RECHERCHEUN GRAND SIMULATEUR NATIONAL POUR L'AUTOMOBILEDestiné à aider les constructeurs de l'automobile dans la mise au point de véhicules et à améliorer la sécurité sur route, un simulateur de conduite ultraperformant verra le jour à Palaiseau d'ici à 1998.
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UN GRAND SIMULATEUR NATIONAL POUR L'AUTOMOBILE
Destiné à aider les constructeurs de l'automobile dans la mise au point de véhicules et à améliorer la sécurité sur route, un simulateur de conduite ultraperformant verra le jour à Palaiseau d'ici à 1998.
Sara, pour Simulateur avancé d'études et de recherche automobile, promet d'être un must technologique européen, voire mondial, en matière de recherche automobile. Ergonomie, sécurité, automatismes, infrastructure routière, gestion du trafic... Tout ce qui touche de près ou de loin à la conduite automobile pourra être évalué, et, bien sûr, optimisé, avec ce que certains dénomment déjà "le grand simulateur national". Sa mise en service est prévue d'ici à deux ans et demi sur le futur pôle scientifique de Palaiseau, non loin de l'Ecole polytechnique. Ses trois "papas", PSA, Renault et l'Inrets (Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité) estiment son coût autour de 120millions de francs. Deux grands sous-ensembles techniques composent Sara: une partie mécanique pour reproduire dans l'habitacle les mouvements du véhicule, et une partie informatique qui permettra de mettre en scène divers scénarios (accidents, embouteillages, conduite de nuit...) à partir de modèles mathématiques définissant les caractéristiques dynamiques du véhicule ainsi que son environnement (chaussée, trafic...). Physiquement, le véhicule à tester sera placé dans une enceinte portée à 4,50mètres au-dessus du sol par six vérins inclinés, ceux-ci étant eux-mêmes solidaires d'un socle mobile animé par deux autres vérins de 6,60mètres de course, positionnés en X,Y. Cet ensemble permet de reproduire les phénomènes d'accélération ou de freinage du véhicule, ainsi que les mouvements à basse fréquence liés au pilotage (virage, dérapages, tangage, roulis...). Les vibrations à haute fréquence générées par le profil de la route (nids de poule, chicane...) seront produites par une table vibrante située sous le véhicule. L'ensemble de la structure pesant la bagatelle de 15tonnes, il est prévu d'aménager une puissante centrale hydraulique de 12000litres jouant dans une gamme de pressions comprises entre 100 et 210bars.
Un logiciel sophistiqué souple et évolutif
Côté informatique, les simulations exploiteront notamment un modèle dynamique du véhicule. Il est actuellement développé par une équipe de projet d'une dizaine d'ingénieurs installés dans les locaux d'une filiale de PSA, à Bièvres. "Pour ce qui est de la modélisation, notre travail consiste à sélectionner tous les paramètres techniques caractérisant la dynamique d'un véhicule et à les formuler de telle manière qu'ils puissent s'interfacer facilement avec la base de données qu'amènera un constructeur qui voudra évaluer tel nouvel automatisme ou prototype." L'état de l'art ne cessant de progresser, le modèle dynamique en question se doit d'être totalement évolutif. "Il sera produit par un logiciel spécifique qui permettra de modéliser en principe n'importe quel type de véhicule", explique le directeur du projet, Jean-Claude Hellec. Le nombre d'équations qui seront entrées dans le modèle reste pour l'instant confidentiel. Mais on peut déjà parier qu'il sera très élevé. A titre d'exemple, la reproduction d'un simple tête-à-queue suppose une modélisation fine des quatre pneumatiques du véhicule. Or elle implique à elles seule l'écriture de centaines de règles mathématiques. En outre, le modèle doit être assez souple pour simuler des situations dégradées, comme l'usure précoce d'un des quatre pneus ou le sous-gonflage d'un autre. Souple et ouvert, car il devra aussi inclure la simulation de la conduite de poids lourds. Sara pourra également traiter certaines contraintes spécifiques aux routiers, comme le transport des carcasses de viande, dont le ballant, dans les virages, influe sur le mode de pilotage.Ces sous-ensembles mécaniques et informatiques ne présenteraient en eux-mêmes aucun intérêt s'il n'étaient reliés entre eux par toute une chaîne d'asservissements. C'est elle qui produira, grâce à des équipements annexes, les restitutions visuelle, sonore et vibratoire d'une conduite automobile. L'ensemble des développements ad hoc, à la fois logiciels et matériels, a été confié à Thomson Training et Simulation (ex-Thomson-CSF), qui est également en charge de la partie hydraulique du simulateur. "Le savoir-faire de Thomson dans les simulateurs aéronautiques nous a intéressés. Notamment en matière de logiciels de commande et d'asservissements temps réel", précise Jean-Claude Hellec. Le paysage routier s'affichera en images de synthèse sur un écran circulaire à 180°, tandis que deux autres écrans, plus petits et placés derrière le véhicule, serviront à la rétrovision. "On ne sait pas encore si l'on optera pour un mode de projection collimaté. Si celui-ci permet un rendu plus lumineux, plus réaliste qu'une projection simple, il introduit aussi certaines difficultés au niveau de la perception visuelle", remarque Jean-Claude Hellec. Quant aux vibrations ou points d'impact localisés qui peuvent survenir pendant le trajet simulé, ils seront transmis par des dizaines d'actionneurs disséminés sur le véhicule et dans l'habitacle.
Confidentialité garantie
Avant chaque essai, le prototype sera soigneusement préparé dans un box confidentiel. Dans le bâtiment qui abritera Sara, il est ainsi prévu trois box parfaitement étanches entre eux, destinés à chacun des utilisateurs, Renault, PSA et l'Inrets. Pas question qu'un ingénieur de Renault mette son nez sur un prototype de Peugeot, et inversement! Tandis qu'un véhicule est préparé dans son box, l'informatique du simulateur sera reconfigurée en temps masqué dans une autre salle avec la base de données spécifiant la nouveauté à tester. "L'objectif est de limiter à quatre heures le délai d'immobilisation de Sara entre deux essais", précise Jean-Claude Hellec. Une salle de préparation est également prévue pour accueillir les essayeurs professionnels ou les conducteurs "lambda" dont on voudra cerner le comportement au volant. Actuellement, la référence mondiale en matière de simulateurs de conduite automobile se trouve à Berlin chez Daimler-Benz. Sara le dépassera en termes de performances, en restituant la rétrovision et les secousses dues aux imperfections de la chaussée. Cependant, l'ambition du projet français passe par la résolution des problèmes techniques qui n'ont pas encore trouvé de solution définitive. Notamment pour maîtriser la réponse dynamique du simulateur lui-même face aux sollicitations mécaniques qu'il provoque pour produire les simulations. "Il s'agit d'éliminer tous les phénomènes parasites d'oscillations qui sont susceptibles de brouiller les résultats d'un essai", explique-t-on chez Thomson. Autre cap à franchir: ramener les temps de réponse du système de cent à cinquante millisecondes pour être en phase avec les seuils de perception physiologique de l'être humain. "On devra certainement réviser à la hausse l'investissement consacré à Sara. Nous devrons faire face à des frais de réalisation et de développements non prévus au départ. L'enveloppe finale sera sans doute plus proche de 150millions de francs que des 120millions de francs annoncés", note Jean-Claude Hellec. Soit, mais reconnaissons que l'on a vu pire, comme dépassement, avec certains grands travaux! Laurent Schwartz
Le financement et l'exploitation du projet
Sara est né d'une initiative commune de l'Inrets, de PSA et de Renault. L'idée a débouché en 1992 sur la création d'un GIE de manière à élargir au maximum le tour de table financier. Parmi les partenaires, on trouve notamment la Région Ile-de-France, trois ministères ainsi que des sociétés d'autoroute. Les trois initiateurs restent quand même les plus impliqués dans le projet, en engageant chacun 15 à 20millions de francs dans un projet qui coûtera au moins 120millions de francs. En contrepartie, ils seront tous trois les utilisateurs exclusifs du simulateur. Pour équilibrer les comptes, il est prévu de "faire tourner" Sara en 2x8 le plus tôt possible après sa mise en service. Une bonne partie des investissements devant être amortis en moins de trois ans - notamment la partie informatique, qui représentera 30 à 40millions de francs de dépenses-, l'heure de simulation sera chèrement facturée. On parle d'un coût horaire de plusieurs milliers de francs.
USINE NOUVELLE N°2493
