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séminaires 2007

Modélisation des réseaux de transport

LEBACQUE J-P., ARON M., AGUILERA V. Actes du groupe de travail Modélisation du trafic 2007, Actes INRETS n°123 - en vente à la librairie de l'Ifsttar
58 bd Lefebvre - F-75732 Paris Cedex 15
Tél. : +33 (0)1 40 43 50 20 - Fax : +33 (0)1 40 43 54 95
Mail : diffusion-publications(at)ifsttar.fr

13 décembre

R. Eddie Wilson (University of Bristol, U.K) Patterns in Highway Traffic Flow: Empirical Data and Mathematical Modelling Approaches

Stop-and-go waves are an everyday feature of highway traffic where drivers experience cyclical congestion which appears (at least to them) to have no external cause. Despite over 50 years of modelling, the precise mechanisms for the generation of these patterns are in dispute. However, the increasing availability of empirical data sets, commonly based on either inductance loop or camera systems, mean that we can expect to make definitive progress in this area over the next few years.
This seminar will be split into two halves. In the first part I will try to give an accessible overview of the history of highway traffic modelling from the point of view of the non-specialist, and I will show how each modelling approach measures up against features in empirical data. The second part will be more technical and mathematical. In particular, I will introduce some concepts from dynamical systems theory and show how they might be used to resolve conflict between the different traffic modelling communities.

25 octobre

Markos Papageorgiou (Dynamic Systems and Simulation Laboratory, Université de Crète) Real-time merging Traffic Control with Applications to toll Plaza and Work-zone Management

There is a number of highway transportation infrastructures where traffic flow arriving on a higher number of lanes must merge into a lower number of lanes within a limited space, e.g. merging highways, merging on-ramps, toll plazas, work zones. When the arriving traffic flow exceeds the downstream capacity, a congestion is formed, and the outflow is reduced due to the congestion-induced capacity drop. A general conceptual framework for real-time merging traffic control is proposed in the presentation, aiming at throughput maximization or, equivalently, delay minimization. To this end, an algorithm known from local ramp metering operations is employed (ALINEA). The proposed framework is applied to new and innovative traffic control applications for real-time toll plaza and work zone management. Microscopic simulation results demonstrate the potentially achievable benefits. Further significant applications of the developed concept are outlined.

Aurélien Duret (LICIT/ENTPE) Ajustement et optimisation individuelle du modèle de poursuite de Newell

La présentation a pour objet d’introduire deux méthodes de calibrage individuel du modèle de poursuite simplifié de Newell en régime congestionné à partir de données de trajectoires individuelles. En plus du calibrage du modèle de poursuite, ces deux méthodes permettent également de quantifier les distributions de ces paramètres au sein du flux.
Ces quantifications seront commentées à la lumière du sens physique de chacun de ces paramètres.
Les données utilisées sont issues de NGSIM. Elles donnent tous les dixièmes de seconde la position des véhicules présents sur une section de 500 mètres d’une autoroute californienne à 6 voies.

  • La première méthode de calibrage quantifie le diagramme fondamental à l’échelle individuelle. Elle estime les deux paramètres d’entrée du modèle de Newell (vitesse de remontée de congestion et distance à l’arrêt) sous les hypothèses d’un diagramme fondamental individuel triangulaire.
  • La seconde méthode consiste à trouver le couple de paramètres qui optimise la qualité de reproduction de la trajectoire.

19 juin

Mohamed Abdel-Aty (Prof. Univ. of Central Florida, Dpt of Civil and Environment Engineering) Can we predict traffic crashes in real time? An overview of Recent Research at the University of Central Florida

Since 2003 researchers at UCF have been working on the innovative idea of predicting traffic crashes before they occur. This research aims at developing crash likelihood prediction models using real-time traffic flow variables (measured through series of sensors) potentially associated with crash occurrence. We have looked into how the hazard ratio changes in two dimensions: spatial and temporal. Different analytical techniques have also been used, including but not limited to Case Control Logistic Regression and Neural Networks. The success of this research moves us from the traditional work of reactive traffic management (incident detection) to the future of proactive traffic management (incident prediction), and from aggregate into more disaggregate (or microscopic) safety analysis.

Maurice Aron et Régine Seidowsky (INRETS/GRETIA) Traffic and Safety Indicators in the european project INTRO

The safety evolution on a motorway strectch cannot be assessed by a direct matching of the numbers of accidents between two periods, but requires a prior identification of exposure to different contributory factors including traffic conditions, new systems, changes in the drivers’behaviour and an identification of related <risks. Microscopic traffic indicators (based on individual speeds and headway) and aggregated traffic indicators (based on average speed and density by lane) are used to form a safety model, calibrated with the accidents of a French urban motorways section. Risks are computed by accident classes (in factwo independent clasifications have been performed).

Habib Haj Salem (INRETS/GRETIA) Model Building For Motorway Risk

The presentation will focused on the description of used approach for the development of a Risk index model for motorway traffic. The model building is based on statistical analysis of a coupled database of accidents and traffic measurements which collected during 5 years on the Ile-de-France expressway (Ring way of Paris) and A4/A86 motorways. Promising results are obtained and will be presented. This Risk index could be used as off-line safety evaluation index (evaluation process, off-line simulation) or real-time safety index monitoring for user information.

11 mai

Hassane Abouaissa et Violina Iordanova (Univ. Artois) Contrôle d'accès par platitude différentielle

Nous proposons dans cet exposé une alternative aux techniques usuelles de régulation d’accès, basée sur le concept de la platitude différentielle.
Nous abordons dans un premier temps les bases de la platitude ainsi que la définition des systèmes différentiellement plats.
La propriété principale de ce type de systèmes est que l’ensemble des variables (états et commandes) peuvent être exprimées directement, sans intégration d’équations différentielles, en terme d’un ensemble de sorties, dites "plates", et d’un nombre de ses dérivées dans le temps.
L’exposé introduit ensuite l’application de cette notion dans le cadre de la régulation d’accès autoroutier. Trois algorithmes de régulation sont étudiés sur des exemples simples. Enfin, la conclusion permet de résumer l’intérêt de la platitude dans le cadre de la commande du trafic et souligne quelques perspectives pour les travaux futurs.

Michel Rascle (labo Dieudonné, UMR621 et Univ. Nice) Une classe de modèles de trafic du second ordre

Je décrirai d’abord une classe de modèles introduits il y a quelques années avec Aw (SIAM. Math, 2000), pour répondre aux critiques sévères (et justifiées !) de Daganzo ("Requiem ...", 95). Ces modèles ont été redécouverts indépendamment par M. Zhang (Transp. Research, 2002).
Je parlerai ensuite des principales propriétés de ces modèles, notamment de leurs liens avec les modèles (microscopiques) de poursuite (modèles Follow the Leader : FLM), avec Aw, Klar et Materne (SIAM Appl. Math, 2002) et, en fonction du temps, de diverses extensions et applications à des situations plus complexes : homogénéisation, jonctions, réseaux, modèles avec termes-source ... en essayant de dégager les qualités et les limites de ce type de modélisation.
Références bibliographiques

20 mars

Jean Delons (COFIROUTE) Utilisation d'un modèle dynamique microscopique pour optimiser la politique d'exploitation d'un ouvrage routier urbain à péage

Pour éviter la formation de files d'attente dans les parties couvertes du bouclage d'A86 (ouvrage à péage en Ile-de-France), le concessionnaire a proposé un "package" formé de trois outils : la prévision de trafic à très court terme, la possibilité de réguler à la barrière de péage et la possibilité de donner des priorités en sortie.
Pour valider l'efficacité de ce package, un modèle dynamique "microscopique" a été développé, pour reconstituer une maquette à "l'échelle 1". Cette maquette a permis de valider et d'améliorer l'utilisation des trois "outils".

Markos Papageorgiou (Univ. techn. Crète)  The Impact of Variable Seed limits on Motorway Traffic Flow

A particular control measure for the traffic flow on motorways is the display of variable speed limits (VSL) on appropriate variable message signs in response to the prevailing traffic conditions. Despite the extended use of VSL in several countries, the VSL impact on aggregate traffic behaviour, e.g. on the fundamental diagram, has not been sufficiently investigated with real data. In the reported work, available data from the VSL-equipped UK motorway M42 were used in order to identify the changes in the shape of the fundamental diagram that occur when VSL of various levels are displayed. The findings of this investigation may provide a more solid basis for the design of efficient VSL control strategies.

Estelle Chevalier (INRETS/LICIT/ENTPE) Un modèle macroscopique pour les giratoires à une voie : Prise en compte des retards et des O-D

Actuellement, les modèles utilisés pour simuler le trafic au niveau des giratoires sont presque exclusivement fondés sur une vision microscopique de l’écoulement. Or, ces modèles nécessitent de nombreuses réplications du fait de leur caractère stochastiques et comportent un nombre important de paramètre qu’il est souvent difficile de calibrer. L’objectif de cette présentation est d’introduire un nouveau modèle de giratoire, macroscopique, déterministe et facilement intégrable à une plate-forme de simulation d’un réseau urbain complexe.
Une modélisation macroscopique et non ponctuelle du flux au niveau des carrefours consiste en l’association de modèles de convergent, d’écoulement et de divergent. Or les modèles existants présentent deux inconvénients majeurs lorsqu’ils sont appliqués aux giratoires :

  • lorsque l’anneau est fluide, les modèles de convergent classiques ne permettent pas de prendre en compte les retards et files d’attente induits par processus d’insertion ;
  • les modèles de divergent classiques répartissent le flux dans les branches de sortie à l’aide de coefficients directionnels. Ceci introduit des erreurs dans les matrices origine-destination obtenues

Le modèle de giratoire présenté permet de résoudre ces deux difficultés pour le cas d’une voie de circulation sur l’anneau. Deux sites réels ont été simulés et les résultats du modèle en termes de débits et de retard sont cohérents avec les données expérimentales collectées.

Sébastien Faurité (LCPC) Méthodes de calibrage de modèle informatique. Une application à une simulation de réseau routier

La plupart des simulations informatiques sont fondées sur l'utilisation d'un modèle mathématique comportant de nombreux paramètres. Pour que la simulation soit concluante, il est nécessaire de les ajuster de manière fiable. La complexité de cette tâche varie très fortement en fonction de leur nombre. Il est fréquent que la taille du problème soit telle que les efforts nécessaires à sa résolution exacte dépassent très largement les moyens de calculs actuels. Il est alors nécessaire de recourir à des heuristiques, qui certes ne garantissent pas l'obtention du meilleur résultat possible mais qui généralement aboutissent à une solution convenable en un temps raisonnable. Après avoir dressé un panorama des différentes méthodes actuelles, nous en détaillerons une : la recherche dite « taboo ». Puis nous montrerons son utilisation dans un cas concret : la modélisation d'un réseau routier. Son objectif est simple : à partir d'une liste de coordonnées GPS obtenus en parcourant une route, nous voulons retrouver ses caractéristiques géométriques.
Plus précisément, nous souhaitons aboutir à une succession de droites, clothoïdes et cercles.