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mardi 14 août 2018

SERVICE DE TRANSPORT ÉLECTRIQUE AUTOMATIQUE OPTIMISÉ

« STRÉLOP »
Un essai
Par Jean-Luc Dion, ing. retraité
Juillet 2017
Octobre 2018
Introduction

Ce document décrit les grandes lignes d’un projet de transport électrique en commun hautement automatisé et rapide pour les villes, utilisant l’intelligence artificielle et de petits véhicules ou minibus améliorés et largement autonomes. Le couplage avec des liaisons interurbaines ultrarapides est brièvement abordé. Le projet traite aussi des conditions essentielles permettant la réalisation et l’usage efficace d’un tel système. On peut le surnommer « STRÉLOP ».
L’usage de la voiture individuelle au pétrole dans les villes et sur les grandes routes devient de plus en plus inefficace, tout en produisant des embouteillages terribles en ville et une pollution inacceptable, en plus d’être un énorme gaspillage de ressources de toutes sortes, surtout le pétrole, une ressources irrécupérable. C’est sans parler des divers problèmes de santé de tous genres causés par cet usage.
Or, on sait que l’avenir appartient aux véhicules électriques dont le développement est déjà très avancé et surtout et même essentiellement aux transports en commun si ces derniers peuvent être vraiment efficaces et rapides, au point de décourager l’usage de sa propre voiture. Comme on peut le lire dans Le Devoir du 25 juillet 2017, la révolution de la voiture autonome passe aussi par le partage [1].
« Pour plusieurs, le rêve de la voiture autonome, c’est celui de posséder un véhicule permettant de se déplacer sans avoir à prendre place derrière un volant. Mais pour que cette révolution du transport puisse se matérialiser, il faudra justement que les consommateurs renoncent à posséder leur propre voiture intelligente pour privilégier le transport en commun. »
Dans un autre article :
« Assis dans leur siège d’auto, des milliers de Montréalais se retrouvent chaque jour emprisonnés dans des embouteillages. (…)
Les individus adoptent un comportement égoïste en choisissant le chemin le plus rapide pour se rendre à destination, ça leur fait perdre plus de temps que s’ils avaient pensé au meilleur chemin à prendre collectivement », explique Étienne Ghys, directeur de recherche au Centre national de recherche scientifique de Lyon.» [2]
Cette situation intolérable est celle vécue dans pratiquement toutes les villes, grandes et moyennes sur Terre. Il faut aussi comprendre que même si tous les véhicules étaient électriques, les problèmes de circulation seraient toujours entiers avec le plus souvent un seul passager derrière le volant. Il s’impose par conséquent d’imaginer et réaliser dans les meilleurs délais des solutions écologiques à ce grave problème, avec les techniques connues et celles à mettre au point.
Comme le Québec se distingue dans le monde entier comme producteur d’une énergie électrique très propre à partir de ses cours d’eau, avec des surplus de production depuis des années, il faut déplorer sérieusement que cette énergie ne serve pas davantage aux transports. À part le métro de Montréal, pratiquement rien d’autre roule à l’électricité. Par contre, en Europe où on a très peu d’énergie hydroélectrique, des centaines de trains et métros roulent à l’électricité, particulièrement en France.
Or, une hausse des besoins énergétiques est prévue chez nous à l'horizon 2026, mais elle est insuffisante pour éliminer complètement les surplus d’électricité vendus à perte. Ce serait une coûteuse erreur que d’improviser dans ce domaine, comme en construisant des génératrices éoliennes inutiles dans le moment, alors qu’une sérieuse planification bien coordonnée s’impose avec les sociétés de transport actuelles…
On sait d’autre part que les techniques d’informatique actuelles rendent possible une forme d’intelligence artificielle pour gérer des moyens de transport en commun d’une qualité incomparablement supérieure à ce qui existe présentement, en coordination avec le développement des véhicules électriques. Or, le Québec, avec ses surplus d’électricité à bon marché et son industrie de pointe peut et doit jouer un rôle exemplaire dans le développement et l’implantation de ces techniques, ce qui peut donner une puissante impulsion à notre industrie des transports et à l’exportation.
Mais en parallèle, des mesures de taxation dissuasives s’imposent en ce qui concerne l’utilisation abusive des moteurs au pétrole, particulièrement dans les gros véhicules énergivores et polluants, sinon aucune mesure du genre ne pourra réussir. Quelques-unes de ces conditions sont décrite à la fin.
Quelques notes sur l’énergie...

Voici quelques valeurs qui permettent de mieux saisir la sous-utilisation actuelle de notre énergie hydroélectrique dans les transports et les vastes perspectives d’amélioration qui s’offrent.
Selon les données disponibles actuellement, la consommation totale de produits pétroliers au Québec est passée de 15,179 millions tep (mégatep, Mtep) en 2010 à 15,780 Mtep 2013, une augmentation de 3,96%... Le secteur des transports est le consommateur de produits pétroliers le plus important, avec une part de 76,3% de la consommation totale : 12,04 Mtep en 2013 (3).
« La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité de mesure de
l'énergie. Elle est notamment utilisée dans l'industrie et l'économie. Elle vaut,
selon les conventions, 41,868 GJ
(gigajoules ou milliards de joules) parfois arrondi à 42 GJ , ce qui correspond au pouvoir calorifique d'une tonne de pétrole ‘moyenne’. C’est environ 11 630 kWh.
D’autre part, 1 tonne de pétrole brut correspond à peu près à 7,3 barils, et 1 baril est environ 1 161 litres, soit 10,0 kWh par litre. (4)
Notre consommation totale de produits pétroliers pour le transport en 2013, est ainsi équivalente à 140 000 MWh ou 140 MkWh (méga-kilowattheures ou 140 téra-wattheures, TWh).
Par ailleurs, le potentiel hydroélectrique du Québec est gigantesque à l’échelle mondiale :
Le parc de production d’Hydro-Québec compte 62 centrales hydroélectriques et 24 centrales thermiques, ce qui représente une puissance installée de 36,9 GW ou 36 900 MW.
Par exemple, la centrale Manic 5 a une puissance de 1064 MW. C’est une production annuelle en fonctionnement continu de 3,35 x 1013 kWh ou 33,5 térakWh ou 33 500 MkWh, ce qui est l’équivalent de 2,88 Mtep, ou de 24% de notre consommation totale de produits pétroliers pour le transport en 2013. Il y a donc place pour énormément plus de transports électriques… On peut donc dire que l’énergie de cette seule centrale pourrait faire rouler le quart des véhicules au Québec...


Figure 1 — La centrale hydroélectrique Manic 5.
Description du système STRÉLOP

Supposons qu’on dispose au départ d’une étude approfondie des besoins en déplacement des habitants de chaque ville considérée. Supposons aussi qu’à la suite de cette étude on détermine un nombre suffisant N de petits véhicules ou minibus électriques de diverses capacités, de 6 à 20 passagers assis, qui seront répartis dans la ville, prêts à démarrer immédiatement. Il peut y en avoir de deux grosseurs. Ces minibus peuvent avoir ou non un conducteur, du fait qu’ils sont pilotés par une intelligence artificielle reliée à un système informatique central et d’un ensemble de capteurs et balises permettant la navigation autonome. Ce type de minibus électrique existe actuellement et on a récemment fait la démonstration d’un modèle à Montréal. (5) La figure 2 servira à décrire ce système.
  • Les véhicules numérotés 1, 2, 3… sont représentés en rouge en différents points de la ville à un instant donné. Ils peuvent être, par exemple, de deux capacités différences et capables de rouler indifféremment dans les deux sens (voir annexe)… Un conducteur peut être aux commandes,
    surtout au début.
  • Ils peuvent alors être immobiles ou en mouvement et leur nombre dans chaque zone est déterminé par des statistiques sur l’usage antérieur.
  • Ils devraient être munis de portes latérales permettant à chaque passager d’accéder rapidement à l’un des sièges disponibles. Ils sont aussi munis de compartiments à bagages de grandeur suffisante et facilement accessibles pour transporter un certain nombre de valises et autres objets des voyageurs.
  • Des passagers, dont le nombre prévu sera évalué selon le jour et l’heure, sont représentés par A, B, C… En réalité, ils peuvent être beaucoup plus nombreux que dans cette figure, tout comme les véhicules.
  • La destination de chacun est désignée par dA, dB, dC… Plusieurs peuvent avoir une destination commune, dE, dF, dG : bureau, usine, atelier, domicile, par exemple.
  • Les rues sont désignées par r1, r2, r3…, a1, a2, a3…

Figure 2
  • Un des objectifs peut être que tout passager ayant commandé un minibus attende un maximum de 5 à 10 minutes avant qu’un véhicule passe à quelques dizaines de mètres seulement de son point de départ.
  • Comme le nombre de véhicules et camions en ville est fortement limité et que les feux de circulations sont contrôlés par le système de commande central, ces véhicules peuvent se déplacer normalement à des vitesses moyennes bien supérieures à celles des voitures et autobus actuels.
  • À ce système fonctionnant par zones dans la ville se superposent des lignes de métro, tramways ou autobus non représentés, assurant la liaison entre les zones éloignées, avec des stations où le Strélop permet d’amener rapidement les passagers à partir de leur domicile. On suppose aussi la coordination avec des liaisons interurbaines ultrarapides telles que le monorail suspendu à moteurs-roues qui reste à développer (6,7) (figure 3). Le fonctionnement de l’ensemble est établi de façon à toujours minimiser le temps de déplacement d’un point à un autre et à réduire le nombre de véhicules au pétrole en circulation.

Figure 3 – Le monorail à moteurs-roues.
  • La réalisation, le financement et le bon fonctionnement d’un tel système supposent qu’on a réussi à réduire radicalement le nombre de véhicules individuels de toutes sortes, surtout dans les villes, par des mesures, à la fois encourageantes et dissuasives importantes, brièvement exposées plus loin qui serviront particulièrement à financer ces améliorations.
Fonctionnement
  • On suppose que la plupart des passagers disposent d’un téléphone de type « ordiphone » (8) permettant la localisation automatique. Les autres pourront utiliser le service avec une personne qui prend les appels.
  • Quand un passager, A par exemple, fait un appel de service pour aller en dA, le système examine tous les appels faits dans un intervalle déterminé (30 à 60 secondes, par exemple) et les destinations demandées.
  • Le système détermine alors quel véhicule, tel que 1, peut passer prendre le passager A et ensuite d’autres tels que B et C pour les conduire à leurs destinations dB, dC, etc. selon une évaluation optimale instantanée. Le parcours approximatif est en vert dans la figure.
  • Selon la destination, si elle se trouve dans une zone lointaine, le véhicule pourra amener le passager à une station de métro, ou d’autobus ou de tramway, ou à une gare de transport interurbain (non montrées dans la figure), une solution toujours déterminée de façon à faire le parcours dans un temps minimal. Forcément, la position de tous ces véhicules est connue en tout temps...
  • Le numéro assigné à chaque passager au départ est affiché dans le véhicule et sur son ordiphone, avec un message si nécessaire. Le système est informé de la sortie de chaque passager de sorte que le véhicule peut en charger un autre.
  • Le système tentera toujours de faire circuler les minibus avec le maximum de passagers en maximisant la rapidité et en minimisant les temps de parcours et le nombre de transferts pour tous les passagers. Cela devient possible dès que le système connaît la situation en tous points et à chaque instant.
  • On pourra admettre un ou deux transferts dans un autre minibus dans le but de minimiser les durées de parcours.
  • Le passager qui désire arrêter et changer de destination pourra le faire avec son ordiphone ou en utilisant un clavier dans le véhicule.
  • Pour assurer la rapidité maximale des véhicules, il s’impose que tous les feux de circulation soient actionnés par le système central ou un satellite du système central, de façon qu’il n’y ait aucun arrêt intempestif.
Conditions de réalisation
Mais, bien sûr, pour y arriver il faudra réaliser un niveau de conscience sociale supérieure des citoyens et une volonté politique à toute épreuve de notre gouvernement. C’est l’énorme défi à relever, essentiellement par l’éducation dans toutes ses dimensions et la planification de concert avec l’industrie… Il faudra comprendre que cette part de nos responsabilités planétaires est nécessaire pour vivre mieux et pour éviter des dégâts dramatiques à nos milieux de vie.
Parmi les mesures à instaurer de toute nécessité, on peut mentionner celles-ci qui doivent permettre de financer un système de transport vraiment d’avant-garde :
  • Instauration d’une taxe à l’achat des véhicules individuels dans les villes et ailleurs en fonction croissante de leur grosseur, de leur prix d’achat et de leur consommation, dans le but de décourager l’usage de ce type de véhicules.
À titre indicatif, la figure 4 montre comment pourrait varier le taux de taxation totale des véhicules à l’achat selon le type : une variation linéaire qui serait beaucoup plus juste que les taux fixes actuels, pour réduire les disparités entre citoyens et dissuader de l’achat de grosses voitures. 

Figure 4 
A : taux pour les véhicules électriques et
hybrides.
B : taux pour les véhicules au pétrole.
La cylindrée et la consommation pourraient s’ajouter comme autres variables déterminantes affectant la pente de ces droites, donc les taux de taxation.
Ce calcul ne pose aucun problème de nos jours, en utilisant des formules simples comme celles-ci pour les droites de la figure 4 :
A : T = 0,1875 P + 5
B : T = 0,5 P + 10


  • Application d’une méthode progressive semblable pour le taux de l’immatriculation
    des véhicules.
  • Instauration d’un péage pour entrer ou circuler en ville avec une voiture individuelle.
  • Instauration du péage sur les autoroutes au moins deux ans avant la mise en service de transports interurbains rapides circulant à au moins 150 km/h en moyenne : parcours Montréal-Québec et autres en une heure. L’utilisation d’une carte à puce ou technique du genre devrait permettre une modulation des tarifs selon l’adresse de l’usager et l’accessibilité au service interurbain rapide.
Conclusion


On a décrit ici un système de transport électrifié automatique géré par une intelligence artificielle pouvant résoudre les problème de circulation dans nos villes tout en permettant l’essor de diverses branches de notre industrie en utilisant notre énergie électrique propre. Un système tout à fait possible à l’heure actuelle, aux plans économique et technique si une volonté politique à toute épreuve est là, bien sûr, pour établir le dispositif de taxation requis et favoriser les synergies essentielles.

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ANNEXE




Minibus à douze places.
Six de chaque côté, face à l’extérieur.
Quatre portes qui s’ouvrent vers le haut en poussant sur le bouton rouge.

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8 Ordiphone : ordinateur + téléphone. https://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/ordiphone/186573
« Smartphone » en anglais.

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