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Theses Year : 2020

Pedestrian and Cyclist Forward Collision Warning System Effectiveness Estimation based on Simulation of Kinematic Reconstructions

Estimation des bénéfices apportés en sécurité routière par des avertisseurs de collision frontale pour des piétons et des cyclistes et sensibilité de ces systèmes

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François Char
  • Function : Author
  • PersonId : 1085551

Abstract

In 2016, road fatalities reached 1.35 million in the world according to the World Health Organization. 26% of these fatalities were pedestrians and cyclists. Nowadays, more and more cars are equipped with an emergency system (called FCW – Forward Collision Warning) that can detect pedestrians and cyclists in order to warn drivers of a hazardous situation. These systems can also help in collision avoidance either by assisting driver during braking or by activating an Automatic Emergency Braking (AEB). This thesis is focused on Pedestrian and Cyclist AEB and FCW assessment and has three main objectives. First, an analysis on more than 3700 accident case reconstructions (2200 cyclist cases and 1500 pedestrian cases) from two databases, one French and one German has been performed. Accident configurations have been extracted and classified into different scenarios. A simulation software has been implemented in order to replay the accident kinematics with the integration of an AEB by varying their system characteristics. This allows the identification of optimum characteristics for a pedestrian AEB and cyclist AEB in terms of road user detection. It also allows identifying FCW trigger time and the duration of an emergency braking. Secondly, based on an experimental campaign using a driving simulator, the driver’s reactions to a FCW signal have been analyzed on different accident configurations: pedestrian/cyclist cases, with/without FCW and with different FCW triggers. Two hundred volunteers participated in this experiment. The results concern the gaze analysis, the driver’s response to the FCW signal, the time reaction to trigger a braking and the different behavior depending on the driving configurations. The third objective concerns the benefits assessment of a FCW. Based on the results of the driving simulator experiment and the kinematic reconstructions of the accidents, benefits of a FCW are estimated in terms of potential avoided or mitigated accidents. Finally, some perspectives of this work are proposed.
En 2016, le nombre de morts sur la route atteignait les 1,35 millions dans le monde selon l’Organisation Mondiale de la Santé. 26% de ces morts étaient des piétons et des cyclistes. De nos jours, de plus en plus de véhicules sont équipés de systèmes de d’urgence automatique (appelés FCW - avertisseur de collision frontale) qui peuvent détecter les piétons et les cyclistes et prévenir les conducteurs d’une situation dangereuse. Ces systèmes peuvent aussi participer à l’évitement de collision soit en assistant le conducteur durant le freinage ou en activant un freinage d’urgence automatique (AEB). Cette thèse se concentre sur l’évaluation d’un AEB et d’un FCW piéton et cycliste et a trois objectifs. Dans un premier temps, plus de 3700 reconstructions d’accidents (2200 cas cyclistes et 1500 cas piétons) ont été analysées provenant de deux bases de données, l’une française et l’autre allemande. Des configurations d’accidents ont été extraites et les cas d’accidents ont été classés en différents scénarios. Un logiciel permettant d’effectuer des simulations a été implémenté de manière à pouvoir rejouer la cinématique des accidents tout en intégrant un AEB avec des caractéristiques adaptables. Cela a permis l’identification des caractéristiques optimums d’un AEB piéton et cycliste en termes de détection d’usager vulnérable de la route mais également du temps de déclenchement d’un FCW et la durée des freinages d’urgences. Dans un second temps, en se basant sur une expérimentation sur simulateur de conduite, les réactions de conducteurs vis-à-vis du signal d’un FCW ont été analysées dans différentes configurations d’accidents : cas piéton/cycliste, avec ou sans FCW ou encore avec différents timing de déclenchement du FCW. Deux cents participants ont pris part à cette étude sur simulateur. Les résultats expérimentaux extraits concernent l’analyse du regard, la réponse du conducteur au signal du FCW, le temps de réaction pour déclencher un freinage ou encore le comportement en fonction de l’environnement de conduite. Le troisième objectif concerne l’évaluation des bénéfices du FCW. A partir des résultats de l’étude sur simulateur et des reconstructions cinématiques des cas d’accidents, l’estimation des effets du FCW a été réalisée en termes d’accidents évités ou atténués. Enfin, des perspectives à ce travail sont proposées.
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Dates and versions

tel-03058542 , version 1 (11-12-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03058542 , version 1

Cite

François Char. Pedestrian and Cyclist Forward Collision Warning System Effectiveness Estimation based on Simulation of Kinematic Reconstructions. Engineering Sciences [physics]. AMU - Aix Marseille Université, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03058542⟩
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