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Fabien Leurent  

Téléphone : 01 81 66 88 54



Publications dans HAL



Situation professionnelle

Ingénieur en chef du Corps des Ponts, des Eaux et Forêts, je suis chercheur Habilité à Diriger des Recherches (en Informatique - Recherche Opérationnelle) et m’intéresse principalement à la modélisation physico-économique des réseaux de transport et des systèmes territoriaux.

Directeur-adjoint du Laboratoire Ville Mobilité Transport, UMR entre l’Enpc, l’Ifsttar et l’Upe-M, j’y anime l’équipe Economie-Modélisation. Je pilote des chaires industrielles en partenariat l’une avec le Syndicat des Transports d’Ile de France, l’autre avec le Groupe Vinci sur l’Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures.

Professeur de l’Ecole des Ponts ParisTech, j’y enseigne la modélisation et l’analyse systémique pour les territoires et les systèmes de transport.



Activités de recherche

Je développe des modèles de recherche opérationnelle (au sens originel) : représentation descriptive et explication des phénomènes, formalisation mathématique, développement d’algorithmes de résolution et de méthodes d’estimation économétrique, identification de problèmes de gestion et traitement par analyse économique. Voici les principaux thèmes abordés :

- Modèles d’Affectation du trafic aux itinéraires sur un réseau, en combinant physique du trafic (écoulement de flux et formation de temps de parcours) et comportements microéconomiques des usagers (choix d’itinéraire, d’horaire et de mode).

- Transports collectifs de voyageurs en milieu urbain : modélisation multi-niveaux pour intégrer les choix d’itinéraire des voyageurs (forme d’hyperchemin) et la physique spécifique des services de TC (infrastructure, véhicules, stations et leurs diverses contraintes de capacité) avec une attention spéciale pour la qualité de service et la variabilité du système

- Modélisation stochastique du trafic : modélisation plurifactorielle des variabilités le long d’une ligne de TC ; modélisation désagrégée du trafic routier et des conditions individuelles de déplacement.

- Modélisation du stationnement sur un territoire urbain : équilibre offre-demande conjoint pour le stationnement et la circulation automobile.

- Modélisation du marché du logement, en interaction avec l’emploi et le transport : modèle DREAM désagrégeant la structure du parc de logements et la structure démographique et sociale des ménages, ainsi que l’offre d’emploi.

- Distribution spatiale du trafic et formation des courants de déplacements : inférence à partir d’observations ; modèle économique d’accessibilité aux emplois.

- Analyse de territoire et prospective de la mobilité : caractérisation d’ensemble de la mobilité des voyageurs en milieu urbain. Prospective de la mobilité électrique : conditions socio-économique d’une diffusion dans un territoire.

- Analyse économique : méthodologie d’évaluation socio-économique en planification des transports et du territoire ; évaluation de coûts de congestion, de surplus de la demande.



Animation de recherche et partenariats industriels

Au LVMT, j’anime l’équipe Economie - Modélisation qui contribue aux recherches sur les thèmes Ville, Mobilité, Transport en apportant l’approche modélisatrice et la perspective économique. En 2012, mon équipe a co-organisé avec l’Ifsttar-Grettia le 15ième colloque EWGT (EURO Working Group on Transportation) : j’ai co-édité les Actes publiés par Elsevier –Procedia in Social and Behavioural Sciences.

Le laboratoire, par ses parties prenantes Enpc et Ifsttar, est membre du GIS Modélisation Urbaine qui fédère une diversité de thèmes de recherche : physique de l’environnement, du bâtiment et des infrastructures, et du trafic ; géomatique et modélisation 3D / 4D ; géographie humaine et socio-économique ; économie spatiale et territoriale. Je représente le Comité Scientifique et Technique dans le Bureau exécutif du GIS, qui organise des colloques, soutient des ateliers spécialisés et maintient une Galerie des modèles.


Je pilote plusieurs projets pluriannuels de recherche en partenariat industriel :

- La Chaire Socio-économie et modélisation des transports collectifs de voyageurs en milieu urbain, en partenariat avec le Syndicat des Transports d’Ile de France (Stif), concerne la modélisation des déplacements et l’évaluation socio-économique des projets et des politiques de transport

- La partie Ecole des Ponts de la Chaire Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures, en association avec AgroParisTech et MINES ParisTech, et en partenariat avec le Groupe Vinci. L’objectif est de développer des modèles sensibles et des méthodes d’évaluation (indicateurs divers) pour éco-concevoir un ensemble bâti (du bâtiment au territoire en passant par le quartier et le fragment urbain) avec ses moyens de transport et en environnement écologique (biodiversité, services éco-systémiques).

- Avec le Groupe Renault, recherches sur l’automobilité des ménages et des entreprises dans un territoire. En 2010-2012, prospective socio-économique des conditions de diffusion de l’automobile électrique en tant que voiture particulière pour les ménages français.



Activités de formation

A l’Ecole des Ponts ParisTech, j’ai conçu le cursus de formation à l’ingénierie des systèmes de transport. J’enseigne plusieurs cours en formation d’ingénieur ou mastérienne :

Méthodes d’analyse des systèmes territoriaux, depuis 2008, à l’Enpc en cursus Transport et cursus Aménagement, avec Nicolas Coulombel.

Analyse et conception des systèmes de transports, depuis 2011 à l’Enpc en cursus Transport, avec François Combes.

Modélisation de la demande de transport, depuis 2004, en master ParisTech Transport et développement durable, commun à l’Ecole des Ponts, aux Mines et à l’Ecole Polytechnique.

Conception des Services de mobilité et Innovation, depuis 2009 en master Transport et développement durable.


Au titre de la formation doctorale, j’ai dirigé les thèses de doctorat suivantes :

- Elisabeth Windisch (à soutenir en 2013) : Driving electric ? Investigating the socio-economic rationale behind the political agenda for electric vehicles in France.

- Vincent Benezech (à soutenir en 2013) : Stochastic models for travel conditions along passenger transportation networks.

- Ektoras Chandakas (à soutenir en 2013) : Integrating capacity constraints in network assignment models of passenger transit.

- Shadi Sadeghian (à soutenir en 2013) : Le système de la mobilité électrique : des projets d’acteurs au projet de territoire.

- Mahdi Samadzad (2013) : Space Disaggregation in Models of Route and Mode Choice : Method and application to the Paris Area.

- Nicolas Wagner (2012) : Equilibre dynamique sur un réseau de transport : propriétés mathématiques et applications économiques.

- Vincent Breteau (2011) : Manifestations spatiales de la congestion et localisation des emplois et des ménages.

- Thierno Aw (2010), en co-direction avec Jean Laterrasse : La ville nouvelle de Marne la Vallée et son insertion dans la dynamique francilienne.

- Felipe Garcia-Castello (2010) : La mobilité d’achat des particuliers : analyse systémique et éléments de modélisation désagrégée. Application à la région Ile de France.

- Thai-Phu Nguyen (2010) : Conception et application d’un modèle de l’information routière et ses effets sur le trafic.

- Nicolas Coulombel (2010) : Toward a better representation of housing demand.

- François Combes (2009) : The Choice of Shipment Size in Freight Transport.

- Kaisheng Liu (2009) : Modélisation du choix d’itinéraire plurimodal en transport urbain de voyageurs.

- Hai-Dang Mai (2006), en co-direction avec Jean Laterrasse : Sur la capacité opérationnelle des modèles d’affectation dynamique du trafic, et la convergence des algorithmes d’équilibrage.

Présentement, je dirige les thèses de doctorat suivantes :

- Houda Boujnah (2009-) : Modélisation offre-demande du stationnement pour une éco-conception systémique.

- Chloé Milion (2011-) : Utilisation de données de téléphonie mobile pour la mesure du trafic et de la mobilité. En co-direction avec Vincent Aguiléra.

- Sergio Millian-Lopez (2010-) : Modèles physiques locaux pour l’affectation dynamique du trafic routier. En co-direction avec Vincent Aguiléra.

- Virginie Boutueil (2011-) : Gestion de la mobilité en entreprise et possibilités d’insertion pour des véhicules électriques.

- Mohamed Ben-Khemis (2011-) : Estimation de matrices origine-destination pour l’affectation dynamique du trafic routier. En co-direction avec Vincent Aguiléra.

- Vincent Lasserre-Bigorry (2012-) : Modélisation des stratégies de localisation en île-de-France et de leurs impacts dans une optique de développement durable.



Expérience professionnelle et parcours de formation

Depuis 2004 à l’Enpc au LVMT. Membre du Comité Scientifique de l’Association pour les Techniques de Transport, l’Environnement et la Circulation (ATEC).

De 2003 à 2007 j’ai présidé le Comité technique Economie des Systèmes Routiers à l’Association Mondiale de la Route (www.piarc.org).

De 2003 à 2006 j’ai animé l’atelier stratégique Transport pour le Réseau Scientifique et Technique du Ministère de l’Equipement.

De 2000 à 2004, au Service Technique des Routes, des Transports et de leurs Aménagements (Sétra) qui fait partie du Ministère de l’Ecologie, j’ai managé des équipes d’ingénierie en planification et en exploitation des transports, en évaluation environnementale, en conception de systèmes d’information.

De 1991 à 1999, à l’Inrets (intégré début 2011 dans l’IFSTTAR), j’ai mené des recherches sur la mobilité, le trafic routier, la modélisation des réseaux.


J’ai été formé à l’Ecole Polytechnique (X85) et à l’Ecole des Ponts (promotion ’90-91).

Doctorat de l’Enpc en spécialité Transport (1997), sur l’Analyse et mesure de l’incertitude dans un modèle de simulation, les principes, une méthode et le cas de l’affectation bicritère du trafic.

HDR en informatique – recherche opérationnelle (section 27 du CNU) à l’Université Paris Dauphine, sur la Modélisation du trafic, des déplacements sur un réseau et de l’accessibilité aux activités grâce au transport.



Affectation du trafic (Présentation – Contributions)

Présentation. L’affectation du trafic aux itinéraires sur un réseau de transport, est le problème de répartir des flux de déplacements sur des chemins reliant des nœuds d’origine à des lieux de destination. Le réseau « offre » des itinéraires qui sont des services pour les auteurs des déplacements, chacun avec un prix et une certaine qualité, en termes de temps et de régularité et aussi de confort. Dans un modèle d’affectation, on représente d’une part le fonctionnement de l’offre et notamment la formation des flux locaux de circulation à partir des choix d’itinéraire individuels, et l’influence locale des volumes sur le temps de parcours et le confort ; et d’autre part, les comportements des auteurs des déplacements, avec pour chacun un choix d’itinéraire et aussi un choix d’horaire de départ dans le cas dynamique, selon des principes microéconomiques (maximisation d’utilité individuelle).

L’interaction entre l’offre et la demande produit un équilibre du trafic, i.e. un état du système tel que chaque usager est affecté à un itinéraire optimal pour lui, et en sorte que le pattern des flux soit compatible avec le pattern des temps et du confort. Le problème d’équilibre se formule mathématiquement comme un problème de point fixe, ou une inéquation variationnelle, qui dans certains cas est intégrable sous la forme d’un programme convexe d’optimisation sous contraintes. Ce formalisme s’implante sur une structure de réseau, qui justifie des algorithmes spécifiques (MREP).


Mes contributions à l’affectation du trafic concernent :

-  la modélisation d’arbitrages distribués entre prix et temps pour le choix d’itinéraire : formulation mathématique en dimension finie pour l’équilibre offre-demande avec une distribution continue des arbitrages (modèle prix-temps, 1993, 1996) ; algorithmes explicitant les itinéraires (Capri 1995), et traitant les contraintes locales de capacité (Isttt 1996) ; analyse de sensibilité et propagation des incertitudes (1998).

-  La modélisation de variabilités dans l’utilité d’un itinéraire : pour un modèle logit à demande élastique et contraintes de capacité, formulation mathématique et traitement algorithmique (TnResB 1997) ; modèle probit pour désagréger les extrémités des déplacements et donc les conditions terminales d’accès au réseau (Ewgt 2011).

-  L’affectation dynamique du trafic sur un routier : analyse systémique et formulation mathématique d’un modèle macroscopique à horaires variables, LADTA (2003) ; prospection de schémas algorithmiques pour l’équilibrage offre-demande (2006) ; évaluation de coûts marginaux de congestion (etc 2007).

-  L’estimation de fonctions de congestion : des relations entre temps et débit, pour les autoroutes interurbaines en France.

-  Sur un cas d’école à deux itinéraires, la modélisation de l’information dynamique du trafic et ses effets sur un système à deux classes d’usagers respectivement informés ou non (trb 2008, 2ème partie).

-  L’affectation sur un réseau de transports collectifs (TC).

-  Le problème conjoint d’affectation et de recherche de stationnement, sous contrainte de capacité de stationnement.



Transports collectifs

Présentation. Pour les voyageurs en milieu urbain, les Transports Collectifs (TC) sont des modes complexes car ils sont constitués d’une infrastructure de circulation, de stations d’accès et de correspondance, et de services exploités selon des processus et fournis selon des protocoles, par des véhicules dédiés. Je m’intéresse à modéliser un système de TC générique pour une agglomération, avec éventuellement plusieurs modes de TC (autobus, tramway, métro, train) et un mode piéton, dans son fonctionnement technique et ce en interaction avec les usagers qui choisissent leur itinéraire et circulent au sein du système (dans les stations, dans les véhicules).


Voici mes principales contributions à ce sujet :

-  Analyse systémique pour un réseau de TC, décomposé en cinq sous-systèmes l’un pour le Management, un autre pour les Usagers, et un par type d’élément technique, Ligne, Station, Véhicule. Cela permet d’identifier les diverses formes de congestion (etrr 2010).

-  Modélisation des conditions de voyage le long d’une ligne : modèle du confort assis ou debout (atec 2006, JAT, TRB) ; modèle de ligne intégrant la capacité des véhicules, l’attente à quai pour les voyageurs, l’occupation de la voie par les véhicules et des effets de feedback respectivement sur la fréquence de service et sur le temps de parcours en amont (Leurent et al, 2011, 2012).

-  Modélisation fine des conditions d’attente à quai pour des services de TC constituant une ou plusieurs missions, donc potentiellement en interaction avec des choix d’itinéraire : forme spatiale d’organisation du stock de voyageurs, en distinguant des disciplines d’attente et ce en relation avec la distinction de l’optimum individuel et de l’optimum collectif (Leurent 2010) ; modèle de goulot pour la contrainte de capacité en véhicule en interaction avec les choix de missions (Leurent, 2011, Leurent et Chandakas, 2012).

-  Modèle d’affectation CapTA sur un réseau, intégrant les effets de capacité par ligne au niveau inférieur, et le choix d’itinéraire des voyageurs au niveau supérieur. La distinction des deux niveaux de modélisation permet une décomposition modulaire du problème d’affectation (Leurent et al, 2011, 2012). En coopération avec E Chandakas et A Poulhès, qui assure le développement informatique.

-  Modélisation stochastique des variabilités le long d’une ligne de TC, en termes de volumes, de temps, d’exposition individuelle du voyageur à la charge de trafic (Leurent et al, 2012). Analyse plurifactorielle en fonction des intervalles inter-véhicules, de la capacité par véhicule, de l’ordre dans le programme d’exploitation, du niveau de demande et des facteurs individuels.



Modélisation du stationnement

Tout mode de déplacement privé et mécanisé nécessite de stationner le véhicule utilisé, que ce soit une automobile ou un deux-roues avec ou sans moteur, dans une place privative ou publique. Le coût de stationnement fait partie intégrante du coût de déplacement et influence le choix du mode, notamment entre voiture particulière et transport public. Pour l’usager, le coût comprend non seulement la dépense financière, mais aussi la dépense temporelle en circulation et en recherche de place. Comme le stationnement public est facile à gérer de manière locale, facile à dimensionner et facile à tarifer, il constitue une cible privilégiée pour gérer la mobilité dans une perspective plurimodale. Il est aussi facile à déléguer à un opérateur spécialisé, dont la clientèle dépend des conditions qu’il offre localement mais aussi des conditions dans les lieux voisins – vers lesquels les déplacements concernés peuvent se reporter.

Or le stationnement est le grand absent des modèles d’aide à la décision pour la planification des transports urbains, en France comme à l’international. Depuis 2010, en partenariat avec Vinci Park dans le cadre de la Chaire Eco-conception des Ensembles Bâtis et des Infrastructures, j’ai engagé avec Houda Boujnah la conception et le développement d’un modèle de simulation offre-demande spatialisée dans un territoire :

-  avec d’abord une analyse systémique pour révéler les tenants et les aboutissants de l’offre et de la demande de stationnement, en interaction avec la circulation et ses émissions d’impacts environnementaux (Atec, 2011).

-  En parallèle, nous avons analysé le stationnement en agglomération parisienne sous les angles de la détention des véhicules, des lieux et des modes de leur stationnement au cours de la journée et de la nuit, à partir de l’EGT 2001 (Atec 2011) : en répliquant une analyse similaire basée sur l’EGT 1991 (Leurent et Polacchini, 1993).

-  Conception d’un modèle offre-demande statique pour une période donnée, qui est une charnière pour l’évolution des stocks locaux par transfert entre des origines et des destinations (Leurent, 2011). L’offre de stationnement est traitée par lots selon le lieu et le mode, avec une contrainte de capacité par lot, et le report vers des lots voisins en cas de saturation.

-  Pour ce modèle, nous avons formulé systémiquement et mathématiquement l’équilibre offre-demande, et conçu un algorithme de résolution ainsi qu’un cas d’école de démonstration (Leurent et Boujnah, 2012).

-  Un prototype logiciel a été développé en Scilab par Evrydiki Postantzi pour le cas d’école (2012).

-  Un simulateur générique a été développé en langage C++ par Alexis Poulhès pour traiter un cas d’école (AP, 2013), en vue d’applications en Ile de France ou ailleurs. Ce logiciel ajoute une couche d’objets de type Lot aux objets traditionnels dans la modélisation des déplacements.

Outre l’application de ce modèle à l’heure de pointe du matin, les futurs développements concerneront (1) le traitement fin des extrémités de déplacement, cf. modélisation stochastique ; (2) l’extension dynamique à un cycle journalier.



Modélisation du marché du logement

La théorie économique de la ville met au premier plan le couplage entre l’offre de logement, l’offre d’emploi et l’offre de transport, opéré par la demande des ménages. En effet, chaque ménage demande un emploi pour disposer d’un revenu, un logement et une option de transport entre domicile et travail. Le choix de localisation résidentielle, pour un ménage comme pour une entreprise, est la décision primordiale d’implantation dans un territoire : par agrégation des décisions individuelles, se forment les villes, et à l’intérieur de chaque ville la localisation des activités.

Les modèles intégrés de localisation et de transport (MUST pour Modèle d’Usage du Sol et de Transport, LUTI en anglais), se rangent en deux familles : d’une part les modèles statiques d’équilibre de long terme ; d’autre part, des modèles dynamiques par transitions successives. Le modèle mono-centrique, emblématique de la théorie économique urbaine, est statique : on y suppose que la capacité de logement est « liquide », i.e. partageable à volonté et sans coût d’adaptation ni de transaction, tandis que les ménages seraient hyperfluides, relocalisables immédiatement et sans coût. Assez symétriquement, les modèles dynamiques sont appliqués en général en réduisant chaque ménage à un nombre équivalent d’unités d’habitation, et chaque logement à un nombre équivalent de studios, sans distinguer les modes de logement – entre propriétaire-occupant, locatif privé ou locatif social.

Mes travaux de modélisation du logement ont pour objectif de lever progressivement ces restrictions, tout en maintenant une certaine simplicité afin de « contrôler » le jeu des hypothèses et, partant, de comprendre les résultats de simulation :

- Avec Moez Kilani, nous avons concrétisé les conditions de transport dans une ville monocentrique avec deux modes l’un diffus et moins performant, l’autre plus performant et massifié selon des axes radiaux avec des gares d’accès. L’accessibilité du pôle d’emploi conditionne localement les prix et les densités immobilières, en fonction de la position relative à la gare voisine (Kilani et al, 2009).

- Avec Vincent Breteau, nous avons développé un modèle d’inspiration monocentrique mais avec des emplois distribués dans l’espace, et montré que – toutes choses égales par ailleurs – la localisation excentrée d’un emploi procure à son détenteur un avantage en nature sur le marché immobilier, dans un équilibre de moyen terme (Breteau et Leurent, 2011, 2013).

- Avec Nicolas Coulombel et Alexis Poulhès, conception et développement d’un modèle intégré d’usage du sol et de transport, intitulé DREAM, qui décrit la structure par taille des logements, celle des ménages, ainsi que la situation de chaque emploi en termes de localisation, de profession et aussi de salaire. L’équilibre offre-demande est statique et inspiré de l’affectation prix-temps du trafic sur un réseau.

Les développements en chantier concernent (1) l’amélioration du traitement algorithmique pour calculer l’équilibre offre-demande dans DREAM ; (2) l’application à l’agglomération parisienne, afin de bien discerner les conditions socio-économiques et spatiales dans la tension immobilière prégnante, (3) le développement théorique du modèle, afin notamment de poser et résoudre le problème d’optimum collectif pour le marché du logement.



Analyse de territoire et prospective de la mobilité, électromobilité

Je m’intéresse à la mobilité des voyageurs dans le cadre d’une agglomération vécue au quotidien – en jour ouvrable. Les instruments traditionnels de mesure que sont les enquêtes-ménages de déplacement, focalisent l’attention sur la mobilité des résidents, mais des instruments innovants tels que les traces numériques des téléphones mobiles, retracent l’ensemble des mouvements dans un cadre spatio-temporel déterminé – y compris ceux des visiteurs réguliers ou occasionnels, que ce soit pour motif privé, touristique ou professionnel.

La mobilité évolue de par l’évolution structurelle de la population (âge, migrations, comportements démographiques), par l’évolution structurelle d’ordre socio-économique (emplois et activités, modes de vie, milieux de vie, pratiques de déplacements), et ce sous l’effet des options et des conditions de déplacement : quels modes, avec quelle qualité de service pour la circulation et pour le stationnement, avec quelle information préalable ou en temps réel, et à quel prix – en relation avec l’environnement économique général pour le prix de l’énergie, comme pour les revenus de la population.


Voici mes travaux récents à ce sujet :

-  Pour le compte de la Société du Grand Paris : étude prospective des besoins de transport en agglomération parisienne, et des potentialités du métro automatique du Grand Paris Express (en termes de forces, faiblesses, opportunités et menaces) : rapport complet et article de synthèse (Atec 2013).

-  Avec Thierno Aw et Jean Laterrasse : prospective 2030 de l’urbanisation et du transport en Ile de France. Deux scénarios contrastés d’urbanisation ont été conçus, l’un par homothétie des densités actuelles, l’autre en focalisant le développement urbain sur un nombre réduit de pôles. La simulation des flux de transport et des impacts environnementaux associés montre que le scénario polarisé permet aux zones d’intensification de gagner en équilibre emplois-actifs et en centralité urbaine (Edud, 2010).

-  Avec Shadi Sadeghian : un diagnostic de territoire et de mobilité pour le territoire de Paris-Saclay, avec une réflexion prospective sur les besoins à long et court terme d’adaptation du système de transport et de développement de ses diverses composantes modales, en cohérence avec le projet de Cluster Scientifique (Atec 2013).

-  Avec Mahdi Samadzad, une analyse de la mobilité quotidienne des franciliens à partir de l’EGT 2001. Nous avons décrit, en désagrégeant selon le lieu d’habitation et le type de ménage, les chaînes d’activités et de déplacements en termes de temps passé et de distance parcourue, ainsi que l’usage des moyens de transport (Atec, 2011).

-  Mobilité électrique. Avec le Groupe Renault, un partenariat pluriannuel pour prospecter les conditions économiques et territoriales de diffusion pour la mobilité électrique, spécialement en tant que voiture particulière pour les ménages.

* Après une analyse systémique de l’automobilité et des potentialités électriques, en termes autant d’objets pour la mobilité que d’acteurs porteurs d’enjeux, nous avons passé en revue les politiques publiques concernant la mobilité électrique, au plan international des pays, avec quelques aperçus de projets locaux (Leurent et Windisch, 2011).

* La thèse d’Elisabeth Windisch a investigué les conditions économiques : modélisation de la rentabilité financière pour un ménage en intégrant l’équipement et l’usage, et ce selon les conditions générales (prix) et particulières (besoins de déplacement, milieu urbain, type de logement) ; et application désagrégée du modèle à des régions françaises sur la base de l’ENTD 2007.

* Nous avons aussi modélisé l’insertion d’une activité de production d’automobile électrique dans le circuit de production économique au plan français, et tiré le bilan financier par voiture pour la puissance publique (aspects fiscaux mais aussi et surtout, sur les comptes sociaux), selon divers scénarios de localisation de la fabrication et de l’usage (Leurent et Windisch, Atec 2012, Trb 2013).

* La thèse de Shadi Sadeghian, co-pilotée avec Mariane Thébert, a investigué les positions des divers acteurs : des entretiens ont permis de caractériser les situations stratégiques et leurs interdépendances (Atec 2012, Tra 2012).

* Complémentairement, la thèse de Virginie Boutueil s’intéresse à la gestion de la mobilité en entreprise, et à la place que pourrait prendre un véhicule électrique en tant que voiture de service ou voiture de fonction (Atec 2013).



Distribution spatiale du trafic

La distribution spatiale du trafic, signifie la formation de courants de flux par les déplacements entre des lieux d’origine et de destination. Pour un territoire où les activités sociales et économiques sont établies, i.e. l’usage local du sol est donné, la distribution spatiale du trafic manifeste les relations d’échange, les interactions entre fonctions complémentaires, entre les divers lieux constitutifs du territoire, selon la configuration des activités dans l’espace. Des résumés statistiques tels que la distance moyenne entre domicile et travail, ou la part des emplois locaux occupés par des résidents, ou le rapport local entre emplois et actifs occupés résidents, caractérisent le fonctionnement interne du territoire, sa dépendance au transport et par suite ses prélèvements de ressources environnementales (énergie, impacts).

C’est pourquoi il importe de connaître les courants de déplacements en mesurant les flux entre les origines et les destinations, et plus profondément de comprendre les « ressorts » de la formation des flux, en particulier le choix de destination à partir d’une origine. Ce choix dépend de l’accessibilité de chaque lieu de destination, c’est-à-dire du compromis entre l’attractivité des activités / opportunités qui s’y trouvent, et les conditions de déplacement depuis l’origine jusqu’à cette destination.


Mes travaux à ce propos concernent :

-  un modèle d’Accessibilité aux Activités Vacantes, pour intégrer l’occupation des activités et la rivalité entre les clients potentiels (ex. compétition pour occuper un emploi donné) : le modèle simple a été présenté à l’Etc (1999) ; présentation française avec situation par rapport aux modèles antérieurs. J’ai repris récemment ce chantier pour passer du modèle théorique à un modèle de simulation avec des nombres quelconques d’origines, de destinations, et de classes de clients.

-  En cours, avec Systra pour le compte de la Datar : caractérisation des systèmes de villes en France, sur la base des aires urbaines. Dans le prolongement d’une recherche de Géographie-Cités pour la Datar, il s’agit de révéler des systèmes de villes par échelon spatial, à partir des relations sociales qu’elles entretiennent (mobilité quotidienne des personnes, mobilité résidentielle, coopérations de production économique, partenariats scientifiques).

-  Un modèle d’estimation statistique des flux origine-destination à partir d’observations sur le terrain (comptages et enquêtes aux O-D). Mon modèle initial pour une estimation de variance minimale (Leurent, 1999) a été amélioré ensuite avec Frédéric Meunier en intégrant une condition d’absence de biais (Trb, 2009), avec à la clef un problème de potentiel sur un réseau réduit, équivalent à un problème d’optimisation énergétique sur un réseau.

Plus anciennement, des perfectionnements de méthodes classiques d’inférence :

-  un modèle d’inférence par maximum d’entropie généralisée, utilisant tous types d’informations (Etc, 1998).

-  Un algorithme dual pour résoudre le problème d’ajustement d’une matrice O-D à des nouvelles marges en émission et réception des zones (Ewgt, 1996).



Analyse économique (Modélisation, Evaluation)

Ce thème comprend d’une part l’analyse de situations d’acteurs économiques, d’autre part l’évaluation des coûts et des avantages pour la planification en aménagement et en transport.

Dans un modèle d’offre et de demande, on représente des comportements économiques par type d’acteur :

-  pour le demandeur d’un bien : modéliser le comportement de choix dans une certaine situation et avec une certaine information, en termes de fonction d’utilité et de contraintes budgétaires. En transport, des questions centrales tiennent au temps passé, qui constitue une dépense dans un budget temporel, et la valorisation de la qualité de service. La modélisation microéconomique aboutit à l’estimation économétrique des paramètres comportementaux : pour le tunnel routier Prado-Carénage à Marseille, formant itinéraire rapide à péage face à des itinéraires en surface gratuits mais plus lents, j’ai estimé la distribution des valeurs du temps des automobilistes (Rts, Certu) par un modèle probit à coefficient distribué.

-  Pour l’offreur d’un bien : notamment sur le marché immobilier, l’arbitrage entre des enchères immédiates ou attendues plus tardivement (chantier en cours). En transport collectif, l’opérateur se pose le problème de choisir le sous-mode adapté au potentiel de demande sur le corridor à desservir (avec Sheng Li et François Combes).

Plus qualitativement, à la frontière entre analyse systémique et analyse économique, la caractérisation des jeux d’acteurs permet de comprendre une situation d’ensemble et de prospecter des évolutions potentielles : cf. les situations stratégiques respectives des acteurs pour la mobilité électrique, entre les fournisseurs complémentaires, et en interaction avec des pouvoirs publics au plan local ou national.

Je m’intéresse aussi à l’évaluation des avantages et des coûts pour la planification en aménagement (urbanisation, choix de densité et/ou des fonctions) et en transport (infrastructures, services et modes de gestion) :

-  Le surplus de la demande : il apparaît directement dans un problème de localisation résidentielle (cf. modèle DREAM) et moins directement dans un problème de transport, puisque la demande de transport dérive de celle pour les activités (cf. modèle AVA).

-  Les coûts pour les producteurs : en transport, leur sensibilité à la composition du service (mobilisation des ressources) et à la charge de trafic ; pour la formation des prix immobiliers et fonciers, l’intermédiation du promoteur entre offre foncière et demande immobilière (chantier en cours).


A côté des impacts directs, il convient aussi d’évaluer des impacts indirects :


-  Evaluer le coût marginal de congestion, causé par une unité marginale de trafic au reste du flux : méthode d’évaluation dans un modèle dynamique de trafic (RetR 2005, Etc 2006, Trb 2007) ; expertise pour le ministère français du développement durable sur l’opportunité et les modalités d’utiliser des coefficients typiques (Hautreux).

-  Les flux de valeur créés par les consommateurs finals vers leurs fournisseurs directs, circulent dans le circuit économique et social sous la forme de consommations intermédiaires du côté de la production, ou encore de revenus salariaux et de versements aux pouvoirs publics. Cette circulation doit être représentée dans l’analyse coûts-bénéfices d’une politique de mobilité : les usagers du transport créent des valeurs vives non seulement pour les recettes des opérateurs de transport, ou pour la fiscalité énergétique, mais aussi pour les fournisseurs des véhicules, des infrastructures et des services associés (maintenance, assurance…) : cf. RetR 2012, Leurent et Windisch 2012, 2013. Cette propagation des valeurs est parfaitement analogue à la propagation des effets environnementaux dans une Analyse de Cycle de Vie.


Modélisation stochastique en transport et en aménagement

En transport et en aménagement, la diversité de la demande est un caractère fondamental, à intégrer dans toute analyse qualitative (une éco-diversité) et autant que possible dans tout modèle quantitatif. De plus, l’offre de transport mais aussi l’offre de logement et l’offre d’emploi se présentent chacune comme un ensemble d’options hétérogènes, avec des variations et aussi des variabilités qui peuvent être qualifiées de hasard (par exemple, l’instant d’arrivée d’un autobus pour un voyageur à un arrêt).

La théorie des probabilités est une science de l’agrégation, qui établit des propriétés macroscopiques à partir d’hypothèses génériques au niveau élémentaire, microscopique, des individus dans une population statistique, et/ou des événements et des processus aléatoires. Je recherche systématiquement des modèles probabilistes pour expliciter la diversité d’une population statistique selon des caractères microscopiques, et pour tirer des conséquences macroscopiques, notamment des formules analytiques pour des fonctions de répartition, des moyennes et des variances d’une distribution.


C’est pourquoi des modèles stochastiques sont incorporés dans les modèles offre-demande décrits par ailleurs :

-  Concernant l’affectation du trafic : modèle bicritère pour désagréger les arbitrages entre prix et temps, et modèles de choix discret pour l’utilité aléatoire, notamment pour désagréger les extrémités des déplacements dans une zone. Et un modèle stochastique des perturbations sur itinéraire et des conséquences sur l’orientation des usagers.

-  Dans le modèle de stationnement : un modèle probabiliste pour l’obtention d’une place en un lot, et un autre pour choisir un lot de report.

-  Concernant les transports collectifs, un modèle d’arrivée pour l’instant de passage des services en une station, et pour l’ordre respectif de services alternatifs ; un autre pour l’obtention d’une place assise ; un autre encore pour la possibilité d’embarquer dans un véhicule, en cas de congestion. Un autre modèle probabiliste et économique traite de l’auto-organisation des voyageurs sur un quai dans l’attente de plusieurs missions de service.

-  Dans le modèle DREAM du logement, traitement stochastique de la distribution des revenus dans un segment de demande.

Plus spécifiquement, j’ai développé des modèles stochastiques du trafic dans des contextes spécifiques :

-  Pour le trafic des véhicules sur une ligne de transport collectif, et pour le trafic des voyageurs, modélisation stochastique où les principales variables de trafic sont des variables aléatoires : la charge en voyageurs dans un véhicule et selon le lieu (station ou interstation), les temps physiques entre couples de station, ainsi que les temps généralisés d’attente et de trajet pour les voyageurs. Ce modèle théorique a permis de mettre en évidence la différence de perspective et de perception entre l’opérateur et l’usager, concernant d’une part la distribution du temps d’attente en station, et d’autre part la charge en voyageurs dans le véhicule. L’usager subit plus fort l’attente et la charge, car dans un train plus chargé, les usagers sont plus nombreux à subir le niveau élevé de charge que dans un train moins chargé. Il y a là un effet de relativité (Leurent et al, 2012).

-  Pour théoriser la capacité locale de circulation et caractériser les propriétés statistiques des principaux estimateurs (rapport Inrets, 2002).

-  Modèles stochastiques en trafic routier : distribution des allures des véhicules individuels dans un flux et conséquences sur la distribution des temps de parcours d’une section ; modèles microscopiques d’interaction entre véhicules dans une trajectoire ; phénomènes d’arrêt durant un trajet interurbain (rapport Inrets, 2001).