La Voiture Autonome

Aujourd'hui, pour nous conducteurs, une voiture intelligente est une voiture performante, sécurisée et propre. Un critère demeure : le facteur humain. En automatisant entièrement une voiture, le conducteur n'aurait plus à la conduire. Cependant l'homme ne peut être automatisé, et c'est une des principales contraintes qui fait de lui un ennemi de la sécurité. Avant de freiner, celui-ci parcourt une certaine distance, qu'il serait possible de resteindre. C'est la distance d'arrêt d'un véhicule, et qui est en partie la cause de la réaction de l'homme face à un danger. Dans cette partie nous allons donc nous intéresser plus particulièrement à ce temps de réaction..

 

 

 

Nous avons donc pour cela effectué deux expériences, qui nous permettent de déterminer un temps de réaction simple sur de multiples personnes. Nous avons classé les résultats en fonction de catégories d'âges, et en fonction de la concentration fournie (avec ou sans musique). L'une faisait intervenir les muscles de la main (expérience de la règle) pour caractériser le volant. L'expérience du programme Réflexes faisaient intervenir le pied, avec une pédale. Ces expériences étaient significatives de la position du conducteur.

 

Protocole du Programme Réflexes

 

A partir d'un Programme, nous avons cherché à déterminer un temps de réaction simple, sur différents sujets.

 

 

Hypothèse

Le temps de réaction de l'homme varie en fonction de son âge et de sa concentration.

 

Objectif

A partir d'un programme, déterminer le temps de réaction simple de différentes personnes, par catégorie d'âge. Nous souhaitons aussi effectuer ce test sur des personnes d'une même catégorie d'âge, avec de la musique, pour étudier le temps de réaction en fonction de l'attention.

 

Matériel

- Programme informatique

- tableur Excel pour recueillir les données

 

Le fonctionnement du Programme est détaillé dans les détails des Protocoles. Vous pouvez vous aussi le tester en cliquant ici.

 

 

PREMIER TEST

 

Dispositif

L'expérience a été effectuée sur 5 personnes âgées entre 16 et 20, puis 5 autres âgées entre 20 et 40 ans, et enfin sur 5 personnes âgées entre 40 et 60 ans. Nous leurs avons demandé d'effectuer un test, nous permettant de déterminer leur temps de réaction à l'aide d'un programme simple. Pour étaler l'échantillonnage, nous leur avons fait répéter 30 fois l'opération. Au delà de 30, la personne commençait à avoir de l’entraînement et cela influençait son temps de réaction.

 

Résultats

A partir des résultats obtenus, rassemblés dans des tableaux Excel (détails des protocoles), nous avons dressé des graphiques récapitulatifs.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Observation

En observant les graphiques, nous remarquons que le temps de réaction est supérieur pour des personnes âgées de 40 à 60 ans que pour des personnes âgées de 20 à 40 ans, lui même supérieur à la moyenne des 16-20 ans.

 

 

DEUXIEME TEST

 

Dispositif

L'expérience a été effectuée sur 5 personnes âgées de 16 à 20, qui ne connaissaient pas notre test. Nous leurs avons demandé d'effectuer un test, nous permettant de déterminer leur temps de réaction à l'aide du même programme que le premier test. La première opération consistait à relever leur temps de réaction, sans aucun facteur pouvant les distraire. Nous avons donc repris les résultats du premier test, pour la catégorie des 16-20 ans. Dans un second temps, nous avons mis de la musique et nous avons relevé de nouveaux résultats. Pour étaler l'échantillonnage, nous leur avons fait répéter 30 fois chaque opération, sur le même programme.

 

Résultats

Nous avons récupéré les moyennes au bas des tableaux Excel, et nous avons dressé un graphique récapitulatif des résultats.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Observation

En observant les tendances du graphique, nous remarquons que le temps de réaction est supérieur pour des personnes écoutant de la musique, que pour des personnes étant attentifs au programme seul. 

 

Interprétation

En observant les graphiques, nous avions vu que le temps de réaction augmentait, d'une part en fonction de la vieillesse, et d'autre part, en fonction de l'attention des personnes. Nous en faisons donc l'interprétation que le temps de réaction peut être influencé par ces différents facteurs.

 

Conclusion

Dans l'introduction, nous avions évoqué le temps de réaction du conducteur comme contrainte allant à l'encontre de sa sécurité. Nous avons choisi de l'étudier, au travers de plusieurs expériences. Nous avons donc constaté non seulement que le temps de réaction n'était pas immédiat, mais aussi qu'il pouvait être amplifié sous l'impact de différents facteurs.

Nos test n'étaient pas significatifs du temps de réaction en conduite, puisque les conditions sont plus complexes et que le conducteur doit être attentif à plusieurs stimulus. Mais si un temps de réaction simple peut-être à ce point augmenté sous l'impact de ces divers facteurs, jusqu'où ira celui d'un conducteur, fatigué, roulant vite, et alcoolisé ?

 

 

 

Protocole de l'expérience de la règle

 

Hypothèse

Le temps de réaction de l'homme varie en fonction de sa concentration.

 

Objectif

Déterminer le temps de réaction de plusieurs personnes

 

Matériel

- Une règle de 1 mètre graduée

- Un tableur Excel pour recueillir les résultats

- Logiciel Latis Pro

 

Dispositif

Tenir la règle graduée en hauteur, de telle façon que la graduation 0 doit arriver au niveau de la main tendue, de la personne à tester. Attendre un laps de temps avant de lâcher la règle. Le temps attendu doit être aléatoire, pour que la personne testée soit surprise et que le calcul de son temps de réaction soit plus significatif.

Une fois la règle lâchée, la personne doit la rattraper avec sa main. On relève alors la graduation situé au dessus du pouce. 

 

Ici, nous cherchons à déterminer un temps de réaction, à partir d'un stimulus visuel, engendré lors du lâché de la règle. Les personnes vont d'abord effectuer le test en recherchant la meilleure concentration possible. Puis, elles réaliseront le test avec de la musique pour les distraire.

 

Voici la vidéo d'une de nos expériences :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Résultats

A partir des résultats obtenus en millisecondes dans le tableau Excel (dans les détails des protocoles), nous avons dressé une représentation graphique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Observation

Le temps de réaction est plus élevé en moyenne chez des personnes qui écoutent de la musique, que chez des personnes totalement attentives. Les valeurs traduites en temps de réaction donnent des temps de réaction très proches, mais on observe tout de même une différence entre les deux catégories.

Interprétation

Dans cette expérience, en comparant les moyennes obtenues, on constate que des personnes inattentives ont un temps de réaction plus élevé. un conducteur en conversation par exemple se met donc en danger.

 

Conclusion

Cette expérience, qui vise à calculer le temps de réaction par stimulus visuel, cherche à se rapprocher le plus de la position du conducteur. En effet, cette expérience fait intervenir les mains. On imagine alors que la règle fait « office » de volant, et ainsi l'expérience est plus significative.

Après avoir constaté que le temps de réaction augmentait en fonction de l'âge, on en conclut donc que plus la personne est âgée, plus le message nerveux que le cerveau envoie, est long à parvenir au muscle concerné.

 

 

Synthèse

 

Nos expériences nous permettent donc de démontrer que plusieurs facteurs peuvent influencer le temps de réaction de l'homme ; et donc que le temps de réaction n'est pas standard, mais dépend du conducteur, et de la situation face à laquelle il se trouve. Cependant, nos résultats ne sont pas représentatifs du temps de réaction moyen en conduite, puisque le conducteur peut être distrait par les conditions de circulation environnantes et par sa condition physique. Ces éléments, restent plus complexes et sont donc difficiles à représenter par des simples expériences.

 

Nos expériences nous permettent cependant au vu des résultats observés, de constater que lorsque la réponse fournie provient du pied, le temps de réaction est plus élevé. Il dépend donc en partie du muscle sollicité pour réaliser l’action.

 

Pour un conducteur en forme et d'âge moyen, entre 20 et 40 ans, possédant un minimum d'expérience en conduite, le temps de réaction est d'environ 1 seconde. Mais dans les résultats de nos expériences et les études menées, on observe que celui-ci peut varier fortement en fonction de l'état du conducteur.

En moyenne, une personne écoutant de la musique aura un temps de réaction 1,5 fois supérieur à la normale. Lors d'une conversation ou s'il est fatigué, le conducteur est d'autant plus distrait, et son temps de réaction peut augmenter jusqu'à 2 secondes. Sous l'emprise d'alcool, il peut aller jusque 3 secondes, voire plus. Il augmente aussi selon la durée de conduite, et au bout de deux heures de route, le temps de réaction passe à deux secondes.

 

De nombreux autres facteurs humains sont susceptibles d'affecter le temps de réaction. L'âge est par exemple un facteur important, car la vieillesse limite la transmission de messages nerveux. Le sexe affecte aussi le temps de réaction, ainsi on observe qu'en moyenne les femmes ont un temps de réaction plus élevé. On trouve aussi le niveau d'intelligence, les maladies, l'utilisation d'un téléphone, le stress … Certains médicaments sont aussi nocifs, et c'est pourquoi ils présentent ce pictogramme.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces facteurs ralentissent le cerveau, lorsqu’il tente d'analyser et d'interpréter les messages nerveux reçus. En effet il doit gérer d'autres paramètres, ce qui lui empêche de se concentrer pleinement sur sa tâche. Le temps perdu se compte en dizaines de millisecondes, ce qui, additionnées à d'autres facteurs, augmente fortement le temps de réaction ; et avec la vitesse du conducteur, augmente la distance d'arrêt.

 

 

Le temps de réaction, qu'est-ce que c'est ?

 

Le temps de réaction est la période écoulée entre la perception d'un signe stimulus et le moment ou l'on actionne la réponse appropriée. Pour un conducteur, c'est par exemple l'intervalle de temps entre la perception d'un signal, tel que l'allumage des feux de stop de la voiture de devant, et la mise en mouvement du conducteur, qui va alors commencer à freiner. Pendant cette durée, la voiture continue de circuler à la même vitesse et parcourt une distance appelée distance de réaction.

 

 

 

Celle-ci se calcule comme tel :

d=(("Vitesse en km/h" / 10 ) * 3) * t

avec t le temps de réaction en secondes

 

 

 

Pour une voiture allant a 50km/h, avec un conducteur en bonne santé ayant un temps de réaction de 1 seconde, la distance de réaction est :

d=50/10*3

d=15 mètres

 

A partir du moment où ce conducteur actionne le frein, on parle de distance de freinage. En effet celle-ci n'est pas immédiate et ne dépend pas du conducteur, mais de la vitesse de la voiture, de l'état du véhicule, de son poids et de l'état de la route (sèche, mouillée…). C'est la distance que met une voiture pour s'arrêter entre le moment où le conducteur actionne le frein et le moment où sa voiture est totalement arrêtée. Elle est fonction carrée de la vitesse.

 

 

 

 

 

 

 

 

L'expérience d'un conducteur le conduit a être plus attentif sur les routes, et ainsi avoir un temps de réaction plus faible ; et c'est pourquoi les jeunes conducteurs doivent respecter des limitations de vitesses plus petites.

 

En additionnant la distance de réaction à la distance de freinage, on parle de distance d'arrêt. C'est la distance que met la voiture pour s'arrêter entre la perception de l'obstacle et le moment où la voiture est totalement arrêtée.

 

 

 

Dans cette partie, nous nous intéressons seulement au temps de réaction, puisqu'il est attribué au conducteur, et non à la voiture. Nos expériences ne concernent qu'un temps de réaction simple car nous mesurons le temps entre la détection d'un seul stimulus, et la réponse attendue. Le stimulus désigne les éléments visant à déclencher un phénomène dans l'organisme. Pour la personne testée, le test est simple : elle connaît le stimulus auquel elle doit s'attendre, l'apparition d'une couleur ou le lâché d'une règle, et ainsi peut se préparer. La réponse motrice est en quelque sorte déjà prête, et n'attends qu'un déclencheur (l'apparition du stimulus attendu) pour agir.

 

Dans le temps de réaction, on comprend 4 étapes :

- le temps de perception, le temps entre l'apparition du stimulus et son arrivée au niveau du cerveau, qui l'identifie

- la reconnaissance visuelle, le cerveau analyse et interprète le signal

- le cerveau décide de l'action à réaliser, en fonction de son interprétation

- l’action, il transmet un message nerveux aux muscles concernés.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prenons l'exemple d'une voiture, sur la route, qui roule a 50 km/h. Soudain, la voiture qui la précède allume ses freins de stop.

- 1 les yeux observent les feux devenus rouges ; le nerf optique transmet un message au cerveau : les feux rouges sont allumés

- 2 le cerveau analyse l'information, les feux rouges sont allumés : la voiture freine

- 3 il doit donc aussi freiner

- 4 il transmet un message nerveux aux pieds, pour qu'ils appuient sur la pédale de frein.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ainsi le temps de réaction humain n'est pas standardisé, mais au contraire augmente en fonction de nombreux facteurs. La distance du muscle sollicité ou la prise d'alcool, sont tous deux néfastes à cette durée.

Aucun conducteur ne pouvant réagir instantanément, pour réduire le temps de réaction au maximum, le conducteur doit se concentrer sur sa conduite et être en possession de toutes ses capacités physiques et psychologiques.

Pour optimiser le temps de réaction, de nombreuses solutions sont envisageables. On pense alors à une bonne installation du conducteur. Régler son siège et son dossier lui permettrait en effet de voir plus loin, et ainsi d'optimiser son temps de réaction. On conseillera aussi aux conducteurs de ménager des marges de sécurité pour anticiper les mouvements des autres voitures, et ralentir leur vitesse dans les zones à faible visibilité.

Une solution plus radicale pour éliminer définitivement les contraintes de ce temps de réaction, serait de supprimer le conducteur de la voiture. Ainsi, on rejoint l'idée d'une voiture autonome, sans conducteur pour la limiter.

Malheureusement, celle-ci ne se conduira pas toute seule dans l'immédiat. C'est pourquoi, dès aujourd'hui, on cherche à développer des aides à la conduite, visant à assurer la sécurité du conducteur, et lui permettre une meilleure conduite.