Vous roulez sur l'autoroute lorsque tout à coup,
une infinité de feux stop s'allument devant vous.
Il n'y a pas d'accident, ni de feu rouge,
pas de changement de vitesse ni de rétrécissement de la chaussée.
Alors, nom de @#$%!, pourquoi est-ce que ça bouchonne ?
Lorsque le trafic est presque à l'arrêt sans raison apparente,
on appelle ça un embouteillage fantôme.
L'embouteillage fantôme est un phénomène émergent
dont le comportement prend vie de lui-même,
supérieur à la somme de ses parties.
Mais malgré ça, nous pouvons modéliser cet effet,
et même en comprendre les principes qui lui donnent forme -
et nous sommes plus près que vous ne le pensez
d'empêcher ce problème à l'avenir.
Pour qu'un embouteillage fantôme se forme,
il doit y avoir un grand nombre de voitures sur la route.
Ça ne veut pas nécessairement dire qu'il y a trop de voitures
pour circuler sur un tronçon de route sans à-coups,
du moins pas si chaque conducteur maintient la même vitesse et distance
avec les autres conducteurs.
Dans ce trafic dense mais fluide,
il suffit d'une légère perturbation pour déclencher une série d'événements
qui causent un embouteillage fantôme.
Admettons qu'un conducteur freine légèrement.
Chaque conducteur freine alors un peu plus fort successivement,
créant une vague de feux stop qui se propage vers l'arrière
parmi les voitures sur la route.
Ces vagues en accordéon peuvent voyager sur une autoroute pendant des kilomètres.
Si la densité des voitures sur la route est faible,
le trafic s'écoule sans à-coups car les petites perturbations,
comme des voitures qui changent de voie ou ralentissent dans un virage,
sont absorbées par les ajustements des autres conducteurs.
Mais une fois que le nombre de voitures sur la route dépasse une densité critique,
généralement lorsque les voitures sont séparées par moins de 35 mètres,
le comportement du système change totalement.
Il commence par afficher une instabilité dynamique :
les petites perturbations sont amplifiées.
L'instabilité dynamique n'est pas un phénomène unique à l'embouteillage fantôme
car il est aussi responsable des gouttes de pluie,
des dunes, des motifs des nuages etc.
L'instabilité est une boucle de rétroaction positive.
Au-dessus de la densité critique,
chaque voiture supplémentaire réduit le nombre de voitures par seconde
passant à un point donné sur la route.
Cela signifie qu'il faut plus de temps à un embouteillage local
de disparaître d'un tronçon de route,
augmentant encore plus la densité des véhicules,
ce qui finit par donner un trafic en accordéon.
Les conducteurs ont tendance à ne pas réaliser
qu'ils doivent freiner bien en amont d'un embouteillage
et donc ils finissent par devoir freiner plus fort pour éviter une collision.
Ceci renforce la vague de freinage de véhicule en véhicule.
Les conducteurs ont tendance à accélérer trop vite après un ralentissement,
signifiant qu'ils essayent de rouler plus vite
que la moyenne du trafic devant eux.
Ils doivent donc freiner à nouveau,
produisant peut-être une autre boucle de rétroaction
causant elle-même plus de trafic en accordéon.
Dans les deux cas, les conducteurs dégradent le trafic
simplement parce qu'ils n'ont pas une bonne idée des conditions devant eux.
Les voitures autonomes équipées de données sur le trafic devant elles
grâce aux voitures connectées ou aux capteurs sur la route
pourraient être capables de contrer un embouteillage fantôme en temps réel.
Ces véhicules pourraient maintenir une vitesse constante, selon la sécurité,
qui correspond à la vitesse moyenne de la fluidité du trafic,
empêchant les vagues de trafic de se former.
Dans les situations où il y a déjà des embouteillages,
le véhicule autonome serait capable de l'anticiper,
de freiner plus tôt et plus progressivement qu'un conducteur humain,
réduisant la force de la vague.
Et ça ne demanderait pas beaucoup de voitures autonomes -
dans une expérience récente, une voiture autonome pour 20 conducteurs humains
a suffi pour atténuer et empêcher les vagues de trafic.
Les embouteillages ne sont pas qu'un souci du quotidien -
ils sont une cause majeure d'accidents,
de ressources gaspillées et de pollution.
Mais les nouvelles technologies pourraient aider à réduire ces schémas,
rendant nos routes plus sûres,
nos déplacements quotidiens plus efficaces et notre air plus pur.
La prochaine fois que vous serez dans un embouteillage,
il peut être utile de vous rappeler
que les autres conducteurs ne conduisent pas nécessairement mal,
mais qu'ils ignorent simplement les conditions de la route devant eux -
et qu'ils conduisent en conséquence.