Inria et le Cerema ont souhaité réunir leurs compétences pour faire progresser la gestion patrimoniale des infrastructures routières à travers un « Défi » c’est-à-dire une coopération de recherche ambitieuse ciblée sur des objectifs clairement définis. D’une durée de 4 ans, le Défi associe les compétences métier du Cerema avec les compétences scientifiques dans le numérique d’Inria.
Le réseau routier constitue l’un des éléments les plus importants du patrimoine public. Les opérateurs routiers ont la charge d’entretenir, d’exploiter, d’aménager, de remplacer et de préserver ce patrimoine tout en assurant une gestion soigneuse des ressources budgétaires et humaines. Aujourd’hui, l’infrastructure est mise à rude épreuve par le changement climatique (augmentation de la fréquence des phénomènes extrêmes qui favorisent notamment les inondations et les mouvements de terrain). Les usagers sont par ailleurs extrêmement attentifs aux questions de sécurité et de confort liées à l’usage de l’infrastructure mais aussi aux enjeux environnementaux portant sur la construction et la maintenance des infrastructures.
La route et les ouvrages sont des systèmes complexes : nombreux sous-systèmes, évolution non linéaire des caractéristiques intrinsèques, actifs soumis à des évènements extrêmes, à des évolutions fortes d’usage ou de contraintes (ex : changement climatique) en raison de leur durée de vie très importante.
Le Défi vise à prendre en considération les difficultés suivantes : volume et nature des données (hétérogénéité et non complétude, multi-sources…), échelles multiples d’analyse (des sous-systèmes d’un actif au réseau complet national), « prédiction » de comportements très locaux à l’échelle d’un réseau global, complexité des objets routiers – OA et routes – en raison de leur exploitation et des conditions météorologiques, modélisation 3D avec sémantisation, modélisation de connaissances « expertes » (IA « hybride », informations a priori) voire « explicabilité/interprétabilité » des résultats pour garantir l’adhésion des experts métier.
Le Défi doit aider à obtenir des briques scientifiques pour l’acquisition de la donnée en amont pour l’aide à la décision en aval. Les objectifs métier du Cerema visés au travers de ce Défi peuvent être structurés en quatre parties :
- Bâtir un « jumeau numérique » dynamique de la route et de son environnement à l’échelle d’un réseau complet ;
- Faire évoluer les « lois » de comportements de la chaussée et des ouvrages d’art à partir des données d’auscultation de surface ou de visites d’ouvrage, de capteurs et de données d’environnement;
- Inventer le concept de ponts et tunnels « connectés » à l’échelle système;
- Définir des méthodes de planification stratégique des investissements et de maintenance (prédictive, prescriptive puis autonome).
Le Défi ROAD-AI consiste à hybrider, à un niveau recherche, les compétences métiers du Cerema avec les compétences scientifiques dans le numérique d’Inria pour inventer la maintenance patrimoniale des infrastructures qui pourrait être opérée dans les prochaines années. Il s’agit d’offrir ainsi un saut qualitatif important par rapport aux méthodes traditionnelles (politique technique développée il y a 30-40 ans). Ce Défi, fortement multidisciplinaire, s’inscrit comme le prolongement naturel d’une démarche d’ingénierie de gestion intégrée de patrimoine d’infrastructure déjà bien engagée au sein du Cerema.
La gestion intégrée de patrimoine d’infrastructure (GPI) est une démarche d’ingénierie proposée par le Cerema : elle vise à concilier les enjeux de long terme avec les contraintes de court terme et les logiques opérationnelles, avec une approche holistique concernant l’ensemble du patrimoine routier. L’objectif est de disposer d’infrastructures et services de transport plus durables, plus sûrs et plus résilientes grâce à une gestion efficace, efficiente et responsable. La démarche GIPI est une démarche éminemment pluridisciplinaire : champs techniques (chaussées, ouvrages d’art, géotechnique, assainissement, environnement, risques …), gestion, organisation, chaîne décisionnelle, …
L’ensemble des quatre objectifs métier du Cerema ont été retranscrits en trois axes de recherche multidisciplinaires schématisés dans la figure ci-dessous dont le rôle fondamental est de passer les verrous scientifiques les plus ardus. Ces trois axes de recherche et les work packages associés correspondent à l’ensemble des sujets de recherche qui seront abordés pendant la durée du Défi. Cette forte multidisciplinarité implique que des équipes inter-Cerema/Inria et intra-Inria seront systématiquement impliquées dans les différents WP associés à ces axes. Un total de quatre thèses, de deux post-docs de 18 mois chacun et de deux ingénieurs de deux ans seront intégrés dans le cadre de ce Défi.
Développements scientifiques et techniques en cours dans les trois axes du défi.
Le Cerema fournit des compétences métiers (ingénieurs spécialisés en chaussées, en ouvrage d’art, en géotechnique, en auscultation et capteurs) et mobilisera les chercheurs des équipes ENDSUM et STI pour les questions scientifiques. Le Cerema se chargera des questions relevant de l’ingénierie technique métier.
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