Etat de l’Art sur les Systèmes de Transport

Etat de l’Art sur les Systèmes de Transport

Introduction

La révolution industrielle et l’invention des machines ont contribué grandement dans l’évolution des systèmes de transport. Ces systèmes sont devenus une activité essentielle pour toutes les communautés, consistant à déplacer de la marchandise et des gens d’un point à un autre. Généralement, dans les activités humaines, un système de transport comprend des infrastructures, des ressources énergétiques, des véhicules et des systèmes d’exploitation.

Il est souvent régi par des réglementations pour favoriser les échanges. Dans tous les pays, les transports sont placés au coeur des stratégies de développement, avec l’élaboration de politiques sectorielles sous-tendues par des investissements massifs dans les infrastructures et les services. Une stratégie intégrée, accompagnée de réformes structurelles, a visé notamment à accroître la qualité des services de transport afin de soutenir dans les meilleures conditions l’accessibilité et la mobilité des biens et des personnes et, au-delà, le développement socio-économique et la préservation de l’environnement.
Ce chapitre est consacré dans une première partie à la présentation et à la définition des différents modes de transport, leurs infrastructures et leurs configurations structurelles.
Dans une deuxième partie nous abordons en premier lieu les principes de la commande et supervision des systèmes dynamiques hybrides. Ensuite nous entamerons la modélisation, la commande et la supervision des systèmes de transport.

Transport ferroviaire

Le transport ferroviaire est un système de transport guidé servant au transport de personnes et de marchandises. Il se compose d’une infrastructure spécialisée, de matériel roulant et de procédures d’exploitation faisant le plus souvent intervenir l’humain. En termes de coût ce mode de transport est de moins en moins cher et il a le potentiel de croissance le plus prometteur sur les grandes distances [Web 2].
L’acheminement de fer par rail se fait selon trois systèmes :
• Les trains entiers : Les trains entiers sont des trains de marchandises qui sont acheminés directement de leur point de départ à leur point de destination, sans remaniement intermédiaire.
• Le lotissement : Il s’agit de l’acheminement des wagons isolés et de petits groupes de wagons. La nature de service offert au client dépend de la nature de la marchandise et de délai du parcours entre triages d’escale des wagons.
• Les trains de l’organisation spéciale : Ce sont des trains dont l’exploitation n’est ni lotissements ni trains complets. C’est le cas du transport d’automobiles, des denrées périssables, du transport intermodal, etc.

Transport fluvial

Le transport fluvial est la navigation sur des cours d’eau navigables, éventuellement aménagés ou des canaux artificiels. Ce mode de transport est silencieux et peu consommateur d’énergie. Le transport fluvial peut apporter une alternative pertinente face à l’engorgement des villes et aux enjeux liés à l’environnement. De plus, il garantit un degré élevé de sécurité, en particulier pour le transport de marchandises dangereuses. Sa vitesse est de 10 à 30 Km/h [Web 4].

Transport maritime

Le transport maritime est le mode de transport le plus important pour le transport de marchandises. On peut distinguer deux types significatifs: les traversées courtes et les croisières. Sa force repose surtout sur sa grande capacité permettant d’assurer des transports lourds et volumineux. Ainsi, un navire de 30000 tonnes par exemple peut transporter autant que 750 poids lourds ou 20 barges. C’est également le plus économe des modes de transport. Cependant, sa vitesse moyenne demeure très faible (28 Km/h) [Web 5].

Transport multimodal

Quand deux ou plusieurs modes de transport différents sont utilisés de manière intégrée avec un niveau élevé d’interopérabilité pour construire un réseau ou un système de transport, on parle alors de système de transport multimodal.
La multi-modalité est un concept récent qui se définit par la possibilité d’envisager différents modes de transport pour effectuer le même déplacement entre une origine et une destination. Le choix du mode de transport peut être effectué en fonction de sa disponibilité, de ses qualités (capacité, rapidité, sécurité, etc.), et de son coût.

La Figure II.2 présente un système de transport à trois mode de transport en interaction (Bus, Train, Tramway). Nous trouvons ce système fréquemment dans la réalité dans différents pays.
Un certain nombre d’obstacles s’opposant à la généralisation du transport intermodal ont été recensés. Il s’agit notamment de l’absence d’un réseau cohérent de modes et d’interconnexions, du manque d’interopérabilité technique entre les modes et au sein d’eux, et de la diversité des règlements et normes applicables aux moyens de transport, aux échanges de données et aux procédures.
L’étude et l’analyse de tels systèmes sont ainsi devenues parmi les préoccupations majeures des chercheurs dans le domaine des transports publics, dans le but de remédier aux problèmes identifiés en apportant des améliorations et des changements. Ces derniers portent notamment sur l’infrastructure, la quantité et la qualité des ressources, les horaires.

Nous pouvons classer les systèmes de transport en commun en plusieurs catégories :
• Les systèmes de transport non guidés (bus).
• Les systèmes de transport guidés; notamment le tramway et le métro sont plus ou moins dépendants de la circulation; car ils sont utilisés en site propre.
• Les systèmes hybrides comprennent une partie en site propre et une partie en circulation normale.

Les systèmes de transport collectifs se constituent de deux configurations distinctes:
Une configuration physique et une configuration temporelle.
Dans le cas des transports collectifs, les services proposés à l’usager sont de deux types : les services basés sur le respect d’un horaire de départ et d’un horaire d’arrivée (comme l’avion ou le train en milieu interurbain) et les services basés sur le respect d’une fréquence de départ (comme le bus en milieu urbain) [Nait, 2003].

Configuration physique

Physiquement, un réseau de transport est constitué d’un ensemble de lignes et de dépôts. Une ligne contient des arrêts (stations) et tronçons. Les arrêts sont des éléments de base de la représentation spatiale du réseau. Ils représentent les noeuds du réseau de transport [Ben, 2013], [Amr, 2012]. On distingue plusieurs types d’arrêts :
• Arrêts simples : Caractérisés par des horaires de départ et des horaires d’arrivées des véhicules.
• Arrêts de régulation : Caractérisés en plus des arrêts simples, par la localisation des véhicules (arrêts équipés de capteurs) et la possibilité de commander des manoeuvres de régulation.
• Arrêts terminus : Caractérisés, en plus des arrêts de régulation, par des véhicules sans passagers.
• Arrêts noeud de correspondance : Un arrêt de correspondance est un endroit d’échange de voyageurs entre deux modes de transport à une date donnée.
• Arrêts et tronçons (ou zones).

Les tronçons représentent des connexions unidimensionnelles entre les arrêts. Chaque tronçon est limité par deux arrêts (appelés arrêts extrémités ou terminus). Les tronçons sont considérés comme des liaisons orientées (sens unique ou double sens) entre leurs arrêts extrémités.

Nous trouvons sur une ligne au moins deux arrêts terminus. Lorsqu’une ligne comporte plus que deux arrêts terminus, elle est dite à antennes. Les structures de ligne X ou Y forment des antennes. Certains arrêts d’une ligne offrent la possibilité l’étude des systèmes, est non seulement de comprendre le système et de prévoir son comportement mais aussi de pouvoir agir sur celui-ci (commande). Comme dans le cas des systèmes de production ou les systèmes informatiques, la modélisation des systèmes de transport est une étape difficile. Cette difficulté est accrue par la complexité du système étudié due par exemple à la diversité des paramètres à prendre en compte lors de la modélisation, aux conditions variables de la circulation et à l’aspect aléatoire de la demande de transport.

La modélisation d’un système de peut être abordée de différentes façons selon les objectifs de commande ou la supervision. Par exemple, un modèle peut prendre seulement en considération la partie de représenter les passagers se déplaçant sur le réseau, ou bien uniquement les véhicules en circulation, ou encore ces deux entités simultanément [Nai, 2003].
Les techniques de modélisation du trafic routier permettent aux exploitants des réseaux de transport, gestionnaires de voiries, opérateurs de réseaux urbains, de mieux gérer leurs infra-structures en optimisant les trafics qui les empruntent, en prévenant les congestions et en détectant rapidement les incidents ou accidents, pour les traiter dans les délais les plus réduits. Les modèles utilisés sont différent les uns des autres selon [Nai, 2003].

Commande et supervision d’un système de transport

Notion de commande d’un système

L’étude du comportement de la commande des systèmes automatisés fait l’objet de nombreux travaux. L’objectif initial est toujours le même : il s’agit de générer des ordres nécessaires à la partie opérative (émission des commandes) en fonction de compte-rendu (réception des informations capteurs). Le fonctionnement du système automatisé est totalement tributaire du comportement de la commande. La partie opérative peut avoir des comportements indésirables générant des dégâts de transport ou figer le système automatisé si le modèle de comportement de la commande n’est pas correctement établi [Nai, 2003].
Il existe deux approches différentes dans l’élaboration de la commande. La preuve a posteriori permet de montrer qu’une solution proposée par le concepteur remplit les contraintes de fonctionnement. L’autre approche d’élaboration du comportement de la
commande est la construction a priori consistant à construire le modèle de commande à partir de la connaissance du comportement du système et à la restriction du comportement vis-à-vis des contraintes [Bat et al, 2012].

Concept de supervision

Dans le cadre de la théorie de supervision, le générateur est supposé produire des événements de façon spontanée, la seule manière pour que le superviseur affecte le comportement du système est alors d’autoriser ou d’inhiber des événements contrôlables. Ce superviseur résultant par l’un des algorithmes [Ram et al, 1987] [Kum, 1991], [Roh, 2008] peut être décrit par des automates où plusieurs événements contrôlables sont permis dans un état donné.
Il est à noter que la théorie de supervision ne prend pas en compte complètement l’aspect commande. En effet, un système de commande ne se contente pas que de l’autorisation et de l’inhibition d’événements, il doit en plus pouvoir forcer certains d’entre eux [Ram et al, 1989] [Mar, 1998]. Ce principe d’autorisation /Interdiction est représenté en Figure II.5 et il est appelé supervision, et le fonctionnement qui en découle représente le comportement en boucle fermée du procédé.

Table des matières

Résumé
Abstract
ملخص
Table des matières
Liste des Figures
Liste des Tableaux
Introduction générale
1.Contexte
2.Problématique
3.Objectifs et Contributions
4.Structure de la thèse
Chapitre I:Généralités sur les systèmes dynamiques hybrides
I.1 Introduction
I.2 Définition d’un système
I.3 Classement des systèmes
I.3.1 Systèmes à événements discrets
I.3.2 Systèmes continus
I.3.3 Systèmes dynamiques hybrides
I.4 Principe général d’un système dynamique hybride
I.5 Les classes de systèmes dynamique hybride
I.6 Modélisation d’un système dynamique
I.6.1 Concepts de Modélisation et Modèle
I.6.2 Approches de Modélisation d’un système dynamique
I.7 Modélisation des Systèmes Dynamiques Hybrides(SDH)
I.8 Exemple de modélisation par les réseau de Petri Hybride(RdPH)
I.9 Conclusion
Chapitre II:Etat de l’art sur Les systèmes de Transport
II.1 Introduction
II.2 Système de Transport
II.2.1 Trafic et transport
II.2.2 Trafic routier
II.2.3 Transport ferroviaire
II.2.4 Transport fluvial
II.2.5 Transport maritime
II.2.5 Transport multimodal
II.3 Systèmes de transports Collectifs
II.3.1 Configuration physique
II.3.2 Configuration horaire
II.4 Modélisation des systèmes de transport
II.5 Commande et supervision d’un système de transport
II.5.1 Notion de commande d’un système
II.5. 2 Concept de supervision
II.5. 3 Commande et supervision d’un système de transport
II.5.3.1 Commande d’un système de transport par les réseaux de Petri et l’Algèbre (Max, Plus)
II.5. 3.2 Commande Prédictive d’un système de transport trimodal
II.6 Conclusion
Chapitre III:Modélisation et Commande d’un système de transport à deux modes par les réseaux de Petri Hybrides
III.1 Introduction
III.2 Les réseaux de Petri hybrides
III.3 Modélisation et Commande d’un système de transport à 2 Modes de déplacement
III.3.1 Description du système
III.3.2 Modélisation par les réseaux de Petri Hybrides
III.3.3 Evolution du RdPH et Evaluation des résultats
III.4 Evaluation de performance avec visual Object Net
III.5 Resultats d’évaluation
III.6 Conclusion
Chapitre IV:Commande et supervision d’un système de transport par la logique floue
IV.1 Introduction
IV.2 Logique Floue principe, intérêt et application
IV.2.1 Principe et intérêt de la logique floue
IV.3 Commande et supervision par la logique floue
IV.4 Commande d’un système de transport à deux modes de déplacement par la logique floue
IV.4.1 Module Controleur Flou
IV.4.1 .1 Les Fonctions d’appartenance
IV.4.1 .2 Règles d’inférence
IV.4.1 .3 Défuzzyfication
IV.4.2 Module Précommande
IV.4.3 Module Transport multimodal
IV.4.4 Résultats
IV.6 Conclusion
Chapitre V:Commande et supervision d’un système de transport à trois modes par la logique floue
V.1 Introduction
V.2 Description du système étudie
V.3. Modélisation du système de transport par les RdPH
V.3.1 Description des places et transitions
V.3.2 Interprétation du modèle
V.4 Contrôle flou du modèle proposé
V.5 Commande du système de transport à trois modes par la logique floue
V.6 Conclusion
Conclusion générale et Perspectives
AnnexeA
Réseau de Petri
AnnexeB
Extension des réseaux de Petri
Annexe C
La Logique Floue
Bibliographie
Webographie

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