Méta-modélisation, simulation et optimisation de flux urbains

meta-modelling, simulation and optimization of urban flows

• Auteur / Autrice : Florian Leprêtre
• Direction : Cyril Fonlupt, Sébastien Verel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'INFORMATION ET DE LA COMMUNICATION, informatique
• Date : Soutenance le 20/11/2020
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, signal et image de la Côte d'Opale (Calais, Pas de Calais) - Laboratoire d'Informatique Signal et Image de la Côte d'Opale / LISIC
• Jury : Président / Présidente : Lhassane Idoumghar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adrien Goëffon, Virginie Marion-Poty, Abdel Jalil Abbas-Turki
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lhassane Idoumghar, Adrien Goëffon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation mathématique

Simulation par ordinateur

Mobilité spatiale

Mots clés libres

Méta-modèle

Simulation

Optimisation

Mobilité urbaine

Surrogate model

Simulation

Optimization

Urban mobility

Résumé

La conception et la planification efficace des infrastructures urbaines représentent un enjeu essentiel pour les experts urbanistes qui souhaitent atteindre une mobilité fiable et durable pour les citadins. Les villes en perpétuelles évolution et les habitudes changeantes des populations incitent les urbanistes à réinventer constamment leur utilisation de l'espace urbain afin de contribuer à la fluidité des déplacements et à la sécurité des voyageurs, tout en limitant les impacts environnementaux des flux de trafic. De nombreuses méthodes d'optimisation permettent de résoudre une variété de problèmes associés à des questions de mobilité urbaine, tels que l'optimisation du réglage des feux de signalisation, la conception de réseaux routiers fiables ou la planification optimale d'un système de transports en commun. Toutefois, ces méthodes sont généralement conçues et paramétrées pour l'étude d'espaces urbains très spécifiques, et semblent difficilement généralisables à d'autres villes du monde pour l'optimisation de leur mobilité. Aussi, ce mémoire introduit une méthodologie pour la modélisation, la simulation et l'optimisation des flux urbains. Les travaux rapportés proposent une analyse rigoureuse des caractéristiques intrinsèques aux problèmes d'optimisation de la mobilité urbaine, afin de parvenir à une meilleure compréhension de ces défis, et de permettre la conception d'algorithmes d'optimisation robustes et efficaces. Finalement, les travaux rapportés par ce mémoire visent à susciter la réflexion sur des problèmes de mobilité, en s'appuyant sur les points de vue des experts urbanistes et des experts en optimisation, afin de parvenir à une mobilité urbaine optimale et durable.

The efficient design and planning of urban infrastructure is a key issue for urban planning experts who want to achieve reliable and sustainable mobility for city dwellers. Ever-changing cities and changing population habits prompt urban planners to constantly reinvent their use of urban space in order to contribute to the fluidity of travel and passenger safety, while limiting the environmental impacts of traffic flows. Numerous optimization methods can be used to solve a variety of problems associated with urban mobility issues, such as optimizing traffic light settings, designing reliable road networks or optimizing the planning of a publix transit system. However, these methods are generally designed and parameterized for the study of very specific urban spaces, and seem difficult to generalize to other cities in the world for mobility optimization. Therefore, this paper introduces a methodology for modeling, simulation and optimization of urban flows. The reported work proposes a rigorous analysis of the intrinsic characteristics of urban mobility optimization problems, in order to achieve a better understanding of these challenges, and to enable the design of robust and efficient optimization algorithms. Finally, the work reported in this thesis aims to stimulate reflection on mobility problems, based on the views of urban planners and optimization experts, in order to achieve optimal and sustainable urban mobility.