Modèle dynamique de transport basé sur les activités

182 Pages·2017·3.99 MB·French

Modèle dynamique de transport basé sur les activités
Tai-Yu Ma
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Tai-Yu Ma. Modèle dynamique de transport basé sur les activités. Sciences de l’Homme et Société.
Ecole des Ponts ParisTech, 2007. Français. ￿NNT: ￿. ￿pastel-00003309￿
HAL Id: pastel-00003309
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003309
Submitted on 17 Jan 2008
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Thèse

Modèle dynamique de transport basé sur les activités

Présenté à
ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES

Pour obtenir
Le diplôme de docteur
Ecole doctorale ville et environnement (EDVE)
Transport
Spécialité :

Par
Tai-Yu MA

Soutenance : le 20 décembre 2007
Devant le jury composé de :

M. Marcos PAPAGEORGIOU Professeur, Université Technique de Crête, Grèce Rapporteur
M. Saïd MAMMAR Professeur, Université d'Evry Val d'Essonne Rapporteur
M. Fabien LEURENT Directeur de Recherche, LVMT Examinateur
Mme. Cécile APPERT-ROLLAND Chargée de recherche, LPT-Orsay/CNRS Examinateur
M. Vincent AGUILERA Chargé de Recherche, LVMT Examinateur
M. Habib HAJ-SALEM Directeur de Recherche, HDR, INRETS Directeur de thèse
M. Jean-Patrick LEBACQUE Ingénieur Général des Ponts et Chaussées Directeur de thèse

REMERCIEMENTS

Je tiens tout particulièrement à remercier très chaleureusement Monsieur
Jean-Patrick Lebacque, Ingénieur Général des Ponts et Chaussées, qui a assuré la
direction de cette thèse. Sa gentillesse, la pertinence de ses idées et ses
encouragements m’ont grandement aidé à avancer dans mes travaux de recherche et
aussi à approfondir mes connaissances scientifiques.

Que Monsieur Habib Haj-Salem, directeur de Recherche à l’Institut National de
Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS), trouve ici ma plus profonde
reconnaissance pour ses précieux conseils et son dynamisme de recherche qui m’ont
accompagné dans une ambiance très chaleureuse.

Je tiens à exprimer mon vif remerciement à M. Markos Papageorgiou, professeur à
l’Université Technique de Crête, et à M. Saïd Mammar, professeur à l’Université
d'Evry Val d'Essonne pour avoir accepté de rapporter ce mémoire.

Mes remerciements vont également aux différents membres du jury qui ont apporté
leurs lucides conseils et ont consacré leur temps pour enrichir mon étude
scientifique :

M. Fabien Leurent, directeur de Recherche au LVMT
Mme. Cécile Appert-Rolland, chargée de recherche à l’LPT-Orsay/CNRS
M. Vincent Aguilera, chargé de Recherche au LVMT

Je remercie également à vous, les membres du laboratoire de Génie des RÉseaux de
Transport et Informatique Avancée (GRETIA) de l’INRETS pour votre accueil très
chaleureux et la bonne ambiance qui m’ont fait passer une période formidable. Merci
également à vous, les thésards du bureau, Salim, Fabien, Mahdi pour votre bonne
humeur et conseils. Un merci particulier à Fabien, Maya et Keo pour la lourde
charge de correction de mon mémoire et à Kirach pour ses conseils et
encouragements.

Mes derniers remerciements vont à ma femme pour son soutien durant ces années de
thèse. Et notamment à notre fille Angèle qui m’a apporté toutes les joies et les
moments de bonheur.

Table des matières

Tables des illustrations

Introduction 1
Chapitre 1 L’état de l’art 4
1 Introduction 4
2 Analyses de la demande basée sur les activités 5
2.1 Théories de base 6
2.2 Programmation des activités et des déplacements 8
2.3 Méthodes de modélisation 10
2.4 Méthodes de recueil de données 13
3 Méthodes basées sur les Systèmes Multi-Agents 14
3.1 Caractéristiques des SMA 14
3.2 Représentation interne des agents réactifs 15
3.3 Plates-formes et sémantique des SMAs 17
4 Méthodes d’agrégation du système complexe 19
4.1 Les propriétés du phénomène d’auto-organisation 20
4.2 Théorie synergétique 21
4.3 Schéma d’agrégation de Muncaster 22
5 L’affectation du trafic 23
5.1 Le principe d’affectation et la description générale du problème 23
5.2 L’affectation statique déterministe du trafic 25
5.3 L’affectation dynamique du trafic 27
6 Modélisation de systèmes de transports multimodaux 29
6.1 Modélisation statique des systèmes de transports multimodaux 30
6.2 Modélisation dynamique des systèmes de transports multimodaux 32
7 Conclusion 33
Chapitre 2 Affectation statique du trafic basée sur les activités 34
1 Introduction 34
2 Modèle d’affectation statique basée sur les activités 35
2.1 Modèle d’Accessibilité aux Activités Vacantes 35
2.2 Formation mathématique du modèle d’activités 38
3 Méthodes de résolution 42
3.1 Méthode des plans sécants 42
3.2 Méthode de colonies de fourmis 44
3.3 Algorithme proposé basé sur l’approche d’ACO 47
4 Etude numérique 50
4.1 Résolution basée sur la méthode de plans sécants 51
4.2 Résolution basée sur la méthode de colonies de fourmis 51
5. Conclusion 57
Chapitre 3 Affectation dynamique du trafic basée sur les activités 58
1 Introduction 58
2 Modèle proposé 59
2.1 Modèle d’écoulement de trafic 60
2.2 La mesure de la valeur nette d’activités 63
2.3 Condition d’équilibre usagers 64
3 Méthodes de résolutions 66
3.1 Algorithme de colonies de fourmis 66
3.2 Algorithme basé sur la méthode d’Entropie Relative 79
4 Etudes comparatives avec l’approche du système dynamique 98
4.1 L’approche du système dynamique 98
4.2 Etudes numériques 101
5 Conclusion 109
Chapitre 4 Modèle macroscopique du trafic basé sur la discrétisation 110
Lagrangienne
1 Introduction 110
2 Modèle macroscopique du trafic du premier ordre 110
3 Le modèle LWR en coordonnées Lagrangiennes 114
3.1 L’équation de conservation en coordonnées Lagrangiennes 114
3.2 Modèle de LWR basé sur les paquets 116
3.3 La condition CFL 119
3.4 Modélisation de l’intersection 120
4 Etudes numériques 125
4.1 Etude sur un tronçon hétérogène 126
5 Conclusion 128
Chapitre 5 Modèle dynamique de transports multimodaux basé sur les 129
activités
1 Introduction 129
2 Modèle d’affectation dynamique basée sur les activités 130
2.1 Modèle d’activités 130
2.2 Modélisation dynamique de systèmes de transport multimodaux 136
2.3 Méthode SMA pour la simulation de systèmes de transports multimodaux 144
3 L’équilibre des usagers basé sur les activités 145
4 Méthode de résolution 146
5 Conclusion 149
Chapitre 6 Conclusion et perspectives 150

Bibliographie

Tables des illustrations
Figures
Fig. 1-1 Architecture réactive de subsomption 16
Fig. 1-2 Architecture InteRRaP 17
Fig. 1-3 La représentation d’un réseau multimodal statique 31
Fig. 1-4 La transformation du réseau du TC de la figure 1-3 en graphe 32
augmenté dans le temps
Fig. 1-5 La représentation schématique d’un itinéraire multimodal 33
Fig. 2-1 La fonction de répartition cumulée de valeur d’activités v 36
Fig. 2-2 La représentation du surplus brut total d’activités GS 37
d
Fig. 2-3 Représentation du réseau 50
Fig. 2-4 La valeur de l’opposé de la fonction objectif –f(x) (à gauche) et la 51
valeur du critère f(x)-t (à droite)
Fig. 2-5 La représentation du réseau avec les noeuds et les arcs artificiels 53
Fig. 2-6 Influence de α, β sur les valeurs de la fonction objectif 54
Fig. 2-7 Influence du tirage aléatoire sur les valeurs de la fonction objectif 54
Fig. 2-8 Influence de la valeur Q sur les valeurs de la fonction objective 55
Fig. 2-9 Influence du ρ sur les valeurs de la fonction objectif 55
Fig. 2-10 Influence du ω sur les valeurs de la fonction objectif 55
Fig. 2-11 Influence du μ sur les valeurs de la fonction objectif 56
Fig. 2-12 Influence du ζ sur les valeurs de la fonction objectif 56
Fig. 2-13 Evolution de la quantité de phéromones de type O 56
1
Fig. 2-14 Evolution de la quantité de phéromones de type O 57
2
Fig. 2-15 Visualisation du flux sur le réseau 57
Fig. 3-1 Définition du groupe de voie 61
Fig. 3-1a La représentation du modèle divergent 62
Fig. 3-1b La représentation du modèle convergent 63
Fig. 3-2 Représentation du graphe fictif du choix de l’heure de départ 70
Fig. 3-3 Représentation du réseau (le cas convergent) 71
Fig. 3-4 Evolution de valeurs nettes totales d’activités obtenues par les 71
usagers
Fig. 3-5 Répartition de valeurs nettes d’activités obtenues par les usagers 71
partant du noeud 1 et du noeud 2 en dernière itération
i