Soutenance mémoire
Ces dernières années, les réseaux de transport deviennent de plus en plus complexes et interconnectés. Cela rend la tâche d’un usager de ces réseaux complexe et nécessitant certaines connaissances pour effectuer son déplacement. Ainsi, des systèmes d’informations des voyageurs (SIV) ont été développés afin d’assister les utilisateurs des réseaux de transport en leur fournissant les informations nécessaires pour pouvoir planifier leurs déplacements. Des informations telles que les tableaux de marche des bus/métros/trains, les modes de transport disponibles, les plus-courts chemins, l’état du trafic, les routes/lignes fermées en cas de travaux ou d’accidents et pleins d’autres. Ces informations permettent aux voyageurs de planifier un trajet entre un point de départ et un point d’arrivée dans les meilleures conditions et l’assistent pendant son voyage. Aussi, cela leur assure un gain de temps précieux, notamment pour les voyageurs journaliers, et augmente leur satisfaction envers les services des systèmes de transport.
Avec l’évolution que connaissent les systèmes de transport aujourd’hui et les technologies avancées qu’ils utilisent, on assiste à une grande transformation dans les systèmes d’information des voyageurs qui deviennent à leur tour de plus en plus avancées. En effet, les gestionnaires de transport ont recours à des systèmes intelligents tels que les systèmes de localisation automatiques des véhicules (e.g. [Barbeau et al.2010, Yan2012]) et les nouvelles technologies de communication afin de mieux gérer leurs systèmes d’une manière sûre et efficace. Ces nouvelles technologies rendent les données des systèmes de transport plus dynamiques et volumineuses d’où le grand besoin des systèmes d’information d’abord, de pouvoir traiter ces informations et ensuite, de trouver les canaux capables de les partager avec un public de plus en plus exigent et connecté. Effectivement, les informations de préparation de voyage ne sont plus suffisantes aux voyageurs face à des réseaux de transport dynamiques où l’environnement de voyage peut changer rapidement plusieurs fois pendant une seule journée. D’où le besoin d’être informé en temps-réel afin d’indiquer aux usagers de ces réseaux les changements d’états et les indications à suivre pendant leurs déplacements. Ces informations sont de grande utilité, particulièrement en cas d’accidents et de dysfonctionnement et permettent de contrôler la congestion sur les réseaux et assistent les voyageurs afin de bien mener leurs déplacements. Ainsi, on distingue deux types d’informations que les systèmes d’information des voyageurs modernes doivent fournir : informations de pré-voyage et informations en-route en temps réel.
En plus des technologies utilisées par les systèmes de transport qui les rendent intelligentes, ces derniers deviennent multimodaux. Dans plusieurs grandes villes, un voyageur peut emprunter plusieurs modes de transport (bus, métro, voiture, vélo) afin de se déplacer entre deux points du réseau ainsi qu’un nouveau mode (Park & Ride) est introduit afin de gérer les problèmes de congestion dans ces villes (e.g. [Zhang et al.2012, Li et al.2012]). Par conséquent, les systèmes d’information des voyageurs doivent pouvoir suivre l’évolution des modes de transport d’aujourd’hui et fournir aux utilisateurs des informations adaptées à ces changements. Dans ce contexte, plusieurs études sont menées ces dernières années afin de permettre aux systèmes d’information des voyageurs de s’adapter aux réseaux multimodaux [Zhang et al.2012] et d’intégrer les nouveaux modes de déplacement multimodaux (e.g. [Li et al.2012], [Pajor2009], [Zhang et al.2011], [Zografos and Androutsopoulos2008]).
Dans ce chapitre, nous étudions les SIV et leur évolution par rapport à celle des systèmes de transport moderne et par le changement de leur environnement, ainsi que les travaux évaluant leur impact.
Les systèmes d’information des voyageurs modernes
Rôle et fonctionnalités
L’information des voyageurs est de nos jours parmi les domaines les plus importants des systèmes de transport intelligents (ITS ) et touche plusieurs domaines fonctionnels à la fois. Selon ACTIF, le dispositif d’aide à la conception de transports interopérables en France mis en place par le MEDDE (Ministère de l’Écologie, du Développement durable et l’Énergie), les secteurs d’activité des ITS sont regroupés dans les domaines fonctionnels suivants :
1. Fournir des moyens de paiement électroniques.
2. Gérer les services d’urgences et de sécurité.
3. Gérer les infrastructures de transport et leur trafic.
4. Exploiter les transport publics.
5. Fournir des systèmes d’assistance aux conducteurs.
6. Coordonner l’offre de transport et informer sur les déplacements.
7. Faire appliquer la réglementation.
8. Exploiter les marchandises et les flottes.
9. Gérer les données partagés.
Le dispositif ACTIF est inspiré de l’architecture cadre européenne des systèmes de transport intelligents FRAME . Cette architecture a été créée afin de fournir une structure stable pour le déploiement d’ITS interopérables au niveau de l’union européen. La figure 1.1 illustre cette architecture et donne une vision d’ensemble des systèmes de transport intelligents. Ainsi, l’information voyageur et traitée au travers du domaine fonctionnel 6 et également 3 et 9 d’où son importance dans le transport moderne. En effet, les systèmes d’information des voyageurs ne cessent pas de se développer et de devenir parmi les principaux ITS. Ces systèmes permettent de gérer simultanément l’offre et la demande de voyages et constituent un outil pertinent pour les gestionnaires comme pour les usagers des réseaux de transport. Les SIV jouent un rôle important en offrant aux gestionnaires des systèmes de transport un outil pour améliorer l’efficacité et la sûreté des réseaux et diminuer les impacts environnementaux. À travers l’information voyageurs, les gestionnaires peuvent orienter les déplacements des flux de voyageurs et appliquer des stratégies d’affectation afin de :
— Contrôler les congestion sur les réseaux,
— Gérer les perturbations de fonctionnement (e.g. retards, pannes),
— Gérer des situations de crise nécessitant des mesures de sécurité particulières (ex. évacuation).
Ensuite, ils permettent de fournir aux voyageurs les informations nécessaires à leurs déplacements. Des informations telles que les modes de transport disponibles, les plus courts chemins, les tableaux de marches des bus/métros/trains, l’état du trafic, les routes/lignes fermées en cas de travaux ou d’accidents et les consignes de sécurité et de régulation pendant les situations particulières. Ces informations sont diffusées pendant deux phases essentielles du voyage :
— pré-voyage : avant le début du voyage, permettant aux voyageurs de planifier un trajet entre un point de départ O et un point d’arrivée D dans les meilleurs conditions. Les informations sont connues en avance et de nature statique ou semi-statique.
— en-route : pendant le déplacement, permettant d’assister les voyageurs et leur transmettre les derniers états des réseaux. Les informations sont de nature temps réel et changent fréquemment en fonction de la dynamique des réseaux de transport et des événements imprévus.
Généralement, les informations sont transmises aux voyageurs à travers plusieurs équipements et technologies. Cela dépend essentiellement de la nature de l’information et de la phase de voyage pendant lequel elle intervient : pré-voyage (internet, assistance téléphonique); enroute (affichages, messages sonores, radio, internet-mobile, équipements de navigation). Ces informations contiennent des données en provenance de différentes sources ayant subis des traitements particuliers avant d’être diffusées. La figure 1.2 issue de [Ambrosino et al.2010] illustre une représentation de la chaîne de services sous-jacente à la provision et traitement de l’information des voyageurs. Elle implique des intervenants publics et privés qui opèrent selon différents rôles et responsabilités dans le processus de production. Les SIV jouent ainsi un rôle important parmi les systèmes de transport intelligents, ce qui explique l’important intérêt que portent les grandes villes aujourd’hui à ces systèmes. En effet, plusieurs villes dans le monde commencent à s’intéresser particulièrement à ces systèmes et essayent de suivre leur évolution. Divers travaux et études ont été menés ces dernières années par les autorités à une échelle régionale au niveau des grandes villes comme en Inde [Kumar et al.2005, Jain et al.2014] et aux USA [Cambridge Systematics2009] afin de concevoir des SIV convenables à leurs villes et qui répondent aux besoins de leurs populations d’un côté et aux différents acteurs en relation avec les réseaux de transport de l’autre côté (gestionnaire réseaux de transports en commun (TC) et routier, gestionnaire de crises, sécurité civile, universités, police, médias, aéroports, hôpitaux etc.). A l’échelle d’un pays comme d’une grande ville, une bonne infrastructure de transport est parmi les bases de développement de ces derniers et offre des avantages directs à la société. Le transport est fortement lié aux principaux domaines vitaux pour une société, en particulier les domaines économiques et sociaux. Une grande ville qui développe des pôles industriels doit pouvoir assurer aux travailleurs le moyen d’atteindre leur travail dans les meilleurs conditions. Les systèmes de transport en général et les SIV en particulier sont indispensables au bon développement des grandes villes sur tous les secteurs et jouent un rôle important dans l’amélioration de la vie quotidienne de ses habitants.
|
Table des matières
Introduction générale
I État de l’art
Chapitre 1 L’information des voyageurs et l’évaluation de son impact
1.1 Introduction
1.2 Les systèmes d’information des voyageurs modernes
1.2.1 Rôle et fonctionnalités
1.2.2 Les SIV et le transport multimodal
1.2.3 Supports et voies de communication
1.3 Evaluation de l’impact des SIV
1.3.1 L’enquête comme méthode d’évaluation
1.3.2 La simulation comme méthode d’évaluation
1.3.3 Expérimentations & Résultats
1.4 Conclusion
Chapitre 2 La simulation multi-agent des déplacements
2.1 Introduction
2.2 La notion d’agent
2.2.1 Définition
2.2.2 Caractéristiques
2.2.3 Types d’agents
2.3 Les systèmes multi-agents
2.3.1 Définition
2.3.2 Organisation des SMA
2.3.3 Interaction
2.3.4 Environnement
2.4 Simulateurs multi-agents des déplacements
2.4.1 AgentPolis
2.4.2 Transims
2.4.3 MATSim
2.5 Plateformes de simulation multi-Agent
2.5.1 Swarm
2.5.2 Mason
2.5.3 NetLogo
2.5.4 Gama
2.5.5 Repast
2.5.6 Discussion
2.6 Conclusion
II Contributions
Chapitre 3 Simulateur multi-agent des déplacements
3.1 Introduction
3.2 La plateforme de voyage multimodal
3.2.1 Scénario et hypothèses
3.2.2 Interface publique
3.2.3 Modèle
3.3 La plateforme de simulation Repast Simphony
3.3.1 Les contextes
3.3.2 Les projections
3.3.3 L’ordonnancement
3.4 Le simulateur
3.4.1 Données et paramètres
3.4.2 Ordonnanceur parallèle
3.4.3 Données et paramètres du simulateur
3.5 Déplacement dans la géographie
3.5.1 Contextes et projection
3.5.2 Planification des itinéraires
3.5.3 Le déplacement
3.6 Le système multi-agent
3.6.1 Les agents
3.6.2 Packages
3.7 Optimisations
3.7.1 Des données erronées ou manquantes
3.7.2 Problème de performance
3.8 Exécution
3.9 Conclusion
Chapitre 4 Impact de l’information des voyageurs
4.1 Introduction
4.2 Gestion de l’information des voyageurs
4.2.1 Flux d’information des voyageurs
4.2.2 Flux d’information dans le simulateur
4.3 Système multi-agent
4.3.1 Agents voyageurs
4.3.2 Agents d’information locale
4.3.3 Service de planification
4.3.4 Agents véhicules
4.4 Les perturbations
4.4.1 Injection de perturbations
4.4.2 Impact des perturbations sur le comportement des agents véhicules
4.5 Représentation spatiotemporelle de l’environnement
4.5.1 Problématique
4.5.2 Proposition
4.5.3 Les perturbations dans l’environnement spatiotemporel
4.5.4 Usage de l’environnement spatiotemporel par les agents d’information locale
4.5.5 Usage de l’environnement spatiotemporel par le service de planification
4.6 Modèle temporel de la simulation
4.7 Conclusion
Conclusion générale
