École supérieure d'informatique salama
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École supérieure d’informatique salama
République Démocratique du Congo
Province du Haut-Katanga
Lubumbashi
www.esisalama.org
Prévention & gestion des Congestions routières grâce
au réseaux de capteurs.
"cas du tunnel de la ville de Lubumbashi."
Travail présenté et défendu en vu de l’obtention du
grade d’ingénieur technicien en informatique
Par ÉLIE TSHIMANGA Pakabilond
Option Réseaux et Télécommunications
Septembre 2018
École supérieure d’informatique salama
République Démocratique du Congo
Province du Haut-Katanga
Lubumbashi
www.esisalama.org
Prévention & gestion des Congestions routières grâce
au réseaux de capteurs.
"cas du tunnel de la ville de Lubumbashi."
Travail présenté et défendu en vu de l’obtention du
grade d’ingénieur technicien en informatique
Par ÉLIE TSHIMANGA Pakabilond
Option Réseaux et Télécommunications
Directeur : M. Papy MUKANDA
Co-directeur : Ir. Idriss LUKANDA
Septembre 2018
ÉPIGRAPHE
« La prochaine révolution se fera autour de l’internet of Everything.
Les objets seront associés aux processus, aux évolutions du secteur et aux
personnes. Cela aboutira à des chiffres époustouflants aussi bien en
termes de productivité que de finance. »
John Chambers
I
DÉDICACE
A toi mon Dieu et mon Roi, Le Tout-puissant, le Seigneur JESUS-CHRIST , le Dieu de
mon Prophète William Marrion Branham ;
A vous Mes Très Chers Parents KABUNDI PAKABILOND Leja et NTUMBA BADIA
Monique ;
A vous mes chers Frères & Sœurs de la famille PAKABILOND ;
A vous mes chers coordonnateurs de la filière RÉSEAU ;
A toi ma chère amie TSHIMPANGILA Concilie pour ton soutien tant moral que
spirituel ainsi qu’une meilleure collaboration en ma faveur lors de La rédaction de ce
travail.
A Vous mes chers collègues KALALA Nicolas & BENDA Christian pour votre soutien
et collaboration lors de La rédaction de ce travail.
A toi qui lira ce travail pour tes recherches.
Je vous dédie ce présent travail
II
REMERCIEMENTS
Au terme de notre premier cycle d’études universitaire à l’école supérieure
d’informatique Salama, nous tenons de tout cœur, à remercier notre Seigneur et notre
Dieu pour son amour, sa bonté, sa grâce et sa miséricorde qu’il nous a accordé durant ce
parcours universitaire.
L’élaboration de ce travail a été rendu possible grâce à l’administration de l’école
supérieure d’informatique Salama dirigé par Le Professeur Ordinaire MPUNGU Jacquie
qui par son accord, des personnes qualifiées étaient à l’œuvre dans l’élaboration de ce
travail de ce fait,nous lui présentons nos sincères remerciements.
C’est un agréable devoir d’exprimer nos profonds remerciements et reconnais-
sances à toutes les personnes qui nous ont apportés aide technique, soutien moral et qui
nous ont permis d’acquérir l’esprit de travail.
Nos remerciements sont aiguillés en premier lieu à nos parents KABUNDI Léjà et
NTUMBA monique pour leurs sublimes conseils et leur fabuleux soutien sans faille tout
au long de notre parcours universitaire.
Nos remerciements à Monsieur MUKANDA Papy , à l’Ingénieur LUKANDA
Idriss respectivement Directeur et co-directeur de ce travail pour leur précieux conseils,
leur disponibilités et leur total dévouements pour donner naissance à ce travail. Un remer-
ciement spécial à L’ingénieur civil KITAPA Robert ,MUKANDA Papy , BAYONGWA
Jonathan , respectivement coordonnateur, secrétaires de la filière réseaux Informatiques
pour leur rôle combien louable jouer dans l’affermissement de mes pas sur le chemin de
l’université ; vous qui vous donniez la peine de supporter pendant toute cette longue pé-
riode de mes études, vous avez veillé à mon épanouissement. Aujourd’hui’hui satisfait du
fruit que vous avez bien mérité, de votre affection. Que Dieu vous bénisse.
A vous mes frères et sœurs Litho Pakabilond et toute ta famille , Jean-Pierre
Pakabilond et toute ta famille, Daniel Pakabilond, Emma Pakabilond, Isabelle Pakabi-
lond, Rachel Pakabilond, Hatty Pakabilond, et tant d’autre, etc ... ;
A toi ma très chère Viviane Odia ainsi qu’à tes enfants, mes neveux et ma nièce
Joseph Mukadi, Junior Litho, Eunice Léjà lesquels, durant toute la période de rédaction,
m’ont assistés et m’ont accordé leur affection.
A toi ma très chère MUSHIYA TSHIMPANGILA Concilie pour m’avoir prêter
mains fortes, idées innovatrices dans l’élaboration et la réalisation de notre travail. A toi
grand merci et que Dieu te bénisse.
Enfin, nos vifs remerciements sont adressés au corps professoral de l’École Supér-
ieure d’Informatique Salama qui a fourni beaucoup d’effort et de patience pour nous pré-
parer à la réussite de notre vie professionnelle.
Elie Pakabilond
III
TABLE DES FIGURES
I.1 Éléments de régulation routières existants à Lubumbashi . . . . . . . . . 9
II.1 Composition d’un module d’alimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
II.2 Structure principale d’un capteur industriel . . . . . . . . . . . . . . . . 20
II.3 Courbe caractéristique d’une étendue de mesure . . . . . . . . . . . . . . 22
II.4 Domaine d’utilisation d’un capteur industriel . . . . . . . . . . . . . . . 22
II.5 Erreur de zéro ou offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
II.6 Erreur d’échelle ou de gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
II.7 Capteur à boucle Inductive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
II.8 Capteur magnétomètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
III.1 Capteur à boucle Inductive DP 234 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
III.2 Capteur à boucle Inductive DP 234 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
III.3 Schéma de raccordement de la boucle DP 234 . . . . . . . . . . . . . . . 37
III.4 Nano-ordinateur q asberry Pi 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
III.5 Méthodes d’authentification de la norme 802.11 . . . . . . . . . . . . . . 42
IV.1 image tunnel de Lubumbashi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
IV.2 Interface de notre simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
IV.3 Zone de travail PROTEUS ISIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
IV
LISTE DES TABLEAUX
I.1 Tableau des intersections à feux tricolore à Lubumbashi . . . . . . . . . . 10
II.1 Tableau comparatif capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
II.2 Tableau comparatif contrôleurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
III.1 Tableau caractéristiques du détecteur à boucle inductive DP 234 . . . . . 34
III.2 Suite tableau caractéristiques du détecteur à boucle inductive . . . . . . . 35
III.3 Tableau Brochage pour le détecteur DP 234 . . . . . . . . . . . . . . . . 37
III.4 Tableau Spécifiques Rasberry Pi 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
III.5 Tableau comparatif des normes IEEE 802.11 . . . . . . . . . . . . . . . 40
V
LISTE DES ACRONYMES
• République Démocratique du Congo (RDC)
• Commission Nationale de Prévention Routière (CNPR)
• Random Access Memory (RAM)
• Central Processing Unit (CPU)
• Internet Protocol (IP)
• Universal Serial Bus (USB)
• High Multimedias Interface (HDMI)
• Wireless Fidelity (WiFi)
• Secure Digital (SD)
• Intergrated Development Environnement (IDE)
• Travail de Fin de Cycle (TFC)
• Système de Transport Intelligent (STI)
• Urban Traffic Control Software (UTCS)
• Sydney Coordinated Adaptive Traffic System (SCATS)
• Split Cycle Offset Optimization technique (SCOOT)
• Traffic Research Laboratory (TRL) : Un centre de recherche anglais sur les trans-
ports
• Office de Voiries & Drainages (OVD)
VITABLE DES MATIERES
ÉPIGRAPHE I
DÉDICACE II
REMERCIEMENTS III
LISTE DES FIGURES IV
LISTE DES TABLEAUX V
LISTE DES ACRONYMES VI
AVANT-PROPOS IX
0 INTRODUCTION GÉNÉRALE 1
0.1 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
0.2 Hypothèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
0.3 Choix et Intérêt du sujet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
0.4 Méthodologie (méthodes et techniques) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
0.5 État de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
0.6 Délimitation du travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
0.7 Subdivision du travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
0.8 Outils logiciels et équipements utilisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I APERÇU DES SOLUTIONS DE RÉGULATION ROUTIÈRE EXISTANTES
DE LA VILLE DE LUBUMBASHI 7
I.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
VIITABLE DES MATIERES Page | VIII
I.2 Présentation de la ville de Lubumbashi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.3 Aperçu générale de la régulation routière à Lubumbashi . . . . . . . . . . 9
I.4 Système de signalisation par feux tricolores . . . . . . . . . . . . . . . . 10
I.5 Des besoins pour le système existant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I.6 Spécification fonctionnelle du futur système . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I.7 Besoins fonctionnels du nouveau système . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I.8 Besoins non fonctionnels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I.9 Conclusion partielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
II CONCEPTION LOGIQUE DU SYSTÈME DE PRÉVENTION DES CONGES-
TIONS ROUTIÈRES GRÂCE AU RÉSEAU DE CAPTEURS 17
II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
II.2 Un système Intelligent [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
II.3 Le Cerveau du système par rapport aux besoins . . . . . . . . . . . . . . 17
III Présentation des technologies choisies 32
III.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
III.2 Le capteur à boucle inductive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
IV Déploiement de la solution 43
IV.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
IV.2 Présentation de la route . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
IV.3 Aspects de déploiement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
IV.4 Spécifications techniques de notre système à gestion & prévention de
congestion routière grâce au réseau des capteurs . . . . . . . . . . . . . . 46
IV.5 conclusion Partielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
IV.6 Simulation en Proteus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
BIBLIOGRAPHIE 51
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018AVANT-PROPOS
Si longue que soit la nuit le jour fini toujours par apparaître, dit –on. Nous nous
réjouissons en cette fin du cursus académique des institutions supérieures et universitaires,
en livrant à la communauté le présent travail, fruit de l’endurance, de la persévérance et
tant d’abnégation car dit-on « à vaincre sans péril, on triomphe sans gloire ».
La dette de reconnaissance, a dit un sage, est celle qu’on n’arrive pas à payer en-
tièrement. C’est pourquoi nous voulons nous acquitter auprès de nos formateurs et tous
ceux dont le concours ne nous a pas été épargné jusqu’à la fin de cette dissertation scien-
tifique. C’est dans cet angle que s’inscrit ce travail de fin d’études intitulé : « Prévention
des Congestions routières grâce au réseau de capteurs (cas de la ville de Lubumbashi)
».
En effet, Le trafic routier urbain est au cœur de nombreuses problématiques : plus
encore ces dernières années, cet aspect critique intervenant au quotidien est défavorable
à de nombreux domaines, tels que l’économie ou encore l’écologie. Pour ces raisons, les
systèmes de transport intelligents Intelligent Transport System (ITS) sont apparus depuis
la fin des années 1990, permettant d’optimiser au mieux les dépenses et l’expérience de
l’utilisateur sur des réseaux souvent complexes. Dans cette présente étude, après avoir
étudiez les horizons de tels systèmes, nous concentrerons une grosse partie de notre état
de l’art sur une technologie dynamique et utilisée notamment dans les systèmes distri-
bués : les réseaux de capteurs sans fil. Grâce à ce système nous essayerons, au mieux, de
pouvoir limiter le taux d’embouteillages, la gestion du trafic routier au sein de la ville de
Lubumbashi précisément sur certains artères de la ville de façon à limiter au maximum
possible les dégâts causés par ce dernier.
Il est à noté que ce Travail de Fin de Cycle (TFC) entre vos mains est un fruit
d’une formation scientifique que nous avons acquise grâce à la contribution de plus d’une
personne. Ceci est le premier pas d’un enfant qui cherche à marcher dans le monde de
la science. Voilà pourquoi, il est un agréable plaisir pour nous de témoigner de notre
gratitude envers tous ceux qui, de loin ou de près, ont été pour une part, minime soit-elle,
dans notre formation.
Enfin, il est à signaler que ce travail est la résultante des nombreux efforts conju-
gués ensemble avec le directeur et le co-directeur, les enseignants et professeurs de l’ins-
titution, les collègues et ami (e)s sans ignorer l’apport des travaux déjà faits par nos pré-
décesseurs. De ce fait ce travail est exempt d’une invention, c’est par rapport à l’existant
que nous arriverons à appliquer nos capacités d’analyse et de synthèse.
Elie Pakabilond
IXCHAPITRE 0
INTRODUCTION GÉNÉRALE
De nos jours, se déplacer est devenu un aspect essentiel de la vie quotidienne : qu’il
s’agisse des transports en commun ou des véhicules personnels, le vaste réseau formé
de ces moyens de locomotion est immensément complexe à gérer. Sa gestion recouvre
l’ensemble des techniques humaines et automatisées permettant d’assurer la surveillance
des transports, au mieux un gain de performance dans l’acheminement des différents flux.
Dans ce présent travail, nous nous attardons sur le cas du trafic routier urbain et effectuons
un état de l’art de son contrôle par un réseau fixe de capteurs sans fil. Notons que le cas
de réseaux mobiles ne sera abordé car représente un aspect particulier, sélectif et parfois
utopique des systèmes distribués.
De ce fait, plus le nombre de véhicules augmente dans la ville, plus un problème
majeur se crée ; l’embouteillage. Malgré la mise en Œuvre des solutions palliatives comme
la mise en place des systèmes automatiques et intelligents de la régulation du trafic rou-
tières ; le feux tricolores pour les véhicules et les bicolores pour les piétons, etc n’arri-
veraient pas à résoudre à grand pourcentage le taux d’embouteillage dans la ville. Une
prévention routière serait de grande importance du faite qu’au moment où une ou deux
artères seraient pleinement occupées, certaines ne le seront pas forcement pas d’autant
plus qu’il est dit : « Mieux vaut prévenir à quelque chose que de guérir de ladite chose. »
Afin de faire face à cette évolution rapide du Trafic routiers causant de l’emboute-
illage, quelques systèmes fonctionnant déjà et d’autre sont en projet ou en cours de mis
en œuvre. Ces modules futurs sont ceux qui permettront au système d’évoluer vers un
système complet et efficace.
Les traumatismes occasionnés par le Trafic routier constituent un problème ma-
jeur de société, d’économie, de développement, et de santé publique. 1 [9] Au regard de
ce qui précède, la prévention routière dans le monde pose un véritable problème de dé-
veloppement et de santé publique sur le plan socio-économique. Et parce que le taux des
véhicules est en hausse dans de nombreux pays en général et dans la ville de Lubumbashi
en particulier, Il est donc urgent de déployer des efforts majeurs en vue de la réduction du
taux des embouteillages et autres traumatismes qui surviennent inutilement sur nos routes
à cause de ces derniers.
0.1. Problématique
Le système de Régulation du Trafic routier de Lubumbashi quand bien même
d’une part étant automatique et fixe mais d’autre part, il est encore inintelligent. Le Pré-
sent travail donnerait part de conclure que ceux de nos prédécesseurs avaient des Solutions
1. Sébastien Fayet : Rapport technique
1INTRODUCTION GÉNÉRALE Page | 2
qui n’étaient ni génériques ni évolutives étant donné que leur systèmes était limités sur
certains plans entre autres : ils ne pouvaient donner l’itinéraire à un chauffeur bien avant
de s’engager sur la route question de lui préaviser de la situation routière ou encore une
fois déjà engagé, l’itinérer intelligemment en fonction du Trafic sur les différentes artères
de la ville dans le but de non seulement réduire sensiblement le taux de l’embouteillage
qu’il causerai s’il resterai sous informer de la situation de différents artères mais aussi
de lui éviter le retard qu’il subirai au cas oû il emprunterai une artère déjà en congestion
routière.
C’est ainsi que notre travail vient répondre à la préoccupation de savoir sur quoi
allons-nous nous baser pour réduire, d’une façon sensible, le problème d’embouteillage
très fréquent dans la ville de Lubumbashi en général et sur le tunnel de cette dernière en
particulier, de ceci découle une question importante :
• Que faire pour réduire sensiblement le taux d’embouteillage fréquent dans la
ville de Lubumbashi ?
0.2. Hypothèse
Certes, avec un système d’un réseau de capteurs, un système à base de l’électro-
nique embarqué, de la programmation embarqué dans la nouvelle révolution de l’internet
des objets résolverai les problèmes posés ci-haut.
En mettant un système de réseau des capteurs sans fil nous parviendrons à réduire
sensiblement le taux de l’embouteillage le long de cette artère de la ville de Lubumbashi.
pour y arriver nous avons opté d’utiliser un type des capteurs spécialisé dans le trafic,
le capteur à boucle d’inductions seraient les mieux placés pour arriver à une solution
efficace.
Enfin d’arriver à une solution palliative,le système à concevoir doit pouvoir ré-
pondre favorablement à certains problèmes le plus fréquemment rencontrés dans notre
pays en général et plus particulièrement dans la ville de Lubumbashi. parmi ces pro-
blèmes, y figurent, en tête de liste, le manque du courant électrique en permanence, les
interruptions causés par les coupures intempestives de celui-ci. pour y arriver, nous pen-
sons de mettre en place un système autonome qui nous fournirait de l’énergie au moment
critique. En cas d’une panne système, il est nécessaire de mettre en place un moyen ef-
ficace de façon à pouvoir gérer la situation en ce moment. pour y arriver, nous pensons
que la mise en place d’un service autonome répondra favorablement au problème posé
ci-haut.
On distingue deux types de données pour le domaine routier : la surveillance des
flux et la surveillance des routes. D’un côté, la surveillance des flux utilise les données
macroscopiques collectées en un point telles que le taux d’occupation (c’est le temps
durant lequel un point de la chaussée est occupé par un véhicule), la vitesse, le comptage.
. . De l’autre, la surveillance des routes exploite les trajets individuels de chacun des
véhicules détectés et suivis.
De tous ces problèmes énumérez ci-haut, nous sommes conduit à résoudre ces
derniers dans notre angle. c’est ainsi que nous allons :
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018INTRODUCTION GÉNÉRALE Page | 3
• Mettre en place un système pouvant préaviser un chauffeur concernant les artères
distantes de celle dans laquelle il peut se trouver en concevant un système qui com-
muniquera avec le réseau des capteurs pré-implémenté et qui nous donnera en temps
réel les situations de toutes les routes de la ville de Lubumbashi ainsi, sur base
de ces informations,différentes artères seront équipés des signaux de signalisations
spécialisé indiquant l’état des ses voisines.
• Concevoir un système réseau afin d’établir une communication avec le système
de régulation routière composé exclusivement d’un réseau des capteurs à boucle
d’induction.
0.3. Choix et Intérêt du sujet
L’objectif principal de ce travail « Prévention des Congestions routières grâce
au réseau de capteurs (cas du tunnel de Lubumbashi ) » est d’optimiser la façon de
parcours des véhicules sur cette artère de la ville de Lubumbashi. Afin d’obtenir des in-
formations pour les applications de temps de parcours et de matrices origine –destination.
Le suivi de la congestion routière sera effectué à partir des données issues, principale-
ment, d’un réseau à base des capteurs à boucle inductive.
Il est a noté que ce thème de recherche a été choisi, primordiale ment de certains
problèmes majeurs fréquemment rencontrés dans la ville de Lubumbashi, parmi ces der-
niers nous pouvons énumérez un problème majeur qui nous sera de base dans la suite de
notre travail :
• Le taux d’augmentation des véhicules dans la ville de Lubumbashi est devenu, de-
puis un certain temps, exponentiel, comme conséquence ; le taux d’embouteillage
est devenu très fréquent, le temps de parcours est devenu important.
De cette problématique découle cette supposition :
• Agrandir la bande passante de la route afin de réduire la Congestion en permettant
le trafic aisé des véhicules.
Mais hélas, il ne nous serait pas possible de le faire pour de nombreuses raisons
que nous n’allons énumérés dans ce travail.
Les résultats auxquels aboutira ce travail pourront intéresser la Commission Nationale de
Prévention Routière (CNPR) de notre province en leurs permettant de Lutter contre les
embouteillages dans la ville de Lubumbashi en général et particulièrement sur le tunnel
de cette dernière.
Et comme attrait, il aura un impact sur différents plans :
• Personnel en nous permettant d’acquérir une maitrise des notions basiques des
constituant du web 4.0 (internet des objets) ; sur la façon dont ils peuvent nous
aider, grâce aux systèmes embarqués temps-réel, à communiquer avec de façon à
nous aider à résoudre des problèmes allant des simples au complexes.
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018INTRODUCTION GÉNÉRALE Page | 4
• Social notre système va améliorer celui de transport routier et permettre à la po-
pulation lushoise de se déplacer en toute sécurité et d’être toujours à l’heure aux
rendez-vous.
• Scientifique ce travail pourra servir d’ouverture à tous ceux qui aimerait travailler
sur les réseaux de capteur et la programmation des systèmes embarqués.
0.4. Méthodologie (méthodes et techniques)
0.4.1. Méthode
Nous avons opté pour la méthode top design. Celle-ci permet de faire une analyse
systématique du problème.
0.4.2. Techniques de recherche
Notre travail ne fait pas l’exception, nous nous sommes servis des techniques sui-
vantes : L’observation, l’interview et la documentation.
0.4.2.1. la technique d’observation
Dans cette technique Il y a, le contact de l’enquêteur ou du chercheur que nous
Sommes avec son terrain. Cette observation peut être directe ou indirecte. L’observation
directe, nous dit MULUMBATI, « porte directement sur les phénomènes étudiés (les in-
dividus, les groupes, les institutions, etc.) ». Par cette technique « le chercheur observe
le groupe en train de vivre, l’action qui naît, les processus pendant Qu’ils se déroulent et
non après coup. »
• L’observation directe peut être soit libre, soit dirigée, soit participante. Portant pour
ce travail nous nous sommes accrochés sur une observation qui est dirigée car celle-
ci se fait selon un plan, une grille d’observation. Elle permet « de noter rapidement
des faits recherchés et facilite le travail d’élaboration des résultats ». L’observa-
tion herméneutique cette observation fait appel à l’observation documentaire qui
consiste à étudier et à analyser des documents écrits (exemple : archives publiques
ou privées et judiciaires, correspondances administratives ou privées, livres, revues,
journaux) et des documents non écrits et artistiques (poteries, masques, modes,
disques, automobiles.) dans le but d’arriver à déterminer les faits ou les Phénomènes
dont ces différents documents portent les traces. Cela relève de l’herméneutique et
tous les objets qu’on analyse et interprète sont des « textes ».
0.4.2.2. La technique d’interview (d’entretien ou d’entrevue)
Partant de son concept qui dit : que dans cette technique, il y a un contact entre
L’enquêteur et l’enquêté afin de permettre à l’enquêteur de recueillir certaines informa-
tions de l’enquête concernant un objet ou un fait précis. L’observation nous a permis de
déceler les manquements du système actuel de signalisation de la ville de Lubumbashi.
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018INTRODUCTION GÉNÉRALE Page | 5
Nous avons recouru à l’interview pour nous entretenir avec les responsables de la CNPR 2
La technique documentaire nous a permis d’utiliser les ressources bibliographiques ap-
propriées pour la bonne compréhension du sujet.
0.5. État de l’art
Il est évident que nous ne soyons les premiers à pouvoir aborder un sujet du genre.
Dans toute sincérité, objectivité et toute réalité scientifique ; nous nous sommes référencés
en arrière au travers d’une étude bibliographique, la quelle étude nous a permis de par-
courir les travaux de nos prédécesseurs académiques lesquels ont déjà abordés des sujets
similaires au notre. Parmi ces ingénieurs prédécesseurs nous pouvons citer entre autre :
• JEAN SEBA Jean-Daniel : « la conception d’un système de Signalisation routière
adaptative grâce au réseau de capteurs (cas de la ville de Lubumbashi) ». Son tra-
vail se basait sur l’optimisation du fonctionnement des feux tricolores sur certaines
grandes artères du centre-ville de Lubumbashi de manière à lutter contre les em-
bouteillages très fréquents. Mais nous, nous allons se baser sur la programmation
réseau afin de pouvoir lutter contre ces embouteillages très fréquents au niveau du
tunnel de Lubumbashi et ce, d’une manière intelligente et adaptative.
• BANZA SHIMBI : « Mise en place d’un système de télé contrôle de trafic routier
(cas centre-ville de Lubumbashi) ». Son travail se basait sur le contrôle à distance
du trafic en se servant des caméras de Surveillance. Contrairement à nous, nous
n’allons pas faire usage aux caméras ni se reposer sur le contrôle seulement mais
en plus, fluidifier le trafic d’une façon intelligente en agissant sur les états de feux
de signalisation .
0.6. Délimitation du travail
Il est évident que tout travail scientifique ne peut, en aucune manière, répondre à
toutes les questions pouvant être abordées dans la société ; ce dernier cherche à répondre
celles figurant en tête de liste pour le domaine en question.
Conscient de ne pas être le premier à traiter ce sujet, bon nombre de nos prédéces-
seurs ont déjà effectué un travail de qualité bien que pas plus technologique que ce que
nous allons faire, notre travail sera orienter autrement. Un système conçu exclusivement
d’un réseau des capteurs sera mise en œuvre dans le but de renforcer les solutions exis-
tantes principalement sur : le tunnel de la ville de Lubumbashi en commençant par le
rond point "la place de paix" jusqu’à la bifurcation avec les différentes municipalités
de la ville.
0.7. Subdivision du travail
Ce travail se décompose comme suit : dans l’immédiat, nous introduisons quelques
définitions autour du Chapitre 1 : PRÉSENTATION ET APERÇU DES SOLUTIONS
2. CNPR : Commission Nationale de Prévention Routière.
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018INTRODUCTION GÉNÉRALE Page | 6 DE RÉGULATION ROUTIÈRE EXISTANTES DE LA VILLE DE LUBUMBASHI ; dans la partie suivante, nous aborderons le Chapitre 2 : CONCEPTION LOGIQUE DU SYSTÈME DE PRÉVENTION & GESTION DES CONGESTION ROUTIÈRES. sous un aspect général, en faisant un rapide tour sur l’existant et les principes directeurs ; dans la deuxième partie, nous parlons plus en détail de l’intérêt de l’utilisation de capteurs concernés. Au Chapitre 3 : PRÉSENTATION DES TECHNOLOGIES CHOISIES. , et établissons un état de l’art ; enfin, nous présentons des outils de simulation permet- tant de modéliser le trafic routier dans le quatrième Chapitres : DÉPLOIEMENT DE LA SOLUTION . Au cours de ce chapitre, nous passerons en revue de tout ce qu’on à énumérés dans les précédents chapitres et passerons à la réalisation, l’implémentation de notre système et nous finirons notre travail, par une CONCLUSION GÉNÉRALE. 0.8. Outils logiciels et équipements utilisés 0.8.1. Outils logiciels • IDE Arduino : Environnement de programmation. • Latex : Outil de rédaction du travail. • Visio : Outil de diagramme et synoptique • Photoshop : outil de retouche photo, traitement, dessein assisté par ordinateur 0.8.2. Équipements matériels • Arduino UNO R3 : Micro-contrôleur. • Rasberry pi 3 : Ordinateur. • Résistances : composants électroniques. • Photodiodes : composants électroniques. ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018
CHAPITRE I
APERÇU DES SOLUTIONS DE RÉGULATION ROUTIÈRE EXISTANTES DE
LA VILLE DE LUBUMBASHI
I.1. Introduction
De nos jours, se déplacer est devenu un aspect essentiel de la vie quotidienne :
qu’il s’agisse de transports en commun ou de véhicules personnels, le vaste réseau formé
de ces moyens de locomotion est immensément complexe à gérer. Sa gestion recouvre
l’ensemble des techniques humaines et automatisées permettant d’assurer la surveillance
des transports, au mieux un gain de performance dans l’acheminement des différents flux.
Dans ce chapitre, nous nous attarderons sur l’étude du trafic routier urbain de la
ville de Lubumbashi et effectuerons un état de l’art de son contrôle par le système de ré-
gulation routière existant. les résultats issus de son analyse nous donnerons l’opportunité
de bien définir les spécifications fonctionnelles de notre système en question.
I.2. Présentation de la ville de Lubumbashi
I.2.1. Historique
La ville de Lubumbashi a été créée vers les années 1906 - 1910 à la découverte
des gisements du cuivre, et à leur exploitation par l’Union Minière du Haut Katanga
(U.M.H.K) ; celle-ci fut implantée sur le site Lubumbashi, appellation de la rivière qui
la baigne.
Sur le plan nombre d’habitation, elle est la deuxième ville de la République dé-
mocratique du Congo avec environ 2 786 397 hab habitants avec une densité de 3 730
hab./km2 . C’est elle la capitale économique de la République Démocratique du Congo
(RDC) et le chef-lieu de la province du haut-Katanga.
La ville de Lubumbashi fut fondée en 1910 par les Belges, elle portait le nom
d’Elisabethville. Sur le plan économique la ville regroupe plusieurs grandes sociétés mi-
nières.
Le 25 juin 1941, par l’ordonnance Nso 298/AIMO de Monsieur le vice-gouverneur
général de l’époque, l’agglomération fut érigée en ville anciennement appelée Elisabeth-
ville en honneur de la Reine Élisabeth, épouse du Roi Albert 1er de la Belgique. Elle
fut aussi la capitale de l’éphémère État auto proclamé du Katanga (1960-1963), né sous
l’impulsion de Moïse Tshombe. La ville porte le nom de Lubumbashi depuis 1965.
Sur le plan économique la ville regroupe plusieurs grandes sociétés minières.
7CHAPITRE I. APERÇU DES SOLUTIONS DE RÉGULATION ROUTIÈRE EXISTANTES DE LA VILLE
DE LUBUMBASHI Page | 8
I.2.2. Données géographiques et culturelles
La ville de Lubumbashi est divisée en sept communes dont une rurale : commune
Annexe (rurale), Kamalondo, Kampemba, Katuba, Kenya, Lubumbashi et Ruashi. La ville
de Lubumbashi est ceinturée par le territoire de Kipushi à tous les points cardinaux.
I.2.2.1. Coordonnées géographiques
La ville de Lubumbashi a une superficie de 74700 ha soit environ 747 km2 . Sur le
plan géographique voici ses coordonnées :
0 0 0
• 11 o 4 11 Sud
0 0 0
• 27 o 29 00 Est
I.2.2.2. Météo habituelle à Lubumbashi
À Lubumbashi, la saison pluvieuse est caractérisée par l’humidité et celle sèche,
elle est dégagé dans l’ensemble et le climat est chaud tout au long de l’année.
Au cours de l’année, la température varie généralement de 9 oC à 34 oC et est
rarement inférieure à 7 oC ou supérieure à 36 oC.
I.2.2.3. Température
A Lubumbashi, la saison très chaude dure 1,9 mois, du 10 septembre au 06 no-
vembre, avec une température quotidienne moyenne maximale supérieure à 32 oC. Le
jour le plus chaud de l’année est le 7 octobre, avec une température moyenne maximale
de 34 oC et minimale de 18 oC.
La saison fraîche dure 7,3 mois, du 18 décembre au 27 juillet, avec une température
quotidienne moyenne maximale inférieure à 27 oC. Le jour le plus froid de l’année est le
3 juillet, avec une température moyenne minimale de 9 oC et maximale de 25 oC.
I.2.2.4. Pluie
Pour montrer la variation au cours des mois et pas seulement les totaux mensuels,
nous montrons l’accumulation de pluie au cours d’une période glissante de 31 jours cen-
trée sur chaque jour de l’année. Lubumbashi connaît des variations saisonnières extrêmes
en ce qui concerne les précipitations de pluie mensuelles.
La période pluvieuse de l’année dure 7,0 mois, du 3 octobre au 4 mai, avec une
chute de pluie d’au moins 13 millimètres sur une période glissante de 31 jours. La plus
grande accumulation de pluie a lieu au cours des 31 jours centrés aux alentours du 30
décembre, avec une accumulation totale moyenne de 229 millimètres.
La période sèche de l’année dure 5,0 mois, du 4 mai au 3 octobre. La plus petite
accumulation de pluie a lieu aux alentours du 01 juillet, avec une accumulation totale
moyenne de 0 millimètre.
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DE LUBUMBASHI Page | 9
I.2.2.5. Soleil
La longueur du jour à Lubumbashi ne varie pas beaucoup au cours de l’année,
restant à 48 minutes de 12 heures tout au long de l’année. En 2018, le jour le plus court
est le 21 juin, avec 11 heures et 26 minutes de jour ; le jour le plus long est le 22 décembre,
avec 12 heures et 49 minutes de jour.
I.3. Aperçu générale de la régulation routière à Lubumbashi
La régulation routière est l’un des problèmes majeures en ce qui concerne la ville
de Lubumbashi. Bien que, en amont, doté d’un système de régulation routière à base
de feux tricolores et en aval par celui électronique avec une mise en service des robots
intelligents, certaines artères de grandes influences du trafic routier de la ville se trouvent
privés de ce deux systèmes de régulation routière.
Lorsque la demande est supérieure à l’offre, une inéquation apparaît et se traduit
par une situation de congestion voire d’immobilité. Les artères de la ville de Lubumbashi
sont en saturation en ce qui concerne leur espacement d’autant plus que l’augmentation
des véhicules est devenue exponentielle depuis un certain temps.
La plupart de ceux-ci, bien que bon nombre d’entre-eux sont asphaltés, se trouves
dans un état dépourvu du système de régulation par les feux de signalisation et pourtant
beaucoup plus solliciter par une circulation très intense dans le deux sens. l’absence du
système à feux, la non régulation des passagers et véhicules sont quelques uns des facteurs
occasionnant de la congestion routière.
D’une manière générale, l’infrastructure routière doit être conçue et gérée de telle
sorte que les usagers de la route comprennent ce qu’ils sont en droit d’attendre et ce que
l’on attend d’eux, tout en prenant en compte les limites de la capacité humaine pour traiter
les informations et les erreurs humaines qui peuvent en résulter.
I.3.1. Organes régissant la circulation routière à Lubumbashi
I.3.1.1. Les indicateurs pour la signalisation routière
F IGURE I.1 – Éléments de régulation routières existants à Lubumbashi
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DE LUBUMBASHI Page | 10
L’assurance de la régulation de la circulation routière de la ville de Lubumbashi
est entre les mains de la CNPR ; un service technique [28] du ministère de transport dans
le territoire congolais. La CNPR est l’organe régissant cette circulation routière.
Les marques routières, les panneaux routiers ainsi que les feux lumineux de circu-
lation sont prises en charge par la CNPR pour leur mise en place et leur gestion.
I.4. Système de signalisation par feux tricolores
I.4.1. Analyse du système actuel
Dans l’ensemble, la ville de Lubumbashi comporte environ 40 intersections. Ici en
tableau, quelques intersections à feux tricolores de la ville.
CROISEMENTS
Route du golf - Av Shiyama
Av Likasi - Av Kasavubu
Av Kasai - Av Njamena
Av Sendwe - Likasi
Av chaussé Kasenga Route Kilobelobe
Av Savonnier – Av sapinière
Av Ruwe - Av Kasavubu
Av Kimbangu - Av Mamayemo
Av Lumumba - Av Kimbangu
Av Lumumba - Av Njamena
Av National no 1(du côté de Mashipisha)
Av Laurent Désiré KABILA – Av Lumumba a
Av Laurent Désiré KABILA – Av Kamanyola
Av Laurent Désiré KABILA – Av Mamayemo
Av Laurent Désiré KABILA - Av Sendwe
TABLE I.1 – Tableau des intersections à feux tricolore à Lubumbashi
a. Ce feux ne sont plus opérationnels, une congestion est crée au niveau du tunnel se situant sur
l’avenue chaussée de kasenga.
I.4.2. Paramétrage de feux tricolores
Sur le plan fonctionnement, le système de signalisation routier par feux lumineux
de la ville de Lubumbashi est basé sur un plan fixe. La durée de différentes phase et
fonction de la priorité. Est considérée comme étant prioritaire, la route ayant un plus
grand trafic.
Le feu vert de la route prioritaire à une durée plus importante que celui de la route
secondaire.
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DE LUBUMBASHI Page | 11
I.4.2.1. Les composantes de la signalisation routière par feux tricolore à Lubumbashi
Le système de signalisation à feu tricolore de la ville de Lubumbashi est l’en-
semble :
• d’une partie d’alimentation : Nous fournissant de l’énergie nécessaire au fonction-
nement du système.
• d’un système à lanternes de signalisation comportant précisément 3 lanternes de
signalisation sur lesquels se basent le système :
Une lanterne orange annonçant l’allumage du feu rouge.
Une lanterne rouge indiquant un arrêt total du véhicule.
Une lanterne verte autorisant le véhicule à traverser l’intersection.
• d’un contrôleur à feu tricolore
Munis des temporisateurs, le contrôleur assure le changement des différentes phases
du système à feu tricolores.
I.4.3. Points forts & négatifs de l’existant
Le système de régulation du trafic par feu tricolores de la ville de Lubumbashi
présente des points positifs et aussi des points négatifs.
I.4.3.1. Points positifs
Comme points positifs, le système de régulation du trafic par feu tricolores de la
ville de Lubumbashi a :
• La décongestion routière à faible coût sur certaines artères du réseau routier de la
ville de Lubumbashi. ;
• Une réduction sensible de cas d’accidents lieu à la circulation routière ;
• La simplicité dans la conception.
I.4.3.2. points négatifs
Ici, les majeures points négatifs qu’à le système de régulation du trafic par feu
tricolore de la ville de Lubumbashi :
• Un Sérieux problème d’adapter le réglage des feux en fonction de la situation du
trafic. Pratiquement quasi impossible ;
• Taux d’indisponibilité élevé ;
• Aucune Surveillance temps-réel de la situation du trafic n’est possible car le sys-
tème n’est doté d’aucun centre de surveillance ;
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DE LUBUMBASHI Page | 12
• En cas d’embouteillage, il est impossible d’orienter le trafic entrant vers les voies
non saturées ;
• Une fois une ou plusieurs artères en congestion ; pratiquement impossible de pro-
céder à une décongestion en redirigeant le trafic entrant ou voulant entrer vers les
voies non saturées ; impossible de faire l’aiguillage intelligente ;
• Les réglages des feux étant fixe, impossible de forcer ce dernier lors d’un évènement
non quotidien. 1 ;
• Difficile voir même impossible de détecter tout dysfonctionnement du système.
I.4.4. Identification des besoins
Afin de paliers aux inconvénients qu’a le système de régulation du trafic routière
actuel, nous avons besoin des éléments ci-après :
• Un Poste central : Afin de pouvoir contrôler,gérer, orienter, les différents trafics
routiers du réseau routière de la ville de Lubumbashi en général et ceux du tunnel
de cette dernière ;
• Des équipements de détection du trafic : Le contrôle, la gestion, l’orientation du
trafic seront régis par les informations issues des équipements de détection ;
• Un réseau de capteurs : Afin de pouvoir mettre en réseau les différentes artères de
la ville ;
• Un système de balisage : Qui nous permettra de pouvoir réguler le système à feux
en fonction du trafic sur différentes artères.
I.4.5. Spécifications fonctionnelles du futur système
Après une étude analytique du système de gestion du trafic routier actuel de la
ville de Lubumbashi, nous sommes parvenus à énumérez un certain nombre des besoins
qui nous aiderons tels que :
1. L’adaptation : Enfin de pouvoir fluidifier le trafic routier du tunnel de la ville de Lu-
bumbashi en fonction ses variations des phases, une adaptation des ces différentes
phases en fonction du trafic s’avère primordiale ;
2. Un monitoring temps-réel : Pour bien arriver à une bonne prise de décision dans
le processus de fluidification du trafic routier, nous devons disposer d’un accès à
distance temps-réel de tous les feux de signalisation de la ville ;
3. Un système de contrôle des phases : Afin de pouvoir détecter le dysfonctionnement
pouvant arriver au système ;
1. Parmi les éléments non quotidiens nous pouvons citer le passage du cortège présidentiel, etc ...
ESIS_TLC_TFE_Par Elie Pakabilond 2018CHAPITRE I. APERÇU DES SOLUTIONS DE RÉGULATION ROUTIÈRE EXISTANTES DE LA VILLE
DE LUBUMBASHI Page | 13
4. Un système de télé-orientation : Afin de prémunir l’usager contre l’emprunt d’une
route congestionnée , nous devons mettre en place un système statistique basé sur
les différents trafic sur chacune des routes de la ville ;
5. Un système de Gestion prioritaire : Afin de pouvoir arriver à une décongestion
rapide une fois en situation de congestion, nous devons mettre en place un système
pouvant diriger l’usager déjà en situation de congestion.
I.4.5.1. Besoins fonctionnels
Afin de pouvoir mieux répondre à la demande, des actions ou mécanismes doivent
être mis en place, en voici quelques unes d’eux devant être menées :
1. Mises en place des détecteurs 2
C’est une action primordiale dans la conception de notre système, elle consiste en
une fixation d’un certain nombre des détecteurs 3 sur différents lieux stratégiques
le long de l’artère. C’est grâce à ces détecteurs que nous pourront effectuées ces
actions :
a. Une récolte des données sur différents artères 4 . C’est sur base de données
recueillies que se passera l’analyse, la gestion, la prééminence, l’orientation, la
détection des défaillances, ... ;
b. Les réglages de nos différents feux à la situation actuelle du trafic ;
2. Mise en place d’un réseau de capteurs
En effet, l’interconnexion des différents capteurs donne lieu à un réseau des cap-
teurs lequel réseau nous permettra une échange d’informations entre ces différents
capteurs dans le seul but de pouvoir faire fonctionner le système d’une façon opti-
male.
3. Mise en place d’un poste de contrôle
C’est une action qui consistera à disposer d’un serveur puissant en terme de perfor-
mance qui hébergera les différents contrôleurs du réseau routier de la ville. C’est sur
celui-ci que nous parviendrons au monitoring temps-réel de notre système entier.
I.4.5.2. Besoins non fonctionnels
C’est un genre des besoins pas primordiaux pour le fonctionnement de notre sys-
tème. Ces derniers pourront nous aider à déterminer les différentes exigences auxquelles
notre système doit répondre.
hors mis les besoins fonctionnels énumérez précédemment, notre système doit
aussi répondre à ceux-ci :
2. Nous utiliserons un des types des capteurs électromagnétiques ; le capteur à boucle inductive
3. Détecteur : Synonyme du mot capteur
4. Synonymes de voie, route.
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DE LUBUMBASHI Page | 14
1. La simplicité : Étant un bon système est celui simple en plus d’être très bénéfique ;
2. Bon prix :Il est de notre devoir de ne pas hausser le prix du système, de ce fait nous
allons nous concentrer sur les éléments utiles pouvant faire arriver notre système à
un fonctionnement optimal ;
3. Evolutivité : Notre système ne doit être conçu de façon à présenter un aspect fini
mais doit être conçu tout en laissant une flexibilité de son évolution en fonction des
technologies à venir ;
4. Disponibilité : Notre système doit être conçu de manière à être opérationnel 24 H /
24 ;
5. Sécurité : Notre système doit répondre aux normes sécuritaires tant sur le plan
environnemental qu’informatique.
I.4.6. Conclusion après analyse du système
Après avoir évoquer les points forts et ceux faibles de l’actuel système de régula-
tion du trafic routière de Lubumbashi, vu l’augmentation exponentielle des usagers ; nous
pouvons dire que le système n’est pas favorable en générale ce qui nous amènera, dans
la suite, à proposer notre système adaptable selon la circonstance, l’accrue des usagers et
cela d’une façon optimale.
I.5. Des besoins pour le système existant
Après avoir relever les points faibles du système de régulation routière existant,
ceux-ci suscitent des besoins sine quâ non pour le futur système que nous projetons réali-
ser dans la suite du travail. Parmi ces besoins nous pouvons citer entre autre :
• Un poste central pour la gestion et le monitoring du trafic routier.
• Des équipements adéquates, spécialisés dans la détection du trafic : Les capteurs.
• Un réseau fixe des capteurs permettant l’échange, la communication entre les
capteurs et le central afin de gérer les réseau routier à distance.
• Un système de balisage est nécessaire.
I.6. Spécification fonctionnelle du futur système
L’analyse du système de régulation routière de la ville de Lubumbashi nous a aidée
à pouvoir élaborer un certain nombre des besoins qui nous permettraient :
• Un monitoring temps-réel du fonctionnement des feux de signalisation du réseau
routier de Lubumbashi.
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