Des sciences humaines aux sciences de l’ingénieur
Comportements humains, Activités finalisées et Conception de systèmes d’assistance à la conduite de Véhicules Industriels
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A ma mère
Un grand merci à tous ceux qui, de près ou de loin, ont suivi ce travail de recherche, qui savent combien il a été important pour moi d’être entourée et soutenue.
Je tiens tout d’abord à remercier mon directeur de thèse, Robert Martin, pour la confiance qu’il m’a accordée depuis plusieurs années, ainsi que pour son enseignement, sa disponibilité et ses conseils. Sans son appui, rien n’aurait été possible.
Mes remerciements vont également aux membres du jury, Jacques Bergeron et Bernard Cadet, en qualité de rapporteurs, Bernard Favre, directeur de la recherche chez Renault Trucks, qui n’a pas désespéré de me voir un jour terminer ce travail, Christian Collet, Louis Frécon et Thierry Bellet. Je suis très heureuse que tous aient accepté de consacrer leur temps à la lecture et à l’évaluation de mon travail.
Une pensée spéciale pour Claude Covo, qui m’a hébergée pendant toutes ces années sur son « plateau recherche ». Il a favorisé l’émergence d’échanges fructueux avec les ingénieurs et m’a amicalement soutenue dans les moments de doute. Un grand merci Claude.
Un remerciement particulier à Carine Lipari qui a initié ce travail et m’a longtemps accompagnée.
Merci à Vincent Sartre, Stéphane Fornengo, Claire Dovis, Thomas Justin, Sébastien, Franck François, Samuel, Laurent et les autres, pour les échanges professionnels et amicaux que nous avons eus au cours de mes années passées sur le plateau, ainsi qu’à Audrey, Sandra, Hélène, Yann, Chantal, Christian, Faïza, pour leur implication à divers titres.
Plus globalement, mes remerciements s’adressent à tous les ingénieurs, formateurs, techniciens, commerciaux, sous traitants ou personnel Renault Trucks, qui m’ont aidée à un moment ou un autre de mon travail.
A tous les conducteurs qui se sont prêtés de bonne grâce aux expérimentations, sans oublier ceux que j’ai accompagnés pendant leur tournée de livraison, merci d’avoir partagé avec moi vos expériences et anecdotes, voire de m’avoir fait expérimenter « en pratique » la manutention et la livraison.
A Louis, qui se reconnaîtra, merci pour sa relecture efficace, ses conseils pertinents et ses annotations espiègles.
Plus personnellement, je tiens à remercier Laurie, pour son amitié sans faille, mais aussi pour son professionnalisme, son implication et sa persévérance dans le projet VIVRE2, Sonia, à qui j’adresse une pensée particulière aujourd’hui, sans oublier Sarah, Edwidge, Audrey, Sylvain, Flo, Marie-Anne, Joëlle…
Enfin, mes remerciements vont à Emmanuelle et à Stéphane, pour leur soutien et leur amour.
La conduite d’un véhicule industriel est une activité professionnelle complexe qui s’exerce dans un environnement dynamique en constante évolution. Elle nécessite un apprentissage spécifique et se situe dans un cadre réglementaire strict, qui relève aussi bien du code du travail que de la réglementation routière. A ces caractéristiques s’ajoutent de fortes contraintes spatio-temporelles qui imposent aux conducteurs le recours à des stratégies opératoires pour répondre à l’objectif principal de leur activité : le respect des délais de livraison dans des conditions optimales de sécurité, de sûreté et de productivité.
Cette thèse traite de l'apport de la psychologie cognitive à la conception de systèmes d'assistance à la conduite de véhicules industriels. Les travaux sont destinés à intégrer, dès la conception des nouveaux systèmes, les contraintes du fonctionnement cognitif humain en situation réelle, ainsi que les besoins et attentes des conducteurs, afin que leur soient proposées des solutions technologiques adaptées et utilisables.
La partie appliquée illustre deux dimensions majeures de l'activité de conduite d'un camion : la productivité, au travers de la problématique de l'assistance à l'éco-conduite (projet Conduite Economique Assistée, ADEME- Renault Trucks) ; la sécurité, au travers de la problématique de l'assistance à la détection et à la protection des usagers vulnérables de la route (projet VIVRE2, ANR-PREDIT05-LUTB).
D’un point de vue scientifique, la thèse aboutit à la proposition d’un modèle du fonctionnement humain dans les activités finalisées, complété par un modèle adapté à l’activité de conduite d’un véhicule industriel. Les analyses effectuées en situations réelles enrichissent les connaissances, d’une part, sur les stratégies de conduite appliquées à la conduite rationnelle d’un poids lourd en environnement extra-urbain, et, d’autre part, sur les composantes de l’activité des conducteurs qui effectuent des livraisons en milieu urbain. De plus, les travaux effectués dans le cadre du projet VIVRE2 ont permis de préciser les représentations et les comportements à risque des usagers vulnérables vis-à-vis des camions en ville.
D’un point de vue applicatif et ergonomique, les travaux sur simulateur dynamique de conduite ont permis l’évaluation d’une interface homme-machine innovante qui pourrait être adaptée à l’éco-conduite, ainsi que la proposition et l’évaluation de systèmes d’assistance pour garantir la sécurité des usagers vulnérables lors des manœuvres à basse vitesse en milieu urbain.
Mots clés
Comportements humains ; Activités finalisées ; Modélisation ; Conducteurs routiers ; Usagers vulnérables de la route ; Véhicules Industriels ; Assistance à la conduite ; Conduite rationnelle ; Sécurité ; Productivité ; Situations réelles ; Milieu urbain ; Simulateur dynamique de conduite d’un camion.
Driving a truck is a complex professional activity that takes place in a dynamic and constant changing environment. It needs a specific learning and it is set in a strict regulated framework including French labour code (Code du travail) as road regulation. Strong spatio-temporal pressure should be added to those characteristics. These constraints entail to drivers the use of operative strategies to achieve the main objective of their activity: respect of delivery time in optimal conditions of safety, security and productivity.
This thesis deals with the contribution of cognitive psychology to the design of driving assistance systems for trucks. Works are intended to integrate, from the design of new systems, the demands of human cognitive functioning in real situation and the needs and expectations of drivers so that adapted and usable technological solutions could be proposed to them.
Applied part shows two major dimensions of truck driving activity: productivity through the issue of the eco-driving assistance (“Conduite Economique Assistée, ADEME- Renault Trucks” project) and safety through the issue of the assistance to detection and protection of vulnerable road users (“VIVRE2, ANR-PREDIT05-LUTB” project).
From a scientific point of view, the thesis ends with a proposal of a model of human functioning in finalized activities, of which is added an adapted model of the truck driving activity. The analysis performed in real environment enhance knowledge, on the one hand, on the applied driving strategies to the eco-driving of a truck in extra-urban environment and, on the other hand, on the components of the activity of drivers doing deliveries in urban environment. Moreover, works performed in VIVRE2 project allowed to specify representations and risky behaviours of vulnerable users with relation to trucks in town.
From an applicative and ergonomic point of view, works on driving dynamic simulator allowed the evaluation of an innovative man-machine interface which could be adapted to eco-driving and the proposal as well as the evaluation of assistance systems to guarantee safety of vulnerable users during low speed manoeuvres in urban environment.
Key words
Human behaviours ; Finalized activities ; Modelling; Truck drivers ; Vulnerable road users ; Trucks ; Driving assistance ; Eco-driving ; Safety ; Productivity ; Real situations ; Urban environment ; Dynamic truck driving simulator.
ADEME Agence pour la Défense de l’Environnement et la Maîtrise de l’Energie
ANR Agence Nationale de la Recherche
BOM Bennes à Ordures Ménagères
CEA Conduite Economique Assistée
CEESAR Centre Européen d’Etudes de Sécurité et d’Analyse des Risques
DACOTA Défauts d’Attention et Conduite Automobile
D.A.L.I. Driving Activity Load Index
DMS Driving Monitoring System
ECU Electronic Control Unit
FIDEUS Freight Innovative Delivery of goods in European Urban Spaces
ENTPE Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat
HCI Human Computer Interaction
IHM Interface Homme-Machine
INRETS Institut National de REcherche sur les Transports et leur Sécurité
ISO Organisation Internationale du Système de poids et mesures
ITSA Intelligent Transportation Society of America
LEACM Laboratoire d’Etudes et d’Analyse des Comportements et des Modèles
LESCOT Laboratoire Ergonomie et Sciences Cognitives dans les Transports
LSH Laboratoire des Sciences de l’Habitat
LUTB Lyon Urban Truck and Bus
MCH Echelle de Cooper Harper Modifiée
NASA TLX NASA Task Load indeX
NHTSA National Highway Traffic Safety Adminstration
PREDIT Programme de Recherche et d’Innovation dans les Transports Terrrestres
PTAC Poids Total Autorisé en Charge
REX Retour d’Expérience
SCOOP Simulateur de COnduite pour l’Objectivation des Prestations
SELF Société des Ergonomes de Langue Française
SRK Skills Rules and Knowledge (Rasmussen)
TRM Transports Routiers de Marchandises
UVR Usagers Vulnérable de la Route
VECU Vehicle Electronic Control Unit
V.I. Véhicule Industriel
VIVRE2 Véhicules Industriels et usagers Vulnérables de la Route