Articulation d’échelles en simulation de mobilité

Articulating scales in mobility simulation

• Auteur / Autrice : Xavier Boulet
• Direction : Gérard Scemama, Fabien Leurent, Mahdi Zargayouna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/07/2020
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie des Réseaux de Transport Terrestre et Informatique Avancé (Noisy-le-grand, Seine-Saint-Denis) - Génie des Réseaux de Transport Terrestres et Informatique Avancée / IFSTTAR/GRETTIA
• Jury : Président / Présidente : Chirine Ghedira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Scemama, Fabien Leurent, Mahdi Zargayouna, Flavien Balbo, Fabien Michel, Aurore Rémy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Flavien Balbo, Fabien Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulateurs

Analyse multiéchelle

Simulation par ordinateur

Mobilité quotidienne

Modèles mathématiques

Mobilité spatiale

Mots clés libres

Simulation

Transport

Mobilité

Systèmes multi-Agents

Multi-Échelles

Simulation

Transportation

Mobility

Multi-Agent Systems

Multiscale

Résumé

Les enquêtes et études sur la mobilité concernent généralement de grandes zones géographiques et considèrent des réseaux de transports étendus et multimodaux. Par ailleurs, des problématiques de mobilité très locales, à l'échelle d'un quartier, nécessitent une modélisation particulière et permettent une simulation réaliste des déplacements et une supervision à plus petite échelle. D'autres contextes de mobilité, appellent à différentes échelles de représentation de l’espace, du temps et des entités modélisées. Cette question des échelles de simulation est primordiale dans les études de transport afin d'adapter au mieux les modèles utilisés aux problèmes traités. Certaines études nécessitent des simulations multi-échelles afin d'obtenir les avantages combinés des différentes échelles et de changer de point de vue d'observation selon la zone simulée. Ainsi, plusieurs solutions ad hoc pour des cas précis existent dans la littérature. Cette thèse propose un modèle et un outil générique pouvant servir à de nombreux cas de simulations multi-échelles. La solution proposée est un intergiciel permettant de faire fonctionner ensemble deux simulateurs existants d'échelles différentes en leur apportant le minimum de modifications. L’intergiciel coordonne les simulateurs et permet l’exécution d’une simulation multi-échelles correcte et cohérente. Les expérimentations menées montrent que l'intergiciel permet d'améliorer la pertinence des corrections mutuelles des simulateurs et la facilité relative d'intégration avec des simulateurs existants. Lorsqu'un ordonnancement avancé des simulateurs est nécessaire, la coordination des simulateurs vient au prix d'un temps d'exécution plus important, lié à l’attente mutuelle des simulations et à la réexécution de certains pas de temps

Mobility surveys and studies generally concern large geographical areas and consider extensive and multimodal transport networks. In addition, very local mobility issues, on a neighborhood scale, require special modeling and allow realistic simulation of travel and supervision on a smaller scale. Other mobility contexts call for different scales of representation of space, time, and modeled entities. This question of simulation scales is crucial in transport studies in order to best adapt the used models to the addressed problems. Some studies require multi-scale simulations in order to obtain the combined advantages of the different scales and to change the observation point of view according to the simulated area. Thus, several ad hoc solutions for specific cases exist in the literature. This thesis proposes a model and a generic tool that can be used for many cases of multi-scale simulations. The proposed solution is a middleware allowing to make two existing simulators of different scales work together with minimal modifications. The middleware coordinates the simulators and allows the execution of a correct and consistent multi-scale simulation. Experiments show that the middleware improves the relevance of the mutual corrections of the simulators and the relative ease of integration with existing simulators. When advanced scheduling of simulators is required, coordination of simulators comes at the cost of higher execution time, linked to the mutual waiting of simulations and the re-execution of certain time steps