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séminaires 2000

Modélisation des réseaux de transport

ARON M., BOILLOT F., LEBACQUE J-P. Actes du groupe de travail Modèle de trafic 2000, Actes INRETS n°89 - en vente à la librairie de l'Ifsttar
58 bd Lefebvre - F-75732 Paris Cedex 15
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10 novembre

Fabien Leurent (SETRA)  La distribution des allures dans un flot de trafic : modèle probabiliste, conséquences pour l'observation et la spécification des temps de parcours

Dans notre exposé précédent du 7/9/2000, nous avons montré comment mesurer la distribution des temps de parcours entre deux points d’une route, conditionnellement au trafic. Le nouvel exposé vise à expliquer la dispersion des temps de parcours bipolaires, pour ensuite justifier la spécification des fonctions de temps de parcours, à la fois en moyenne et en écart-type.
L’axiome des allures individuelles est que dans un trajet chaque mobile conserve sa propre allure (proche d’une vitesse désirée), même si sa vitesse subit des perturbations locales.
De façon probabiliste, nous modélisons le temps de parcours unitaire local comme un processus stochastique conditionnel à la fois à l’allure, à la position, au temps et à l’environnement macroscopique de trafic. Sous des hypothèses d’homogénéité spatiale et temporelle, les facteurs conditionnants se réduisent à l’allure, à la section de route, à la période, à des variables macroscopiques de trafic.
Le plan de l’exposé est en quatre parties. Après l’introduction, nous exposons le modèle probabiliste. Ensuite nous en tirons des conséquences pour l’observation et la spécification des temps de parcours. Enfin nous indiquons des pistes de recherche pour la modélisation microscopique du trafic.

Jean-Patrick Lebacque (ENPC/CERMICS) Développements récents des modèles du second ordre

Les modèles du second ordre n'ont pas fait exception au mouvement général de renouveau qui affecte les modèles d'écoulement du trafic depuis plusieurs années. On se propose, dans cet exposé,

  • de rappeler les idées directrices des modèles du second ordre, notamment leur lien avec les modèles de poursuite et les modèles cinétiques,
  • de préciser, à la suite des travaux de Del Castillo et de Daganzo, les limites et les défauts des modèles du second ordre,
  • de décrire quelques innovations récentes, autour du modèle de Zhang,
  • de montrer comment les méthodes classiques d'analyse des modèles du premier ordre, caractéristiques, ondes de choc, ondes de raréfaction, s'étendent aux modèles du second ordre.

7 septembre

Fabien Leurent (INRETS/DEST) Modèle désagrégé des temps de trajet, applications aux fonctions de temps de parcours

Contexte Le temps de parcours mesure la qualité de service en transport. Il est variable par nature, en raison tant de facteurs macroscopiques comme la congestion, que de l’hétérogénéité des déplacements individuels (à trajet, période et type de véhicule donnés).
Pour connaître et simuler le temps de parcours, on le modélise : (i) au niveau des arcs du réseau, car chaque itinéraire se décompose en arcs ; (ii) de façon statistique, pour un groupe de déplacements et certaines conditions temporelles ; (iii) comme une fonction mathématique de facteurs exogènes tels que l’intensité du trafic.
Ce modèle se formalise par une relation , avec le temps de parcours moyen de l’arc a, un vecteur de facteurs exogènes, Q un vecteur de paramètres (ex. élasticité du temps à la charge de trafic) et une fonction mathématique, appelée fonction de temps de parcours. L’estimation du modèle consiste à choisir un ensemble de facteurs exogènes , à spécifier une fonction mathématique et à évaluer un vecteur de paramètres Q grâce à des observations conjointes de et .
Objectif Notre exposé fournit un modèle probabiliste pour les temps de parcours individuels, conditionnés par des facteurs macroscopiques tels que l’intensité de trafic. Ce modèle permet de spécifier non seulement une fonction de temps de parcours moyen conditionnel au trafic, mais plus largement toute la distribution des temps conditionnels : il explicite la variabilité des temps individuels.
En ajoutant au modèle du temps de parcours individuel un modèle des arrêts dans un trajet, en termes à la fois de nombre d’arrêts et de durée d’un arrêt, nous obtenons un modèle désagrégé des temps de trajet.
Nous appliquons le modèle à l’estimation de fonctions de temps de parcours avec diverses observations : d’une part des observations locales agrégées (débit, vitesse), d’autre part des observations « bipolaires » désagrégées, comme le temps de trajet entre deux gares de péage autoroutier.

Le plan indicatif de l’exposé est en quatre parties.

  • Contexte et objectifs
    • L’observation des temps de parcours : mesures locales et mesures bipolaires.
    • Relations avec les études du SETRA sur les temps de parcours routiers.
  • Analyse locale du temps de parcours
    • Spécification locale, i.e. au niveau d’un arc. Nous distinguons plusieurs classes de trafic (ex. par type de véhicule) au niveau non seulement des facteurs explicatifs (débits en plusieurs classes), mais encore des fonctions de temps de parcours, avec une fonction par classe. De plus nous proposons un modèle physique sommaire pour la congestion : distinction entre régime fluide et régime saturé, condition aux limites entre les deux régimes grâce à une condition d’homogénéité des vitesses, capacité résiduelle pour chaque classe en régime fluide.
    • Estimation de fonctions de temps de parcours avec des observations locales, désagrégées ou agrégées. Méthode du maximum de vraisemblance. Application à plusieurs jeux d’observations.
  • Modèle probabiliste des temps de parcours, d’arrêt et de trajet
    • Hypothèses générales. Nous conditionnons le temps d’arrêt par le temps de parcours pur hors arrêt. Par conséquent le temps de trajet, somme du temps de parcours et du temps d’arrêt, est conditionnel au temps de parcours.
    • Propriétés probabilistes. Densité, moments, transformée de Laplace.
    • Analyse bayésienne du temps de parcours et du nombre d’arrêts en fonction du temps de trajet.
  • Analyse bipolaire du temps de trajet
    • Spécification du temps de trajet bipolaire (i.e. entre deux points éloignés).
    • Estimation avec des observations bipolaires, désagrégées ou agrégées. Méthode du maximum de vraisemblance. Application à plusieurs jeux d’observations.

18 mai 2000

Laetitia Fluteaux (doctorante SETRA) Contribution à l'évaluation des conditions de circulation sur les routes bidirectionnelles en rase campagne

L’objet de cette recherche est de contribuer à la détermination d’une méthode d’évaluation, en terme de niveau de service et de sécurité, des routes bidirectionnelles en rase campagne. Ce travail porte plus précisément sur les zones de dépassement. Il s’agit d’estimer le gain apporté par la mise en service de ce type aménagement et de connaître ses caractéristiques géométriques optimales.
Pour répondre à cet objectif, un programme de simulation microscopique d'écoulement de trafic est en cours de développement. Celui-ci prend en compte les caractéristiques du tracé routier, du trafic et de l'entité véhicule/conducteur. A partir des simulations, plusieurs indicateurs du niveau de service peuvent être estimés tels que la distribution du temps de parcours, l'évolution du pourcentage de véhicules gênés, ....
D'autre part, nous avons réalisé, en collaboration avec le CETE Normandie - Centre, une expérimentation sur des routes bidirectionnelles en rase campagne avec un véhicule instrumenté. Ce dernier permet d'enregistrer les paramètres cinématiques du véhicule (distance parcourue, vitesse, ...) et un ensemble de paramètres décrivant les actions du conducteur sur son véhicule (l'angle du volant, l'enfoncement sur la pédale d'accélérateur, ...).
Deux approches ont été adoptées. La 1re consiste à effectuer un même trajet avec différents conducteurs tests. Les mesures ainsi obtenues permettent de calibrer des paramètres du programme et de modéliser le choix du conducteur d'accepter une opportunité de dépasser. Le second procédé, quant à lui, consiste à faire circuler le véhicule instrumenté à différents niveaux de vitesse de manière à être plus ou moins gênant pour les véhicules situés derrière. Les données recueillies sont alors utilisées pour valider des indicateurs du programme.
L'exposé présente le programme de simulation avec quelques exemples de sections étudiées et les résultats issus de l'exploitation des données, en développant les méthodes statistiques utilisées.

Jean Patrick Lebacque (ENPC / CERMICS) Les intersections dans les modèles macros-copiques de trafic

Le développement de modèles adaptés spécifiquement à la description du trafic sur de grands réseaux se poursuit depuis plusieurs années, en vue d'applications à l'affectation dynamique. Ces modèles sont simplifiés et donc macroscopiques par nature. Le problème se pose de représenter le fonctionnement des intersections de manière à la fois simple et suffisamment réaliste dans un contexte macroscopique.
L'objet de la présentation est de décrire, et de comparer, les idées fondamentales contenues dans quelques travaux récents sur ce sujet. Des éléments de validation expérimentale seront présentés.

12 avril 2000

Hani S. Mahmassani (L.B. Meaders professor of Civil Engineering and Professor of Management Science and Information Systems, University of Texas at Austin) Dynamic network Traffic Simulation and Assignment: Models, Algorithms and Apllication to Real-Time System Operation

This talk presents an overview of recent developments in traffic simulation and dynamic assignment models for real-time Advanced Traveler Information Systems/Advanced Traffic Management System (ATIS/ATMS) applications, with particular reference to the author's work at the University of Texas at Austin. Specifically, elements of an integrated system called DYNASMART-X, built around the DYNASMART (Dynamic Network Assignment-Simulation Model for Advanced Road Telematics) simulator, are presented. Intended to support control functions in a traffic network in a real-time setting, it incorporates several functional components, including network state prediction and algorithms for optimal route guidance and traffic control. This talk will focus on the underlying models and algorithms, and present results of numerical experiments that illustrate the performance of traffic networks under real-time traffic information and control strategies.
In a second part, a version intended for off-line operational planning applications will also be discussed, along with some recent applications results to evaluate high-occupancy/toll lanes.

23 mars 2000

Sophie Midenet (INRETS/GRETIA) Expérimentation de régulation sur le carrefour. Reconstitution des flux dans un carrefour à feux ; application à l'évaluation des coûts en consommation / pollution

Le dispositif expérimental lié aux recherches sur le "Carrefour Intelligent", qui est installé sur le carrefour devant l’INRETS-Arcueil, permet de recueillir chaque seconde des mesures de trafic précises basées sur des capteurs vidéo (file d’attente, indicateur de débits, taux spatial d’occupation et d’arrêt) et de commander à la seconde les feux du carrefour en appliquant différentes stratégies de régulation. Une phase expérimentale de commande des feux sur le terrain a été récemment conduite pendant 8 mois consécutifs, durant laquelle nous avons constitué une base de données sur le fonctionnement du carrefour couvrant toutes les situations récurrentes de trafic. Les deux exposés présentent les méthodes et résultats relatifs à l’exploitation de cette base pour l’évaluation de la stratégie adaptative CRONOS, selon des critères de type fluidité/confort et des critères de type environnemental.

Reconstitution des flux dans un carrefour à feux ; application à l’évaluation des coûts en consommation / pollution
Une étude réalisée pour l’ADEME nous a donné l’occasion de mettre au point un modèle d’évaluation des coûts de fonctionnement d’un carrefour à feux isolé, en terme de consommation de carburant et d’émission de polluants (CO2, CO, HC et NOx). Ce modèle permet d’estimer, sur la base des mesures vidéo de trafic, les émissions et la consommation moyennes selon la catégorie de véhicule (diesel, essence avec ou sans catalyseur). Il a été calibré sur notre carrefour grâce au logiciel MODEM développé notamment par l’INRETS-LTE ; il a permis de quantifier les coûts consommation/pollution suivant la stratégie de commande des feux appliquée, et d’évaluer sur quelques cas l’ordre de grandeur du surcoût qu’occasionne la formation d’une remontée de file depuis un carrefour aval.
Le dispositif des capteurs vidéo ne permettant pas le suivi individuel des véhicules sur l’étendue du carrefour, cette étude a nécessité le développement d’un modèle de reconstitution en ligne de la demande par mouvement, avec pour chacun la proportion de véhicules traversant le carrefour sans s’arrêter. Nous présentons les principes et la précision de ce modèle, et nous discutons le caractère transposable à d’autres carrefours.

Florence Boillot (INRETS/GRETIA) Expérimentation de régulation sur le carrefour devant l'INRETS-Arcueil. 

Le dispositif expérimental lié aux recherches sur le "Carrefour Intelligent", qui est installé sur le carrefour devant l’INRETS-Arcueil, permet de recueillir chaque seconde des mesures de trafic précises basées sur des capteurs vidéo (file d’attente, indicateur de débits, taux spatial d’occupation et d’arrêt) et de commander à la seconde les feux du carrefour en appliquant différentes stratégies de régulation. Une phase expérimentale de commande des feux sur le terrain a été récemment conduite pendant 8 mois consécutifs, durant laquelle nous avons constitué une base de données sur le fonctionnement du carrefour couvrant toutes les situations récurrentes de trafic. Les deux exposés présentent les méthodes et résultats relatifs à l’exploitation de cette base pour l’évaluation de la stratégie adaptative CRONOS, selon des critères de type fluidité/confort et des critères de type environnemental.

Les stratégies adaptatives de commande de feux et les résultats expérimentaux
Développé à l'INRETS au début des années 90, CRONOS est une commande de feux des carrefours qui s'adapte à la situation de trafic en cours à chaque seconde. Pendant les 8 mois d'expérimentation sur le carrefour, CRONOS a été comparé à deux stratégies fournies par les exploitants : l'une locale de type intervalle-véhicule, l'autre centralisée qui est implantée sur de nombreux carrefours du Val de Marne. Nous présentons d'abord CRONOS, en dégageant ses points forts, puis nous relevons les caractéristiques des deux autres stratégies. Nous décrivons ensuite la méthodologie d'évaluation puis les résultats obtenus tant d'un point de vue fluidité / confort que du point de vue consommation / pollution.

21 janvier 2000

Habib Haj Salem (INRETS/GRETIA) Reconstitution des données manquantes du trafic

Le problème de complétion des données manquantes est commun à tous les domaines scientifiques, économiques etc. Ce problème regroupe deux aspects essentiels des données traitées : données homogènes : (on parlera de reconstitution) ou multi-sources (on parlera de fusion des données). Bien entendu, le mixage des deux types de données est constamment pratiqué.
En particulier, le fonctionnement des systèmes d’exploitation des grandes infrastructures rapides (grandes artères, Voies Rapides Urbaines, autoroutes périurbaines) repose sur la disponibilité et la validité des informations fournies par les dispositifs de mesure. En effet, la qualité des informations est étroitement liée à la performance de divers services et traitements ultérieurs : la gestion du trafic, la sécurité et l’information des usagers. Les systèmes de recueil des données de trafic conditionnent donc l’ensemble de la chaîne allant du diagnostic à l’évaluation, en passant par la gestion du trafic et la prévision.
Cependant, en pratique, le fonctionnement des systèmes de recueil peut être dégradé de diverses façons : pannes temporaires de capteurs, dysfonctionnement des chaînes de transmission, etc., imposant aux exploitants de pouvoir réagir par des procédures de diagnostic de type préventif et curatif.
Dans le cadre du projet européen DACCORD, le travail à été focalisé sur la reconstitution des données homogènes issues des boucles électromagnétiques Les objectifs fixés consiste à :

  • Palier, en temps réel, les pannes des systèmes de recueil des données du trafic, permettant ainsi un fonctionnement optimal des systèmes de gestion du trafic,
  • Minimisation de la durée du fonctionnement des systèmes en mode dégradé

 

Markos Papageorgiou Université de Crète TUC : une stratégie adaptative de régulation à l'échelle des réseaux urbains.

TUC est une nouvelle stratégie adaptative de régulation par commande des feux à l'échelle des réseaux urbains basée sur la théorie de la commande multi-variable (commande optimale linéaire quadratique). TUC est caractérisée par son extrême simplicité, sa faible sensibilité à la qualité et à la quantité des mesures temps réel et sa forte efficacité. L'exposé présentera les aspects théoriques de la méthode, puis décrira les résultats en simulation de deux réseaux réels (Glasgow et Chania) de même que des résultats expérimentaux sur la ville de Glasgow.
Les résultats montrent une avancée importante dans les gains que peut apporter une régulation par la commande des feux.