Réseaux de Petri Lots Triangulaires pour la modélisation mésoscopique et l'étude de la congestion dans le trafic routier

Triangular Batches Petri Nets for mesoscopic modeling and study for congestion in traffic road

• Auteur / Autrice : Radhia Mnassri
• Direction : Isabel Demongodin, Leonardo Brenner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Simon Collart-Dutilleul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hassane Lotfi Alla, Sébastien Lahaye, Latéfa Ghomri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Yim, Hassane Lotfi Alla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circulation, Technique de la

Programmation linéaire

Modélisation tridimensionnelle

Petri, Réseaux de

Mots clés libres

Réseaux de Petri Lots

Systèmes à événements discrets

Systèmes dynamiques hybrides

Modélisation mésoscopiques

Simulation

Trafic routier

Congestion

Batches Petri Nets

Discrete event systems

Hybrid dynamic systems

Mesoscopic modeling

Simulation

Road traffic

Congestion

Résumé

L'usage excessif des routes peut entraîner de nombreux inconvénients dont la pollution, les accidents et la congestion. Une solution accessible à court terme consiste à mettre en œuvre des systèmes de gestion de trafic. Dans ce cadre, nous proposons un formalisme, appelé Réseaux de Petri Lots Triangulaire, qui permet la modélisation et la simulation du trafic routier au niveau mésoscopique comme un système à événements discrets. Le RdPLots Triangulaire permet ainsi de décrire les caractéristiques globales du trafic routier: flux, densité et vitesse à travers la proposition d'une relation flux-densité triangulaire. Cette relation implique une modification de la dynamique des lots. Cette dynamique permet maintenant de représenter les deux états du trafic routier à savoir fluide et congestionné ainsi que les trois régimes dédiés au comportement libre, congestion et décongestion. Le calcul des flux instantanés des transitions est à présent réalisé par une méthode basée sur la technique de programmation linéaire en ajoutant une contrainte qui prend en compte l'état et le régime des lots. Pour modéliser des stratégies de contrôle telles que la variation de la vitesse limite (VSL), nous avons intégré au RdPLots Triangulaire des événements contrôlés qui permettent le changement de la vitesse maximale d'une place lot et le flux maximal d'une transition continue ou lot. Tous ces apports théoriques sont implémentés dans un logiciel que nous avons appelé SimuleauTri, sous lequel nous avons étudié des portions d'autoroute à partir des données réelles. Les résultats de simulation sont proches des mesures effectuées sur le terrain, et montrent la pertinence de RdPLots Triangulaire.

The excessive use of roads can cause many adverse effects including pollution, insecurity and congestion. The available short-term solution is the implementation of traffic management systems which optimize the flow and reduce congestion without needing additional infrastructures. In this context, we proposed a new formalism, called Triangular Batches Petri Nets (Triangular BPN), which combines modeling and simulation of traffic in mesoscopic level as a discrete event system. The Triangular BPN describing the overall characteristics of the road traffic such as flow, density, speed by representing a new triangular relation flow-density. This relation implies the modification of batches dynamic, which is now used to represent the two road traffic states : fluid and congested, as well as the three behaviors :free, congestion and decongestion. The calculation of the instantaneous firing flows is achieved by adding a constraint that takes into account the state and behavior of batches. A set of controlled events integrated to the Triangular BPN, that allow the variation of the maximum speed of batch place and the maximum flow of batch and continuous transition. These controlled events used to model the control strategies, such as variable speed limit (VSL). All these theoretical contributions implemented in a software that is called SimuleauTri and used to study a motorway portions from real data. The simulation results are close to the measurements on the ground and show the pertinence of Triangular BPN.