Thèse soutenue

Modèles bi-dimensionnels pour les réseaux routiers à grande échelle
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Auteur / Autrice : Stéphane Mollier
Direction : Carlos Canudas-de-Wit
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique et productique
Date : Soutenance le 13/02/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
Jury : Président / Présidente : Didier Georges
Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Leclercq, Nikolaos Geroliminis, Maria Laura Delle Monache, Paola Goatin, Jordi Casas
Rapporteurs / Rapporteuses : Ludovic Leclercq, Nikolaos Geroliminis

Résumé

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Les fréquentes congestions que connaissent les réseaux routiers des grandes métropoles mondiales ont de lourdes conséquences économiques et environnementales. La compréhension et la modélisation dynamique des mécanismes à l'origine de ces congestions permettent d'en prédire l'évolution et donc d'améliorer l'efficacité des politiques de régulations utilisées par les opérateurs du réseau.La modélisation des réseaux routiers a commencé par le cas d'une route isolée puis a été étendue à des réseaux urbains. Ce changement d'échelle présente de nombreuses difficultés en matière de temps de calcul, de calibrage et de scénarisation, ce qui a incité la communauté scientifique à s'intéresser à des modèles agrégés, décrivant une représentation simplifiée de la réalité. Un de ces modèles vise à représenter de denses réseaux urbains par une équation aux dérivées partielles continue dans le plan. Ainsi, les véhicules sont représentés par une densité bi-dimensionnelle et leurs trajectoires sont décrites comme des directions de flux.L'objectif de la thèse est de développer cette approche et de proposer des méthodes pour son calibrage et sa validation. Les contributions correspondent à trois extensions successives du modèle. Tout d'abord, un simple modèle bi-dimensionnel est proposé pour le cas de réseaux homogènes --avec des limitations de vitesse et des concentrations de routes similaires en tout point-- et dans lesquels une direction de propagation privilégiée existe. Une méthode de comparaison avec un microsimulateur est présentée. Ensuite, le modèle est étendu au cas de réseaux hétérogènes --avec des limitations de vitesse et des concentrations de routes variables-- mais toujours avec une direction privilégiée. Ces dépendances spatiales permettent de décrire les phénomènes d'engorgement existant dans les réseaux routiers. Enfin, un modèle constitué de plusieurs couches, chacune représentant une direction de flux différente, est étudié. La complexité de la modélisation réside dans la formulation des interactions entre les différentes directions. Ce type de modèle n'est pas toujours hyperbolique ce qui impacte sa stabilité.