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séminaires 2011

Modélisation des réseaux de transport

jeudi 20 octobre 2011

de 14h à 17h à l’École des Ponts ParisTech  (amphithéâtre Navier)
6-8 rue Blaise Pascal cité Descartes Champs sur Marne

  • Quelques dérivations de modèles pour le trafic routier : méso-vers-macro et micro-vers-macro Florian De Vuyst (Professeur, CMLA - ENS Cachan) co-auteurs Francesco Salvarani et Valeria Ricci, 14h-15h30
    Résumé Cet exposé est un résumé de travaux récents ([Billot, Chalons, De Vuyst, El Faouzi, Sau 2010] et [De Vuyst, Ricci, Salvarani 2011]) portant sur la dérivation de modèles macroscopiques à partir de modèles à des niveaux de description plus fins (micro et méso). Dans [Billot et al. 2010], on dérive un modèle macro à partir d'une description cinétique du trafic de type Vlasov. Le modèle ainsi obtenu, du second ordre, est conditionnellement stable avec des régions d'instabilité linéaires dans les zones de régime dense. Un terme de "pression" à modéliser peut rendre compte des fluctuations de vitesses. Ensuite, dans la continuité des travaux de Klar, Rascle et al., un modèle macro du second ordre est obtenu à partir d'une loi de poursuite qui tient compte des vitesses limites, des régimes de poursuite et d'accélération libre en régime fluide. On obtient un système conservatif de convection-diffusion avec existence de fonctionnelles d'entropie. Notamment le système non visqueux est voisin du système Aw-Rascle et variantes, et produit d'ailleurs un diagramme de phases très similaire ([De Vuyst et al. 2011]). Un terme source original non-local tient compte des anticipations visuelles de trafic. Du point de vue numérique, on fera aussi un zoom sur les schémas de type Lagrange-projection et ALE indirects qui présentent plusieurs avantages dans le cadre du trafic routier.
  • Affectation de voie et modélisation du trafic multi-voies Jean-Patrick Lebacque (IGPC, GRETTIA/IFSTTAR) co-auteurs M. Khoshyaran, B. Schnetzler, et X. Louis, 15h30-17h
    Résumé
    La modélisation du trafic multi-voies constitue un problème difficile, pour de nombreuses raisons. Le comportement microscopique des conducteurs qui changent de voie dépend de tant d'éléments comportementaux qu'il n'est qu'imparfaitement connu et compris. Les motivations macroscopiques de changement de voie liées aux décisions d'origine destination et aux choix d'itinéraires ne sont qu'imparfaitement accessible à la mesure: on n'observe que la demande satisfaite. Enfin, la formulation macroscopique et la résolution des modèles soulèvent de sérieuses difficultés techniques..

    L'objet de la présentation est d'abord de faire un panorama rapide des modèles macroscopiques de trafic multi-voies. On présentera notamment les hypothèses comportementales simplificatrices qui sont sous-jacentes aux différents modèles. Dans un second temps on introduira l'affectation de voie comme principe de répartition du trafic entre voies. L'idée de base est que les usagers choisissent la voie la plus rapide qui leur est accessible, et que la répartition du trafic entre voies résulte de l'équilibre individuel des conducteurs. Deux formulations du modèle d'affectation de voies seront présentées: déterministe et stochastique. L'approche stochastique se prête mieux aux calculs analytiques et aux vérifications expérimentales. On montrera que dans certaines conditions, le modèle d'affectation de voie se traduit par un modèle de type LWR pour le trafic de l'ensemble de l'infrastructure. On donnera aussi quelques éléments de support expérimental.

jeudi 9 juin 2011

de 14h à 17h à l’École des Ponts ParisTech  (amphithéâtre Navier)
6-8 rue Blaise Pascal cité Descartes Champs sur Marne

  • Modèle statistique du trafic urbain sur un réseau: application à l'estimation à partir de données GPS Aude Hofleiner (FSTTAR/GRETTIA et Université de Berkeley) 14h-15h30
    Résumé La dynamique du trafic sur un réseau urbain dépend de nombreux facteurs (plan de feux, piétons, intersections...) rarement connus sur un large réseau. Par ailleurs, les temps de parcours sont extrêmement variables à cause de la présence de feux de circulation. Ces remarques motivent une modélisation statistique du trafic urbain qui permet d'estimer la distribution statistique des temps de parcours, et non une valeur moyenne uniquement.

    Cette présentation s'intéresse à une approche hybride de modélisation du trafic issue d'une approche hydrodynamique et de modélisation statistique. Nous montrerons comment, sous certaines hypothèses, classiques en modélisation du trafic, nous pouvons définir analytiquement les probabilités de distributions de temps de parcours entre deux points sur un arc du réseau. Ces distributions représentent le modèle physique et dépendent d'un nombre limité de paramètres caractérisant le réseau et les conditions de circulation (vitesse libre, temps de rouge, temps de cycle, etc.).
    Nous utiliserons la conservation des véhicules à chaque intersection pour étudier comment cette approche peut être généralisée pour modéliser la dynamique du trafic sur réseau urbain et représenter l'évolution stochastique de la congestion à l'aide d'un réseau dynamique bayésien.
    Ce modèle est appliqué pour l'estimation et la prédiction du trafic urbain à partir de données GPS provenant d'une flotte de 500 taxis envoyant leur position toutes les minutes. Les paramètres du réseau caractérisant la dynamique du trafic sont appris grâce à un algorithme EM (ExpectationMaximization). En temps réel, un filtre à particules est utilisé pour estimer les conditions de circulation à partir des données disponibles et des paramètres précédemment estimés.
  • Inférence espace-temps de données issues de véhicules traceurs Victorin Martin et Jean-Marc Lagouttes (INRIA) 15h30-17h
    Résumé
    On définit et étudie un algorithme de reconstruction de trafic routier utilisant l'algorithme « Belief Propagation » et l'approximation de  Bethe. L'idée est d'encoder l'état du réseau par des lois marginales de variables aléatoires sous-jacentes, ici des temps de trajet. En exploitant les corrélations observées entre ces différentes variables, on utilisera une procédure de passage de messages pour estimer l'état réel à partir d'informations partielles en temps-réel. Cette méthode, développée pour des besoins de prédiction de trafic, est particulièrement adaptée au cas où la seule information disponible provient de véhicules sonde (Floating Car Data). Cet algorithme est en cours d'application (FUI PUMAS) avec 1000 véhicules dans la communauté d'agglomération de Rouen (CREA). Dans un cadre plus théorique, celui du projet ANR Travesti, on applique ces méthodes sur des données issues d'un simulateur : METROPOLIS. On présentera des résultats de reconstruction sur différents réseaux.

jeudi 5 mai 2011

de 14h à 17h à l’École des Ponts ParisTech  (amphithéâtre Navier)
6-8 rue Blaise Pascal cité Descartes Champs sur Marne

  • Affectation dynamique, files d'attentes et intersections Vincent Aguiléra, Antoine Tordeux (LVMT/ENPC) 14h-15h30
    Résumé Le volet trafic des études d'aménagement est souvent fondé sur un modèle d'affectation dit statique. Ce type de modèle se formule classiquement comme un problème d'optimisation convexe à variables continues, ce qui autorise un traitement rapide de grands réseaux, au prix toutefois d'hypothèses simplificatrices fortes. L'écoulement du trafic est traité de façon sommaire par l'intermédiaire de fonctions débit-temps sur les arcs. Or, sur un réseau de transport les phénomènes de congestion sont spatialisés, dynamiques, souvent liés à des convergences de flux aux intersections, et interagissent avec les comportements microéconomiques des automobilistes, dans leurs choix d'itinéraire et d'horaire de départ.
    La présentation comprend trois parties. La première porte sur le modèle LADTA, vu comme une extension dynamique minimale de l'affectation statique. Dans sa formulation initiale, ce modèle traite l'écoulement par arc avec un modèle de file d'attente verticale, et ne comporte pas de modèle d'intersection. Les travaux présentés ont pour objet de lever ces limitations. La deuxième partie présente un modèle d'écoulement multiclasses à file d'attente horizontale. La troisième partie traite d'un modèle d'intersection.

  • Modeling pedestrian dynamics - from experiment to theory and back Andreas Schadschneider (Institut de physique théorique, Université de Cologne) 15h30-17h
    Résumé We will give an introduction to empirical and theoretical approaches for pedestrian dynamics and the motion of large crowds. A variety of collective effects and self-organisation phenomena can be observed, like the formation of lanes or oscillations of the flow direction at bottlenecks. We give an overview over various modeling approaches and present results from large-scale experiments which are relevant for their validation and calibration. Finally an example for a practical application, an evacuation assistant for a large sports arena, will be given.

jeudi 14 avril 2011

de 14h à 17h à l’École des Ponts ParisTech  (amphithéâtre Navier)
6-8 rue Blaise Pascal cité Descartes Champs sur Marne

  • Interprétation du diagramme fondamental du trafic basée sur des modèles "car-following" et des techniques du contrôle optimal Nadir Farhi (IFSTTAR/GRETTIA) 14h-15h30
    Résumé
    Un modèle de trafic de type "car-following" est dérivé de la description du comportement des conducteurs sur une route circulaire à une voie, où des véhicules circulent sans dépassement. Le modèle décrit le trafic par des équations de la programmation dynamique (EPD) associées aux problèmes de contrôle optimal. On résout analytiquement ces EPD et on dérive le diagramme fondamental du trafic (DFT). Cette dérivation permet d'approximer et d'interpréter des DFT.
    On montre que le modèle donné ici est une extension d'un modèle existant basé sur l'algèbre min-plus. On notera également que notre formulation est une version discrète de la formulation variationnelle de Daganzo sur des modèles macroscopiques avec un état continu du trafic.
  • Principes variationnels dans les modèles macroscopiques du trafic Jean-Patrick Lebacque (IFSTTAR/ GRETTIA) 15h30 à 17h
    Résumé La dynamique de nombreux processus physiques satisfait à des principes d'optimalité. L'électromagnétisme, la mécanique, la physique statistique en fournissent des exemples bien connus. Le trafic véhiculaire ne fait pas exception.
    L'exposé présentera rapidement les aspects essentiels de la modélisation macroscopique du trafic, sous ses diverses formes. Puis on montrera comment il est possible d'obtenir des formulations équivalentes des équations de la dynamique du trafic, selon le point de vue physique adopté: lié au véhicule ou lié à l'infrastructure, focalisé sur le débit ou sur la distance inter-véhiculaire. La seconde partie de l'exposé sera consacrée à une présentation simple des principes de la programmation dynamique et notamment du principe d'optimalité de Bellman.
    La troisième partie de l'exposé montrera comment les différentes formulations de la dynamique du trafic peuvent se déduire de principes d'optimalité de type Bellman. Il s'avère que ce sont les caractéristiques (c'est-à-dire les trajectoires le long desquelles se propagent les perturbations du trafic) qui constituent les solutions des principes d'optimalité du trafic.
    Enfin, la dernière partie de l'exposé sera dédiée à une discussion des conséquences des principes d'optimalité du trafic, sur la simulation du trafic, et sur la définition de concepts fondamentaux tels que l'offre et la demande locales de trafic.

jeudi 10 février 2011

de 14h à 17h à l’École des Ponts ParisTech  (amphithéâtre Navier)
6-8 rue Blaise Pascal cité Descartes Champs sur Marne

  • La valeur de la fiabilité des durées d'acheminement dans le transport ferroviaire de fret Seghir Zerguini (LVMT/ENPC) 14h-15h30
    Résumé
    Le succès d’un service de transport de marchandises se mesure de plus en plus au respect des engagements conclus avec le client en termes de « qualité ». Cette qualité de service s’exprime comme le bon respect des heures convenues, entre le transporteur et le chargeur, d’arrivée de la marchandise au lieu de sa destination. L’objectif de la recherche est de définir des indicateurs caractérisant la fiabilité des durées de trajet, de les quantifier à partir des données disponibles et de mettre au point une méthodologie permettant d’évaluer les gains engendrés par des actions, des stratégies ou des investissements œuvrant à l’amélioration de la fiabilité du transport ferroviaire. La première phase a pour but l’analyse de la littérature, la collecte de données, la définition des concepts et l’analyse des performances actuelles du système ferroviaire. La seconde phase consiste à formuler un modèle de coût du temps qui prend en compte la variabilité des temps de transport des marchandises et la marge de temps de précaution (temps de sécurité que peut rajouter le transporteur ou le chargeur au temps moyen de transport pour faire face aux éventuels aléas). La dernière phase a pour but de déterminer la marge de précaution optimale qui minimise le coût du temps et d’évaluer les conséquences sur le calcul de la rentabilité économique lorsqu’on prend en compte la variabilité des temps de transport.
  • Taxis collectifs en ville : performances optimisées par des simulations Jennie Lioris (CERMICS/ENPC) 15h30-17h
    Résumé
    Notre but est d'offrir un système de transport autonome qui opère en zone urbaine, avec une qualité de service comparable à celle des taxis classiques (l'utilisation de la voiture individuelle), à des prix concurrentiels à ceux des autres systèmes de transport collectif, tout en respectant l'environnement, et contribuant à la sécurité routière et en évitant la congestion. La diminution des coûts sera atteinte par l'augmentation du nombre de passagères du véhicule et en maintenant les véhicules occupés. On veut donc étudier un système de taxis collectifs opérant selon trois modes différents : le mode décentralisé où les clients apparaissent « au bord du trottoir » et souhaitent partir immédiatement ; le mode centralisé où les clients réservent à l'avance un trajet auprès d'un dispatching central ; et finalement le mode mixte qui combine les deux types des clients. La qualité de service offerte sera assurée par une affectation « intelligente » des clients aux véhicules et par la construction des itinéraires optimaux, définis dynamiquement selon l'état actuel du véhicule. En plus on contrôle les détours tolérés par les passagers et on prend en considération leurs attentes initiales. Un tel système est potentiellement très souple mais doit être soigneusement optimisé pour entrer en compétition avec les systèmes plus classiques. Un outil de simulation à événements discrets a été mis au point afin de pouvoir étudier, dans divers scénarios et conditions d'exploitation, les algorithmes de gestion temps réel, le dimensionnement du système en fonction de divers niveaux de demande, et pour évaluer avec précision la qualité de service offerte, les coûts d'exploitation et la tarification associés.