplacement seront identifiés par simulation à l'aide d'un simulateur de vélo. La simulation vise à tester la conception de l'infrastructure, à mettre en évidence les risques, à proposer éventuellement des recommandations et à les évaluer.

Une partie cruciale de ce travail consiste à élaborer des outils de contrôle des trajectoires. Grâce à l'intégration de technologies avancées, telles que des capteurs de mouvement, des algorithmes de contrôle adaptatif et des systèmes d'assistance à la conduite, il est possible d'améliorer la sécurité des cyclistes. Par exemple, des systèmes de détection d'obstacles pourraient avertir les cyclistes de la présence de véhicules ou d'autres dangers sur la route, permettant ainsi une réaction rapide pour éviter les accidents.

Les principales tâches à réaliser sont :

• Etudier les travaux antérieurs réalisés sur la sécurité du vélo, le comportement des cyclistes et les méthodes de commande et d’estimation.
• Analyser les parcours expérimentaux sur un vélo instrumenté : le vélo étant équipé de capteurs pour mesurer le profil de la route, les accélérations, l’angle de braquage, la puissance de pédalage et la position du cycliste, etc.
• Étudier l’interaction entre les cyclistes et les différents usagers de la route.
• Analyser les données obtenues lors des simulations afin de mettre en évidence les points critiques et d’identifier les risques.
• Enquêter et expérimenter le comportement des cyclistes lors de différents schémas afin de déterminer les méthodes les plus sûres.
• Développer des outils d’estimation de la dynamique du vélo et les valider avec des données simulées et expérimentales
• Développer des méthodes de control du vélo et les valider avec des données simulées et expérimentales

Les connaissances souhaitées sont :

• Dynamique des systèmes et mécanique du mouvement.
• Commande et estimation des systèmes en automatique.
• Capteurs et systèmes embarqués.
• Traitement du signal.
• Langages de programmation, notamment MATLAB/Simulink.