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Projet : modélisation des réseaux de transport   

Projet de l’équipe 3, ERMOD


Un réseau de transport est un système technique complexe, dans lequel des moyens fixes (infrastructures) ou mobiles (agents, véhicules) servent à produire des services pour des clients : les voyageurs en transport de personnes, les chargeurs et les transporteurs en transport de fret. Un problème fondamental est l’affectation du trafic aux itinéraires sur un réseau, monomodal ou plurimodal. NB : abréviations ETC : European Transport Conferences WCTR : World Conference on Transport TRB : Transport Research Board

L’affectation dynamique de trafic combine divers aspects traités par l’équipe parmi lesquels :

- la représentation spatialisée des réseaux et des services de transport : quelle topologie des moyens élémentaires, quels caractères physiques et économiques des éléments, en transport routier ou collectif.

- les choix de déplacement par les demandeurs : un demandeur préfère certains aspects de qualité et arbitre avec le prix. Un moyen « optimal » de transport est un plus court chemin selon un critère de coût à préciser, ou une « structure de cheminement » optimisée.

- Le chargement des déplacements sur le réseau, avec leur agrégation qui constitue le trafic.

- L’interaction entre offre et demande : l’équilibre « individuel » dans lequel le trafic engendré par les choix individuels, détermine la qualité de service et rétroagit sur les choix.

L’équipe Ermod s’intéresse également aux questions suivantes :

- la qualité de service : sa composition, les aspects de temps et du confort, de fiabilité, d’information. Ce thème est développé pour les transports collectifs (TC), pour les déplacements routiers et pour les réseaux multimodaux (ref. pour les TC Leurent et al (2006, 2008a, 2008b) ; Leurent (2006) pour les réseaux multimodaux).

- les mécanismes de congestion : pour un mode de transport donné la congestion peut prendre plusieurs formes au degré de sévérité variable. Certaines formes sont modélisables dans un cadre statique, tandis que d’autres nécessitent un modèle dynamique. On explore les formes de la congestion en transport collectif, en particulier l’occupation des places assises dans les véhicules (ref. ATEC’2006). Pour la congestion routière, on a développé des modèles microscopiques à l’équilibre stochastique (Leurent, 2002), des modèles macroscopiques statiques (Leurent, 2001) et des modèles macroscopiques dynamiques simplifiés (Leurent 2002, 2006, ETC’04, ETC’05).

- Les incertitudes et la variabilité dans les durées et les coûts de transport : pour diverses causes qu’il faut concevoir et hiérarchiser (a, b). Les variations peuvent influencer le choix d’itinéraire et le disperser : modèles logit et probit d’affectation (c, d). Réf. : RTS’06, MDT, travaux logit

- Les phénomènes dynamiques : variations temporelles de l’offre, de la demande ; aspects dynamiques de la congestion ; choix d’horaire de départ… Réf. : Ladta, bottleneck

- L’information donnée au trafic, au moyen de la signalisation et de l’information dynamique. Celle-ci conditionne les choix d’itinéraire des usagers informés et rétroagit sur la formation de la congestion. Réf. : ETC’08

- Les arbitrages de la demande entre qualité de service et prix, et notamment la distribution statistique de ces arbitrages dans une population de demandeurs (modèles multicritères, modèles bicritères prix-temps).

    • Réf. : Leurent (1993, 1996, 1998).

- L’optimisation du système : rechercher des modalités de gestion qui améliorent la situation d’ensemble, en conditionnant les comportements des usagers plutôt qu’en les contraignant strictement.

- La conception de services de transport et d’opérations logistiques : quels caractères structurels permettent d’obtenir des effets d’échelle dans la production de tel élément de service, de telle opération logistique. Les modèles d’offre et de demande en transport de fret et logistique ont été revus et capitalisés dans une analyse systémique.

    • Réf. : Combes et Leurent, ETC’07

La composition de ces « mécanismes » dans un modèle d’affectation débouche sur un problème complexe. Il faut s’assurer de la faisabilité du problème et des propriétés des solutions optimales (existence, unicité) ; il faut aussi concevoir comment calculer une solution optimale. Il s’agit là de modélisation mathématique et algorithmique.

Aux travaux déjà anciens qui concernent la modélisation statique, ont succédé des travaux modernes dans le cadre dynamique :

    • RR inrets 1995 modèles statiques,
    • Article Capri ’95, ETC’95
    • ETC’03 dynamique
    • WCTR’07 Ladta, calcul équilibre dynamique
    • Séminaire de trafic ‘06 ?
    • WCTR’08 preprint Meunier et Wagner ?

Des simulateurs sont développés par l’équipe :

il s’agit d’outils d’aide à la décision utilisables en situations réelles

- le simulateur LADTA Toolkit pour l’affectation dynamique du trafic routier à l’équilibre offre-demande. La congestion est modélisée par des goulots en sortie de chaque arc. Les usagers peuvent choisir leur itinéraire et leur horaire de départ. Ils peuvent être différenciés par leurs arbitrages entre temps et prix. Le simulateur est appliqué par la société Cofiroute pour étudier le réseau routier magistral français et simuler l’effet de modulations tarifaires destinées à délester les autoroutes les plus demandées durant les « crues » de trafic. En lien avec la Dreif, on simule les déplacements sur le réseau routier francilien : la résolution de ce problème de très grande dimension (1 300 zones, 40 000 arcs) en temps continu représente une prouesse informatique accomplie en 5 h 30 sur une grappe de 3 ordinateurs bi-processeurs.

    • Contact : Vincent Aguiléra
    • Réf. : vidéo de démonstration disponible
    • Réf. : Article TRB’09

- développement sur le simulateur informatique de trafic Global RATP pour l’affectation statique des déplacements aux itinéraires sur un réseau de transports en commun, qui implémente le modèle distinguant les places assises ou debout. Un exemple a été traité, le projet de prolongement de la ligne 14 de métro au-delà de la Gare Saint Lazare, pour lequel la décongestion de la ligne 13 est un enjeu majeur : le bénéfice des usagers évalué en l’explicitant grâce à notre modèle, est double de celui estimé en ignorant le confort. Des recherches liées concernent la relaxation de l’hypothèse « d’usager hyper-informé et hyper-calculateur », en simulant plus de tolérance dans la recherche et l’acceptation des pistes de cheminement par les voyageurs.

    • Réf. : WCTR’07, TRB’09