Modèle dynamique de transport basé sur les activités

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1 Moèle ynamque e ranspor basé sur les acvés Ta-Yu Ma To ce hs verson: Ta-Yu Ma. Moèle ynamque e ranspor basé sur les acvés. Humanes an Socal Scences. Ecole es Pons ParsTech, 27. French. <pasel-339> HAL I: pasel-339 hps://pasel.archves-ouveres.fr/pasel-339 Subme on 7 Jan 28 HAL s a mul-scplnary open access archve for he epos an ssemnaon of scenfc research ocumens, wheher hey are publshe or no. The ocumens may come from eachng an research nsuons n France or abroa, or from publc or prvae research ceners. L archve ouvere plurscplnare HAL, es esnée au épô e à la ffuson e ocumens scenfques e nveau recherche, publés ou non, émanan es éablssemens ensegnemen e e recherche franças ou érangers, es laboraores publcs ou prvés.

2 Thèse Moèle ynamque e ranspor basé sur les acvés Présené à ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES Pour obenr Le plôme e oceur Ecole ocorale vlle e envronnemen (EDVE) Spécalé : Transpor Par Ta-Yu MA Souenance : le 2 écembre 27 Devan le jury composé e : M. Marcos PAPAGEORGIOU Professeur, Unversé Technque e Crêe, Grèce Rapporeur M. Saï MAMMAR Professeur, Unversé 'Evry Val 'Essonne Rapporeur M. Faben LEURENT Dreceur e Recherche, LVMT Examnaeur Mme. Cécle APPERT-ROLLAND Chargée e recherche, LPT-Orsay/CNRS Examnaeur M. Vncen AGUILERA Chargé e Recherche, LVMT Examnaeur M. Habb HAJ-SALEM Dreceur e Recherche, HDR, INRETS Dreceur e hèse M. Jean-Parck LEBACQUE Ingéneur Général es Pons e Chaussées Dreceur e hèse

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4 REMERCIEMENTS Je ens ou parculèremen à remercer rès chaleureusemen Monseur Jean-Parck Lebacque, Ingéneur Général es Pons e Chaussées, qu a assuré la recon e cee hèse. Sa genllesse, la pernence e ses ées e ses encouragemens m on granemen aé à avancer ans mes ravaux e recherche e auss à approfonr mes connassances scenfques. Que Monseur Habb Haj-Salem, receur e Recherche à l Insu Naonal e Recherche sur les Transpors e leur Sécuré (INRETS), rouve c ma plus profone reconnassance pour ses préceux consels e son ynamsme e recherche qu m on accompagné ans une ambance rès chaleureuse. Je ens à exprmer mon vf remercemen à M. Markos Papageorgou, professeur à l Unversé Technque e Crêe, e à M. Saï Mammar, professeur à l Unversé 'Evry Val 'Essonne pour avor accepé e rapporer ce mémore. Mes remercemens von égalemen aux fférens membres u jury qu on apporé leurs luces consels e on consacré leur emps pour enrchr mon éue scenfque : M. Faben Leuren, receur e Recherche au LVMT Mme. Cécle Apper-Rollan, chargée e recherche à l LPT-Orsay/CNRS M. Vncen Agulera, chargé e Recherche au LVMT Je remerce égalemen à vous, les membres u laboraore e Géne es RÉseaux e Transpor e Informaque Avancée (GRETIA) e l INRETS pour vore accuel rès chaleureux e la bonne ambance qu m on fa passer une péroe formable. Merc égalemen à vous, les hésars u bureau, Salm, Faben, Mah pour vore bonne humeur e consels. Un merc parculer à Faben, Maya e Keo pour la loure charge e correcon e mon mémore e à Krach pour ses consels e encouragemens. Mes erners remercemens von à ma femme pour son souen uran ces années e hèse. E noammen à nore flle Angèle qu m a apporé oues les joes e les momens e bonheur.

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6 Table es maères Tables es llusraons Inroucon Chapre L éa e l ar 4 Inroucon 4 2 Analyses e la emane basée sur les acvés 5 2. Théores e base Programmaon es acvés e es éplacemens Méhoes e moélsaon 2.4 Méhoes e recuel e onnées 3 3 Méhoes basées sur les Sysèmes Mul-Agens 4 3. Caracérsques es SMA Représenaon nerne es agens réacfs Plaes-formes e sémanque es SMAs 7 4 Méhoes agrégaon u sysème complexe 9 4. Les propréés u phénomène auo-organsaon Théore synergéque Schéma agrégaon e Muncaser 22 5 L affecaon u rafc Le prncpe affecaon e la escrpon générale u problème L affecaon saque éermnse u rafc L affecaon ynamque u rafc 27 6 Moélsaon e sysèmes e ranspors mulmoaux Moélsaon saque es sysèmes e ranspors mulmoaux Moélsaon ynamque es sysèmes e ranspors mulmoaux 32 7 Concluson 33

7 Chapre 2 Affecaon saque u rafc basée sur les acvés 34 Inroucon 34 2 Moèle affecaon saque basée sur les acvés Moèle Accessblé aux Acvés Vacanes Formaon mahémaque u moèle acvés 38 3 Méhoes e résoluon Méhoe es plans sécans Méhoe e colones e fourms Algorhme proposé basé sur l approche ACO 47 4 Eue numérque 5 4. Résoluon basée sur la méhoe e plans sécans Résoluon basée sur la méhoe e colones e fourms 5 5. Concluson 57 Chapre 3 Affecaon ynamque u rafc basée sur les acvés 58 Inroucon 58 2 Moèle proposé Moèle écoulemen e rafc La mesure e la valeur nee acvés Conon équlbre usagers 64 3 Méhoes e résoluons Algorhme e colones e fourms Algorhme basé sur la méhoe Enrope Relave 79 4 Eues comparaves avec l approche u sysème ynamque L approche u sysème ynamque Eues numérques 5 Concluson 9 Chapre 4 Moèle macroscopque u rafc basé sur la scrésaon Lagrangenne Inroucon 2 Moèle macroscopque u rafc u premer orre 3 Le moèle LWR en cooronnées Lagrangennes 4

8 3. L équaon e conservaon en cooronnées Lagrangennes Moèle e LWR basé sur les paques La conon CFL Moélsaon e l nersecon 2 4 Eues numérques Eue sur un ronçon héérogène 26 5 Concluson 28 Chapre 5 Moèle ynamque e ranspors mulmoaux basé sur les acvés 29 Inroucon 29 2 Moèle affecaon ynamque basée sur les acvés 3 2. Moèle acvés Moélsaon ynamque e sysèmes e ranspor mulmoaux Méhoe SMA pour la smulaon e sysèmes e ranspors mulmoaux 44 3 L équlbre es usagers basé sur les acvés 45 4 Méhoe e résoluon 46 5 Concluson 49 Chapre 6 Concluson e perspecves 5 Bblographe

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10 Tables es llusraons Fgures Fg. - Archecure réacve e subsompon 6 Fg. -2 Archecure IneRRaP 7 Fg. -3 La représenaon un réseau mulmoal saque 3 Fg. -4 La ransformaon u réseau u TC e la fgure -3 en graphe augmené ans le emps Fg. -5 La représenaon schémaque un nérare mulmoal 33 Fg. 2- La foncon e réparon cumulée e valeur acvés v 36 Fg. 2-2 La représenaon u surplus bru oal acvés GS 37 Fg. 2-3 Représenaon u réseau 5 Fg. 2-4 La valeur e l opposé e la foncon objecf f(x) (à gauche) e la valeur u crère f(x)- (à roe) Fg. 2-5 La représenaon u réseau avec les noeus e les arcs arfcels 53 Fg. 2-6 Influence e α, β sur les valeurs e la foncon objecf 54 Fg. 2-7 Influence u rage aléaore sur les valeurs e la foncon objecf 54 Fg. 2-8 Influence e la valeur Q sur les valeurs e la foncon objecve 55 Fg. 2-9 Influence u ρ sur les valeurs e la foncon objecf 55 Fg. 2- Influence u ω sur les valeurs e la foncon objecf 55 Fg. 2- Influence u μ sur les valeurs e la foncon objecf 56 Fg. 2-2 Influence u ζ sur les valeurs e la foncon objecf 56 Fg. 2-3 Evoluon e la quané e phéromones e ype O 56 Fg. 2-4 Evoluon e la quané e phéromones e ype O 57 2 Fg. 2-5 Vsualsaon u flux sur le réseau 57 Fg. 3- Défnon u groupe e voe 6 Fg. 3-a La représenaon u moèle vergen 62 Fg. 3-b La représenaon u moèle convergen 63 Fg. 3-2 Représenaon u graphe fcf u chox e l heure e épar 7 Fg. 3-3 Représenaon u réseau (le cas convergen) 7 Fg. 3-4 Fg. 3-5 Evoluon e valeurs nees oales acvés obenues par les usagers Réparon e valeurs nees acvés obenues par les usagers paran u noeu e u noeu 2 en ernère éraon

11 Fg. 3-6a Dépars e arrvée cumulés sur l arc, 2, 3, e 4 en ernère éraon 72 Fg. 3-6b Dépars e arrvée cumulés sur l arc 5 e 6 en ernère éraon 72 Fg. 3-7 Représenaon u réseau (cas vergen) 73 Fg. 3-8 Evoluon es valeurs acvés nee oales es usagers 73 Fg. 3-9 Fg. 3- Réparon e valeurs nees acvés obenues par les usagers en ernère éraon Dépars e arrvée cumulés sur les arcs, 2, 3, 4, 5, 6 en ernère éraon Fg. 3- Représenaon u réseau (cas général) 75 Fg. 3-2 Evoluon es valeurs acvés nee oales es usagers 75 Fg. 3-3 Réparon es valeurs nees acvés obenues par les usagers paran u noeu e u noeu 4 en ernère éraon Fg. 3-4a Dépars e arrvée cumulés sur les arcs, 3, 4, 6 en ernère éraon 76 Fg. 3-4b Dépars e arrvée cumulés sur les arcs 7, 8, 9, en ernère éraon 76 Fg. 3-4c Dépars e arrvée cumulés sur l arc 2 en ernère éraon 77 Fg. 3-5a Evoluon e la quané e phéromones sur les arcs 9 e (éraon e ) Fg. 3-5b Fg. 3-5c Evoluon e la quané e phéromones sur les arcs 9 e (éraon 2 e 3) Evoluon e la quané e phéromones sur les arcs 9 e (éraon 4) Fg. 3-6 Evoluon es valeurs acvés nee oales es usagers 79 Fg. 3-7 Le réseau saque un-moal avec pare OD unque 88 Fg. 3-8 L évoluon e la probablé e chox sur les chemns (à gauche) e celle u flux sur les arcs (à roe) Fg. 3-9 L évoluon u coû sur les arcs (à gauche) e celle e la valeur γ (à roe) Fg. 3-2 Le réseau saque un-moal avec mulple pares OD 89 Fg. 3-2 Fg L évoluon e la probablé e chox sur les chemns pour la pare OD (,5) (à gauche) e celle pour la pare OD (, 8) (à roe) L évoluon e la probablé e chox sur les chemns pour la pare OD (4, 5) (à gauche) e celle pour la pare OD (4, 8) (à roe) Fg L évoluon u flux sur les arcs -6 (à gauche) e celle sur les arcs 7-2 (à roe) Fg Fg L évoluon u coû sur les chemns pour la pare OD (, 5) (à gauche) e celle pour la pare OD (, 8) (à roe) L évoluon u coû sur les chemns pour la pare OD (4, 5) (à gauche) e celle pour la pare OD (4, 8) (à roe)

12 Fg Evoluon u γ k pour oues les pares OD 9 Fg Le réseau saque mulmoal avec une pare OD 92 Fg Le champ u veceur e la vesse u mouvemen u flux e a x a2 x 93 Fg Le réseau saque mulmoal avec les foncons e coû non-lnéares 93 Fg. 3-3 Fg. 3-3 L évoluon e la probablé e chox sur les arcs (à gauche) e celle u flux sur les arcs pour fférenes classes usagers (à roe) L évoluon u coû sur les arcs (à gauche) e celle e γ pour fférenes classes usagers (à roe) Fg c c Le champ u veceur e la vesse u mouvemen u flux x e x 2 sur 94 l arc Fg La représenaon u réseau avec 8 noeus e 2 arcs 95 Fg Fg Fg L évoluon e la somme es coûs généraux es usagers (à gauche) e celle u pour le chox u emps e épar (à roe) Le coû général es usagers oronné par orre crossan (à gauche) e le profl u coû général es usagers pour la pare OD -8 Le profl u emps e épar (à gauche) e u emps arrvée à esnaon (à roe) Fg Le nombre arrvées e e épars cumulés sur les arcs 97 Fg Réseau saque avec 3 nérares 98 Fg Fg. 3-4a Fg. 3-4b Fg. 3-4c Fg. 3-4 Fg. 3-4e L arbre e chox e esnaon, nervalle u emps e épar e nérares Evoluon u coû sur les chemns relan la pare OD (,5) obenue par l approche u sysème ynamque (à gauche) e celle basée sur la méhoe Enrope Relave (à roe) Evoluon u coû sur les chemns relan la pare OD (,8) obenue par l approche u sysème ynamque (à gauche) e celle basée sur la méhoe Enrope Relave (à roe) Evoluon u coû sur les chemns relan la pare OD (2,5) obenue par l approche u sysème ynamque (à gauche) e celle basée sur la méhoe Enrope Relave (à roe) Evoluon u coû sur les chemns relan la pare OD (2,8) obenue par l approche u sysème ynamque (à gauche) e celle basée sur la méhoe Enrope Relave (à roe) Comparason u coû normalsé sur les chemns avec fférenes valeurs e μ ans le moèle Log Fg. 3-4f Convergence u moèle Log (l équaon 3.59) 3 Fg. 3-4g Les coûs sur les chemns obenus par le moèle Log 4 Fg. 3-4 L évoluon e la somme e la valeur nee acvés obenues par les usagers

13 Fg L évoluon u chox e esnaon es usagers e l orgne (à gauche) e 4 (à roe) Fg Fg Fg. 3-45a Fg. 3-45b Fg. 3-45c Fg Fg L évoluon e valeurs nees acvés es usagers rangées par orre crossan pour les orgnes L évoluon e coûs généralsés es usagers rangés par orre crossan pour les orgnes L évoluon e la valeur nee moyenne acvés sur les nervalles u emps e épar pour les chemns relan la pare OD (,5) L évoluon e la valeur nee moyenne acvés sur les nervalles u emps e épar pour les chemns relan la pare OD (,8) L évoluon e la valeur nee moyenne acvés sur les nervalles u emps e épar pour les chemns relan la pare OD (4,5) L évoluon e la valeur nee moyenne acvés sur les nervalles u emps e épar pour les chemns relan la pare OD (4,8) La srbuon u chox nervalle u emps e épar es usagers sur les chemns relan la pare OD (,5) Fg. 4- Le agramme fonamenal Fg. 4-2 La représenaon u schéma e Gounov 3 Fg. 4-3 Le schéma e l one choc en cooronnées Lagrangennes 6 Fg. 4-4 La représenaon es rajecores e véhcules en cooronnées Lagrangennes Fg. 4-5 La scrésaon Lagrangenne basée sur les paques e véhcules 7 Fg. 4-6 Le schéma e l offre Ω e e la emane Δ 8 Fg. 4-7 La relaon e vesse-sance nervéhculare 9 Fg. 4-8 Le schéma nersecon basé sur les paques 2 Fg. 4-9 Le schéma enrée une nersecon 2 Fg. 4- Le schéma e sore une nersecon 22 Fg. 4-a Le schéma u moèle e convergen 22 Fg. 4-b Le prncpe u moèle e convergen 23 Fg. 4-2 Dagramme offre nersecon 24 Fg. 4-3 La représenaon un ronçon e roue (cas héérogène I) 26 Fg. 4-4 La rajecore es paques e véhcules 27 Fg. 4-5 La représenaon un ronçon e roue (cas héérogène II) 27 Fg. 4-6 La rajecore es paques e véhcules 27 Fg. 5- La représenaon un programme acvés 32 Fg. 5-2 Srucure u moèle e la emane 33 Fg. 5-3 Représenaon u réseau un moe TC e es arcs e ransfer v

14 Fg. 5-4 Représenaon un nérare mulmoal 39 Fg. 5-5 La représenaon e l arbre e écson pour la réalsaon une acvé 48 Tableaux Tableau 2- Comparason es flux sur les arcs obenus par fférenes méhoes 5 Tableau 2-2 Paramères ulsés pour l ACO 53 Tableau 2-3 Lse es paramères λ e m e l nervalle e la valeur v e Tableau 2-4 Flux obenus par l algorhme e l ACO avec les paramères basés sur les valeurs e base ans le ableau 2-2 L 53 m Tableau 5- L ensemble es chaînes e moes e ranspor v

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16 Inroucon Récemmen le éveloppemen urable se sue au coeur e la polque e la planfcaon urbane pour la proecon e l envronnemen. Cee nouvelle polque nécesse es nouveaux ouls pour analyser les neracons enre les sysèmes e ranspor e l ulsaon u sol. Or, la méhoe raonnelle e prévson u rafc,.e. moèle à quare éapes (généraon, srbuon, chox e moe, affecaon) ne perme pas éuer les neracons enre les sysèmes e ranspor e l ulsaon u sol. D où la nécesse élargr le champ éue aux acvés es usagers. En fa, la emane e éplacemen es érvée e la réalsaon es acvés. L analyse e la emane e éplacemen nécesse la prse en compe es neracons enre ces eux élémens. L approche acvés a éé née epus 97 ayan comme objecf éuer les neracons enre le sysème e ranspor e l ulsaon u sol. Ben que e nombreuses éues aen éé réalsées, la moélsaon ynamque es sysèmes e ranspor basée sur l enchaînemen es acvés es récene (Raney e al. 23). Les problémaques concernen pluseurs aspecs héorques e praques qu son les suvans :. La moélsaon ynamque es sysèmes e ranspor mulmoaux es complquée e peu éues on éé réalsées sur ce suje. De plus, l applcaon réelle ans un gran réseau basée sur les moèles mcroscopques nécesse un emps e calcul assez mporan. 2. Le manque e méhoes e résoluon u problème affecaon ynamque mulmoal. 3. Le manque e onnées éallées sur le programme es acvés e es éplacemens es nvus. Pour réponre aux eux premères problémaques, les objecfs e cee hèse son les suvans :. Proposer es moèles ynamques e ranspor basés sur les acvés permean analyser l enchaînemen es acvés e es éplacemens es usagers, 2. Proposer es méhoes e résoluon es problèmes affecaon ynamque basée sur les moèles e smulaon, 3. Moélser e manère ynamque les sysèmes e ranspor mulmoaux ans un gran réseau. Le conenu e cee hèse es organsé en sx chapres : Le chapre présene l éa e l ar sur les problémaques concernan les approches acvés. Dans un premer emps, nous allons analyser les moèles exsans acvés. L accen es ms sur le processus e écson e la programmaon acvés es nvus ans que les méhoes e moélsaon e e recuel e onnées. Comme la moélsaon ynamque u éplacemen es usagers ans un réseau mulmoal rese un suje rès complqué, les approches basées sur le sysème mul-agen e celles provenan e méhoes

17 agrégaon e sysèmes complexes son présenées. Dans l objecf e proposer es méhoes e résoluon u problème affecaon ynamque u rafc, les prncpes affecaon u rafc ans que les méhoes e résoluons exsanes son exposées. Dans la ernère pare, es moèles saques e ynamques es sysèmes e ranspor mulmoaux son aborés. Le chapre 2 propose un moèle saque acvés permean e moélser le chox e esnaons e nérares es usagers ans un réseau rouer. Ce moèle éen le moèle Accessblé aux Acvés Vacanes (AVA, Leuren, 999). C es un moèle nrousan la valeur économque acvés e le coû e éplacemen ans le chox e esnaons e nérares. Le problème affecaon saque es formulé comme un problème opmsaon convexe sous la conrane e la capacé u réseau. La méhoe e résoluon proposée es basée sur l algorhme e colones e fourms (An Colony Opmzaon, ACO, Dorgo e al, 99) vsan à rouver la soluon approchée u problème. Cee éue permera analyser le fonconnemen e l algorhme e servra à la résoluon u problème affecaon ynamque ans le chapre 3. Le chapre 3 propose un moèle ynamque acvés e eux méhoes e résoluon pour les problèmes affecaon ynamque. Ce moèle acvés rae le chox e esnaon, u emps e épar e nérares. Ce moèle éen le moèle précéen ans la mesure où l écoulemen u rafc es basé sur le moèle e fle poncuelle (Kuwahara e Akamasu, 997). La conon équlbre es usagers e Warrop es formulée comme une néquaon varaonelle. Comme l écoulemen u rafc es basé sur le moèle e smulaon, les méhoes raonnelles e résoluon e ype Frank-Wolfe (Frank e Wolfe, 956) ne son plus aapées. D auan plus que le problème affecaon ynamque ans un réseau mulmoal basé sur les moèles e smulaon es reconnu comme rès ffcle à résoure. Les éues exsanes on ulsé es heursques pour obenr es soluons approchées. Pour cela, eux méhoes e résoluon son proposées : l approche basée sur l ACO en scrésaon emporelle e l approche basée sur la méhoe e l Enrope Relave (Rubnsen, 999). L approche e l ACO s appue sur la scrésaon emporelle e phéromones représenan la qualé emporelle es chemns. Cee nformaon orene les usagers à ulser les melleurs chemns en cas e congeson. L avanage e cee approche rése sur le fa qu elle fa émerger le chox es usagers ans un sysème srbué e perme éuer fférenes sraéges e communcaons enre usagers-usagers ou usagers-envronnemen. Cepenan, la concepon e l algorhme es heursque e nécesse e manpuler pluseurs paramères. La euxème méhoe es basée sur la méhoe e l Enrope Relave. L ée orgnale es e consérer que l éa équlbre u réseau es un évènemen rare parm ous les éas possbles u réseau. Cee méhoe es ssue e méhoes e smulaon pour esmer la probablé évènemens rares ans un sysème sochasque. Enfn, es éues comparaves avec l approche u sysème ynamque (Smh, 979) son exposées. Le chapre 4 propose un moèle macroscopque u premer orre basé sur la scrésaon Lagrangenne permean e représener les rajecores e véhcules ans l espace e ans le emps. Ce moèle regroupe les véhcules en paques e écr leurs mouvemens. La moélsaon e l nersecon es basée sur le concep offre e e emane (Lebacque, 996) on eux moèles seron sngués : moèle u vergen e moèle u convergen. L avanage u moèle e paques rése sur le fa qu l réu consérablemen le emps e calcul pour la smulaon ans un gran réseau. Le chapre 5 propose un moèle ynamque acvés ans un réseau mulmoal. Ce 2

18 moèle smule le chox e esnaons, e chaîne e moes e ranspor, e emps e épar e nérares penan 24 heures. Le chox e écson es basé sur le concep e la maxmsaon e la valeur économque reenue provenan e la réalsaon u programme acvés e l nvu. L objecf es éuer l affecaon ynamque ans le réseau mulmoal basée sur l enchaînemen es acvés e es éplacemens. La moélsaon ynamque es sysèmes e ranspor mulmoaux es basée sur l approche mul-agen qu perme e moélser les neracons enre fférens agens (usagers, véhcules e opéraeurs ec.) e évenuellemen analyser l mpac approvsonnemen u sysème nformaon es voyageurs. La méhoe e résoluon u problème équlbre es usagers es basée sur la méhoe e l Enrope Relave proposée ans le chapre 3. Le chapre 6 présene la synhèse es résulas obenus e cee hèse ans que les perspecves e recherche. Cee hèse a onné leu à la présenaon es arcles suvans ans es conférences nernaonales suvanes : Congrès Inernaonaux. T.-Y. Ma, J.P. Lebacque. A ynamc packe-base mul-agen approach for large scale mulmoal nework smulaon. h Inernaonal Conference on Applcaon of Avance Technologes n Transporaon (AATT8) ma 28, Ahens Greece. 2. T.-Y. Ma, J.P. Lebacque. A cross enropy base mul-agen approach o raffc assgnmen problems. Proceengs of he Traffc an Granular Flow (TGF7), 2-22 Jun 27, Orsay, France. 3. T.-Y. Ma, J.P. Lebacque. A mul-agen approach o ynamc raffc assgnmen base on acvy. Proceengs of he sxh Trennal Symposum on Transporaon Analyss (TRISTAN VI), -5 Jun 27, Phuke Islan, Thalan. 4. T.-Y. Ma, J.P. Lebacque. Moelng acvy choce srbuon an roa choce behavour on a nework wh se consrans. Proceengs of he h Euro Workng Group on Transporaon (EWGT) Sepember 26, Bar, Iale. Workshops T.-Y. Ma, J.P. Lebacque. A ynamc packe-base approach for raffc flow smulaon an ynamc raffc assgnmen. Workshop of mahemacal moels of raffc flow. 28 ocobre - novembre 27, Lumny, Marselle. 3

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20 Chapre L éa e l ar. Inroucon La geson es nfrasrucures e ranspor urban s néresse e plus en plus à la coornaon enre fférens moes e ranspor. D une par, le éplacemen moorsé génère es effes négafs en erme e congeson e e égraaon e l envronnemen, ce qu enraîne le éveloppemen e sysèmes e ranspor collecf. La geson ou programmaon es sysèmes e ranspor mulmoaux a beson analyser l mpac es mesures sur l ensemble e sysèmes e ranspor permean e eser e e chosr les melleures sraéges e geson. D aure par, grâce à l évoluon es servces nformaon u rafc fourn aux voyageurs es nformaons en emps réel leur permean opmser leur éplacemen en cas e congeson. Ces élémens renen la geson es éplacemens complquée e nécessen e nouveaux ouls e prévson u éplacemen es voyageurs ans les sysèmes e ranspor mulmoaux. Face à ces nouveaux enjeux, les méhoes raonnelles e prévson u éplacemen, e.g. le moèle à quare éapes (généraon, srbuon, chox e moe e affecaon), ne permeen pas e raer ces besons u fa qu elles son es méhoes macroscopques qu ne permeen pas e moélser le chox nvuel es usagers. Par alleurs, ces méhoes néglgen le len enre la moblé e l ulsaon u sol. Tros éfaus prncpaux es moèles raonnels son (Kamura, 996) : () L absence e len avec les acvés : la emane e éplacemen es érvée u beson e réalsaon acvés. Le changemen u programme acvés un nvu enraîne sa mofcaon u chox en erme e éplacemen. (2) L absence e la menson u emps : le moèle à quare éapes es un moèle saque qu ne rae pas la ynamque u éplacemen ans le réseau. Or, face à la varaon e la emane emporelle, l évaluaon es mesures e geson nécesse analyser l neracon enre la emane e l offre u sysème au cours une journée ou un jour à l aure. (3) L absence u raemen e l enchaînemen es éplacemens : u pon e vue comporemenal, lorsqu un nvu pren une écson en erme e éplacemen, l ne consère pas qu un seul raje, mas l ensemble es rajes combnés. L objecf es e mnmser le coû oal e cee chaîne e éplacemens. En effe, la emane e éplacemen es érvée e la réalsaon es acvés. La moélsaon e la emane o prenre en compe le len avec la réalsaon es acvés. L approche par les acvés vse à élargr le champ éue vers la programmaon enchaînemen es éplacemens e es acvés. La écson u chox concerne le chox acvés, e moes e ranspor, e esnaons, e emps e épar, ec. Les ros prncpales rasons qu on ms en évence le éveloppemen es moèles acvés son : () L élargssemen u champ éue en permean analyser la emane e éplacemen ans une péroe plus longue e évaluer la ynamque u rafc ans le réseau

21 (2) L améloraon e l évaluaon es mesures lées aux acvés e à l ulsaon u sol. (3) La proposon un care analyse plus comple que celu basé sur un raje permean e raer l enchaînemen es acvés e es éplacemens. Comme l approche acvés en à moélser l enchaînemen es acvés e es éplacemens, le problème raé es rès large e confroné aux ffculés suvanes : () Le manque e onnées éallées sur l enchaînemen es acvés e es éplacemens. Par exemple, une chaîne acvés e e éplacemens quoens observés penan 24 heures exge es onnées rès larges sur les ypes acvés, les esnaons acvés, les heures e épar, les heures arrvée, les moes e ranspor, les chox nérares, les caracérsques socoéconomques, les programmes acvés e aures conranes spaales, emporelles ec. Le recuel e onnées sur les acvés es souven coûeux. L applcaon s es praquée ans les pays anglo-saxons e la France n a que quelques éues sur ce hème (Bonnel, 2). (2) Le manque e méhoes e moélsaon sur la ynamque e l enchaînemen es acvés û à la complexé u problème lée à la programmaon es acvés e es éplacemens. L objecf e cee hèse es e proposer un moèle ynamque permean e smuler l enchaînemen es acvés e es éplacemens. Nous nous néressons parculèremen aux méhoes ssues e sysème mul-agen (SMA) e orenées sur l auo-organsaon. Dans ce chapre, nous allons exposer une éue bblographque sur les hèmes suvans :. les éues e l approche basée sur les acvés ; 2. la moélsaon SMA ; 3. les méhoes agrégaon ans un sysème complexe ; 4. l affecaon u rafc ; 5. la moélsaon e sysèmes e ranspors mulmoaux. 2. Analyses e la emane basée sur les acvés L analyse e la emane e éplacemen basée sur les acvés es consérée comme une méhoe e rosème généraon e se présene comme une alernave au «moèle à quare éapes» (Pe, 23). Bonnel (Bonnel, 2) a nqué que la rple crse (fnancemen, congeson, e envronnemen) o pousser la polque à mere en oeuvre «une melleure complémenaré e geson es moes e ranspor e une régulaon e la emane e éplacemen». Ces besons polques nécessen un nouvel oul analyse permean éuer les neracons ssues u sysème acvés socoéconomques e e l offre es ranspors mulmoaux. Ce nouveau regar évoque un éf mporan sur le recuel e onnées e la méhoologe en erme e moélsaon un sysème complexe. Ben que ces problémaques aen éé évoquées ès les années 7, l n y a pas eu e progrès remarquables penan ces années. Dans cee secon, nous aborons une revue sur l approche acvés. L accen es ms sur quare hèmes prncpaux qu son :. les héores e base ; 2. la programmaon es acvés e es éplacemens ; 3. la méhoe e moélsaon ; 4. la méhoe e recuel e onnées. Avan enrer ans le vf u suje, l fau éfnr les ermes essenels qu son ulsés pour l approche basée sur les acvés. Acvé : le erme acvé sgnfe une acvé socoéconomque praquée par un nvu

22 Le éplacemen es un moyen e se renre un pon à l aure pour ravaller, éuer, fare es courses, ec. Axhausen (Axhausen, 997) a proposé une éfnon formelle u erme «acvé» : «Une acvé es une acon prncpale effecuée ans un leu, la urée comprenan le emps 'aene avan le ébu e l'acvé réelle, elle es praquée seule ou avec le groupe concerné par cee acon prncpale» Cee éfnon élmne les acvés accompagnemen pour lmer le champ éue. Le ype acvés peu êre caégorsé en foncon e fférens mofs. La lse es ypes acvés représene les prncpales acvés socoéconomques praquées ans la ve quoenne. Programmaon es acvés : la programmaon es acvés consse à organser l ensemble es acvés personnelles sous conrane u buge e e la ressource, physque e socale. Concernan la urée e la programmaon, elle es rès varée. En général, l horzon u emps es répar en ros caégores :. re-planfcaon ans une journée en mofan les programmes es acvés en rason e conranes ou opporunés mprévues ; 2. planfcaon quoenne, en organsan les prncpales acvés en foncon e leur localsaon, la urée e le moe e ranspor ; 3. planfcaon par semane pour les acvés majeures. Chaîne 'acvés : une chaîne 'acvés écr l'orre es fférenes acvés réalsées un pon à un aure penan un nervalle e emps, commençan e fnssan au omcle, e.g. omcle-raval-omcle on le éplacemen se praque enre eux acvés consécuves. Paern acvés e e éplacemens (PAD) : Le PAD se représene comme une chaîne acvés e e éplacemens réalsés consécuvemen ans un ceran emps (e.g. un jour). Un PAD se compose e ypes acvé, e urée acvé, e esnaon acvé, ec. Ce PAD es synhéque e se sngue selon la caégore socoéconomque u ménage. 2.. Théores e base Les prncpales héores ulsées ans l éue u PAD en géographe, économe, psychologe e ranspor peuven se classer en eux caégores : héore mcroéconomque e héore e cognon. L objecf e ces héores consse à analyser le processus mplce e écson sur la programmaon/reprogrammaon es acvés Théores économques Le éveloppemen héorque e l approche acvés es apparu ans le omane e la géographe en 97. Deux naeurs Chapn (Chapn, 974) e Hagersan (Hagersan, 97) on éué les caracérsques e la formaon u PAD. Le PAD observé es l nersecon enre la emane es nvus e l offre u marché acvés. Les caracérsques es nvus e es ménages mposen es conranes sur le chox e ceranes acvés. La localsaon es acvés e leur horare ouverure mposen es opporunés e es conranes sur la programmaon es acvés. Le PAD es conséré comme un raje emporel e spaal assemblan fférenes acvés ans fférens leux - 6 -

23 avec fférens moes e ranspor. Un nvu programme ses acvés selon es crères mulples pour aenre cerans objecfs. Cepenan, la relaon enre ces faceurs nfluence e le PAD observé es rès complquée e la moélsaon u PAD s nscr ans un care saque. Recker e al. (Recker e al., 986a, 986b) on proposé un éveloppemen héorque e l approche acvé en élargssan les ravaux e Chapn e Hagersan. Ils on conséré que la formaon u PAD un nvu es éue u programme acvés u ménage qu mpose es conranes sur le programme acvés un nvu. D aures moèles acvés explquen le chox e esnaon en enan compe la srbuon es acvés. Chaque acvé nvuelle possèe une valeur brue (ulé) pour les consommaeurs. Dans les moèles e Koeng (975) e Cochrane (975), la valeur une acvé es subjecve sous conrane u nombre acvés aux esnaons. De plus, l occupaon une acvé n es pas raée e manère nvuelle e snce (Leuren, 25). Pour cela, le moèle accessblé aux acvés vacanes (AVA, Leuren, 999a,b) a éé proposé pour corrger ces éfaus. Nous allons présener les caracérsques u moèle AVA ans le chapre 2. En fa, la méhoe plus réponue pour moélser le PAD s appue sur la héore e l ulé. Un PAD observé es ssu e la maxmsaon e son ulé. La héore e l ulé suppose qu un nvu a la capacé parfae e snguer oues les alernaves ans l ensemble e ses chox. La héore e l ulé es souven crquée pusque la capacé e cognon humane es lmée (Keen, 23). Pour cela, la héore e la cognon répon meux au processus heursque e écson Théore e cognon Des éues ans le omane e la psychologe monren que la capacé cognve humane a ses lmes. Le processus e écson es écr e éermné par l ensemble es règles e écson éues es expérences es nvus. Hayes-Roh e Hayes-Roh (Hayes-Roh e Hayes-Roh, 979) son les premers à éuer le problème e la programmaon acvés basée sur la héore e la cognon. Ils on élaboré une expérence esnée à rer es règles ou es processus e écson pour la programmaon es acvés quoennes. Un oal e rene scénaros sur cnq sujes fférens a éé expérmené par les personnes nerrogées. Ils consèren que le processus e programmaon acvés es opporunse. Pour chaque pon e écson, un nvu propose es acons après l observaon e l envronnemen. Les écsons précéenes (connassances) e l observaon acuelle (problème) nfluencen le éveloppemen u programme acvés. Dans l éape nale u éveloppemen u programme acvés, l nvu se focalse sur la planfcaon. Il éabl un programme acvés vase, ensue l nvu mofe ce programme au nveau e l exécuon. Ans, une écson e nveau 'absracon nfluence la écson suvane en spécfan les acons à enreprenre. Une aure éue, menée par Vause (Vause, 997), a fférencé eux procéures générales ans le chox e écson basée sur les règles heursques :. la procéure e resrcon élmnan es alernaves ; 2. la procéure e sélecon éermnan le chox alernaves. Pour la premère, un nvu ulse une varéé e sraéges e chox. Ben-Akva e Lerman (Ben-Akva e Lerman, 985) réperoren quare caégores e sraéges e chox :. la omnance : une alernave es omnane s elle es melleure pour au mons un arbu e neure pour ous les aures arbus ; 2. la sasfacon : la sélecon par es crères e sasfacon ; 3. les règles lexcographques : la sélecon e l alernave la - 7 -

24 plus aracve pour l'arbu le plus mporan ; 4. l ulé : chox une alernave avec l'ulé la plus élevée exprmée par la combnason es arbus. Ces sraéges e chox peuven varer selon la suaon. La héore e la cognon monre qu un nvu en à écomposer le problème e écson en une sére e sous-problèmes. Cepenan ans le processus e programmaon es acvés, l organsaon es chox un nvu sur ces sous-problèmes es encore nconnue. Vause (Vause, 997) a monré que ans le cas e écson plus complexe, es règles e écson nsuffsanes (les règles e base ne créen pas l orre oal es alernaves) e ncohérenes (l'orre préférenel es alernaves n es pas oujours compable) von engenrer es ffculés. Pour le cas où le chox e écson sera complqué (par exemple le chox une alernave au sen es plans éallés acvé), ce problème es ffcle à résoure. De plus, les processus pour obenr, valer e calbrer les règles e écson son essenelles e emanen es onnées éallées sur les arbus es acvés au sen un programme Programmaon es acvés e es éplacemens La programmaon es acvés éfn la planfcaon es acvés un nvu ans la menson spaale e emporelle. La héore comporemenale e programmaon es acvés es proposée ans es éues (Eema e al., 993 ; Joh e al., 2). De plus, es éues sur le processus e programmaon es acvés son présenées ans (Dohery e Mller, 997 ; Dohery e Axhausen, 999 ; Dohery, 2). Le processus e écson u programme acvés es essenel pour prévor le paern acvés-éplacemens. Cepenan ce processus e écson es e naure complexe e nobservable, le recuel e onnées sur le programme acvés éan ffcle. Or, avec les nouvelles méhoes e recuel e onnées, le recuel e onnées en erme acvés even accessble à l ae ornaeurs e e sysèmes nformaon géographque. Dohery e al. (Dohery e al., 2) on éué le processus e écson sur la programmaon es acvés basée sur es éues emprques. Le programme acvés es écé en eux nveaux : (). planfcaon es acvés ans l agena hebomaare ; (2). mofcaon. Le premer processus consse à oronner les acvés avan la réalsaon. Généralemen, ce programme peu se préparer une semane avan e se mofer au fur e à mesure selon la suaon acuelle. Le euxème consse à présener la mofcaon u programme acvés, qu pourra êre une mofcaon emporelle (par exemple, la urée, le emps e épar), spaale (par exemple, la localsaon acvés) e e moyens (e.g. moe e éplacemen ou nérare à empruner) selon les règles e écson es nvus. La écson ajouer ou e supprmer une acvé épen e leur proré ans l agena. Cee proré représene son mporance pour les éceurs. Elle es nfluencée par es arbus saques acvés e par es aspecs ynamques au momen e la écson. Une fos qu une acvé es ajouée ans l agena, la fenêre e emps pour cee acvé sera créée e fournra l ensemble es éals sur la réalsaon e cee acvé (moes e ranspor, leu acvé, ec.). Ils on éfn auss un processus e mofcaon ou e suppresson acvés ûe au confl provenan es événemens mprévus ou e la presson u emps. Ben que ce processus ynamque e programmaon es acvés a éé proposé, l applcaon réelle rese l obje e ravaux fuurs. Dans la secon suvane, es éues emprques e héorques sur le processus e la programmaon seron éuées

25 2.2.. Eues emprques Dans le bu éclarcr le processus e écson u programme acvés, Dohery e Mller (Dohery e Mller, 2) on conçu e ms en applcaon un nsrumen enquêe à l ae un programme nformaque, appelé CHASE (Compuerze Househol Acvy Scheulng Elcor), vsan à enregsrer es programmes acvés e es mofcaons (ajouan, mofan e supprman es acvés au sen e l agena acvés) ans une semane. Ses avanages son e favorser l enquêe en pluseurs jours e e facler la réponse es personnes nerrogées. Une enquêe a éé réalsée à l ae e CHASE conenan une pare poran sur es quesonnares aux personnes e une aure pare poran sur le recuel u programme acvés es aules u ménage (42 ménages, on 7 aules e 2 enfans) ans la vlle e Hamlon (au Canaa) penan une semane. Une aure applcaon e CHASE a éé réalsée à Aachen (en Allemagne) en 999 (Rnsfüser e al., 23). L objecf e l enquêe éa enregsrer les agenas acvés es ménages permean e présener oues les acvés un ménage, e connaîre le processus ajusemen e l agena, l enchaînemen es acvés e es règles e écson. Un moèle analyse u processus e programmaon es acvés u ménage basé sur cee enquêe a éé proposé (Dohery e Axhausen, 999). Il consse à écrre le processus général e programmaon es acvés par 4 sous-moules : la généraon e l agena, la généraon es acvés habuelles, la généraon u programme acvés e la reprogrammaon es acvés. Ce processus e écson résule u fa que l nvu génère les programmes acvés lu convenan le meux e les amélore au fur e à mesure. Le changemen u programme acvés se caracérse par le changemen e proré, le emps ou l espace acvés écé par es règles e écson es nvus. Alors que la proré acvé a éé consérée en an qu un faceur essenel ans le processus e programmaon es acvés, elle es ffcle à qualfer. Elle épen es caracérsques une acvé, e la préférence es nvus e e la flexblé u emps ou e l espace à réalser une acvé. Ces règles e écson peuven êre recuelles par es onnées enquêes emprques. Des nouvelles méhoes enquêe son en ran e se évelopper. Nous pouvons recenser l ulsaon un ornaeur e poche (Personal Dgal Asssans, PDA) afn amélorer les performances e CHASE (appelé EX-ACT survey, Rnsfüser e al. 23), le éveloppemen Inerne qu perme enquêer sur les acvés u ménage (Lee e al., 2), l ulsaon e sysèmes 'nformaon géographque (SIG) pour le psage e la localsaon es véhcules (Krez e al., 22). L éue emprque élaborée par Dohery e Mller (Dohery e Mller, 2) a perms exrare un ceran nombre e caracérsques néressanes :. l agena acvés es capable e écrre la plupar es ypes acvés réalsées (83%), seulemen 7% e nouveaux ypes acvés son ajoués ; 2. la mofcaon u programme acvés es repare par 79% ajusemen, 7% e mofcaon e 4% e suppresson ans une base e onnées on 5735 acvés e 2269 éplacemens on éé recensées. La mofcaon u conenu es acvés se fa prncpalemen sur le emps,.e. la urée, le ébu e la fn une acvé ; 3. la plupar es acvés réalsées comme prévu ans le programme acvés es envron 5% e la mofcaon es acvés s effecuen à fférens momens u emps on 6% son écées sur le momen. Des perspecves e recherche concernan les règles e écson, l aapaon, l apprenssage comporemenal e la formaon habue son es problémaques rès mporanes sur le mécansme e programme acvés (O Kelly e al. 23)

26 Planfcaon e cognon Dans cee secon, nous essaerons e réponre à la queson u ynamsme e écson sur le programme acvés va la scence e la cognon e e l nellgence arfcelle. La planfcaon humane es ffcle à moélser à cause e la complexé u problème. Des recherches ans la scence e la cognon monren que la foncon prncpale e la cognon humane consse à recuellr, socker e raer es nformaons exéreures pour aenre cerans objecfs (Wezel e Jorna, 2). L nellgence humane se rau par la capacé e planfcaon e e résoluon e problèmes. Du pon e vue un nvu, la planfcaon correspon au processus e résoluon e problèmes pour aenre ses objecfs. Des sraéges aopées ans le processus e planfcaon écrvan la manère on la séquence exécuon es âches es conçue, se classen en eux héores : hérarchque ou opporunse. La héore hérarchque suppose que es objecfs e planfcaon on une srucure hérarchque pour résoure les problèmes. Le processus e concrésaon objecfs perme e générer es acons pour résoure les problèmes. Cepenan, es expérences emprques on monré que la planfcaon s effecue e manère asynchrone e es éermnée par le conexe u problème au momen e l exécuon (Hayes-Roh e Hayes-Roh, 979). Or, en réalé la sraége e planfcaon aopée se sue enre les eux cas, c es à re que les nvus ulsen fférenes sraéges pour résoure fférens ypes e problèmes, conformémen à la fférence es nvus e es expérences accumulées. Une aure sraége e planfcaon humane, proposée par (Resbeck e Schank, 989), écr la planfcaon humane comme un processus aapaon, c es à re que les nvus cherchen es soluons basées sur leurs expérences smlares. Cee sraége reflèe que la planfcaon humane es un processus apprenssage e aapaon qu se écompose en pluseurs éapes séquenelles : éablr les objecfs, chercher les objecfs smlares e résolus, chercher es plans exsans, aaper ces plans, enregsrer les plans ulsés. Cee sraége explque les comporemens habuels nus par leurs expérences (Aars e al., 997 ; Chen e al., 24). Pluseurs applcaons ssues e cee sraége vsan à smuler le processus e programmaon es acvés e es éplacemens en mleu urban on éé réalsées (TRANSIMS, 23 ; Raney e al, 23) Méhoes e moélsaon Dans cee secon, nous présenons fférenes méhoes ulsées pour moélser le PAD. Les méhoes e moélsaon es PADs peuven êre classées en ros groupes : méhoes smulanées, méhoes séquenelles e méhoes basées sur les sysèmes mul-agen. Les méhoes smulanées raen le problème selon un care e maxmsaon ulé en écrvan les PADs par es arbus acvés. Les echnques ulsées son basées so sur la smulaon so sur es méhoes opmsaon mahémaque. Les méhoes séquenelles consèren que le processus e écson u PAD es heursque e épen u conexe. Le PAD es éu une séquence e écson éfne par un ensemble e règles e écson u ype «conon-acon». La rosème classe regroupe les méhoes qu raen le problème en smulan le comporemen e nombreux agens (sysèmes mul-agen). Un éa e l ar récen sur les méhoes e moélsaon u PAD a éé proposé ans l arcle e Tmmermans (Tmmermans, 22). D aures méhoes conssen à moélser la urée acvés, e le len enre les faceurs nfluence sur la généraon e PADs (Pas, 996 ; Golob, 23). - -

27 2.3.. Méhoes smulanées La méhoe smulanée moélse le PAD à parr e la héore e la maxmsaon ulé. Les PADs son écés e manère smulanée en supposan que chaque éceur a la capacé parfae e snguer les fférences enre chaque alernave u PAD. Un éceur chos un PAD ayan l ulé maxmale qu épen e son caracère socoéconomque e es acvés. Les acvés son classées selon les arbus es acvés. Les moèles les plus répanus son les moèles e chox scre (Bowman e Ben-Akva, 2 ; Wen e Koppelman, 999 ; Wang e Tmmermans, 2). D aures moèles basés sur le même concep ulé formulen le problème u PAD à parr e : () programmaon mahémaque (Recker, 995) ; (2) conranes e prsme (emps e localsaon acvé) (PCATS, Prsm-Consrane Acvy Travel Smulaor, Kamura e Fuj, 998) ; (3) moèles combnaores (Bha, 999). Ben que ces moèles soen basés sur la héore e la maxmsaon ulé, ls ne permeen pas e moélser la ynamque u programme acvés ûe aux conranes emporelles ou à es évènemens mprévus. Deuxèmemen, la capacé e cognon humane n es pas capable e snguer les fférences enre les 7 alernaves u PAD (e l orre e, Ben-Akva e Bowman, 998). De plus, le processus e écson es mplce ans ce ype e moèles Méhoes séquenelles La méhoe séquenelle corrge les éfaus e la précéene en explcan les éapes séquenelles e écson sur la formaon u PAD. Ces méhoes basées sur la héore e la cognon on nalemen éé éveloppées par Newell e Smon en 972 pour moélser le processus e résoluon e problèmes (Gärlng e al., 994). Le moèle u processus e calcul (compuaonal process moel, CPM) spécfe es règles e écson sous la forme e «conon-acon» forman un sysème e règles vsan à résoure les problèmes. Le CPM es conçu en s appuyan sur un moèle e cognon humane. Par exemple, ans le moèle SCHEDULER (Gollege e al., 994), le moèle e cognon es composé e quare élémens : un sysème envronnemen, un sysème acquson e l nformaon, un sysème e mémore e un processus e programmaon. La généraon es règles e écson es sockée ans le sysème e mémore qu ser e base e connassance pour proure une acon plus aapée à la suaon. Le moèle CPM s appue sur la capacé mparfae e cognon e sur l aapablé u comporemen u éceur. Cela ren le moèle CPM plus réalse. De nombreux moèles u ype CPM aen éé proposés, ls peuven se classer en eux caégores : () moèles basés sur la héore e l ulé ; (2) moèles basés sur es règles heursques (Arenze e Tmmermans, 24). Des moèles els que PCATS (Kamura e Fuj, 998), STARCHILD (Recker e al, 986a ; Recker e al, 986b), SMASH (Eema e al, 993) e Bha (Bha, 999) son basés sur la heore ulé pour chosr le programme acvés. Les moèles basés sur les règles e écson semblen plus rasonnables. Cepenan ls renconren auss es ffculés au nveau es onnées. Le CPM éu es règles e écson e ype «conon-acon» sur les onnées enquêe. Il fau une base e onnées assez mporane pour générer es règles e écson. Par exemple, ans l éue la plus complèe e la plus récene, les onnées es acvés sur 298 ménages on éé recuells pour éablr ce moèle (Albaross, Arenze e Tmmermans, 24). De plus, ans le processus e programmaon es acvés, la plupar es moèles CPMs on un processus - -

28 complexe e emanen mporans calculs pour générer le éal u programme acvés. La mofcaon ynamque u programme acvés basée sur es conranes emporelles ou spaales es auss la problémaque e l approche basée sur les acvés Méhoes e smulaon mul-agen La rosème méhoe s appue sur la smulaon orenée agen. L objecf consse à smuler le comporemen nvuel (agen) basé sur es règles e écson ans un réseau e ranspor. Le care e smulaon es composé e cnq pares (TRANSIM, MASm, Raney e al, 23) : () Généraon une populaon représenave : générer es nvus e es ménages représenafs basés sur es onnées émographques e socoéconomques. (2) Généraon es acvés (pour chaque ype e ménage e les membres assocés, générer un programme acvés) : La méhoe e généraon es acvés rese un suje e recherche acf pour l approche acvés. Les moèles les plus ulsés se basen sur la héore u chox scre. Par exemple, le moèle Log ou Log emboîé son es méhoes courammen ulsées pour moélser le chox scre. D aures méhoes on éé proposées ans la léraure, e.g. Reser (Reser, 24) a proposé une méhoe e généraon u programme acvés basé sur la marce OD. Charypar e Nagel (Charypar e Nagel, 23a) on proposé une méhoe basée sur un algorhme généque. (3) Chox e esnaon, e moe e nérare : en général, l orre e écson sur ces chox es supposé hérarchque. Dans le premer emps, le chox acvés à praquer es écé, ensue ce son le chox e la esnaon, u emps, u moe, e e l nérare. Le chox au nveau supéreur cononne le chox au nveau nféreur jusqu à ce que ous les caracères e la chaîne acvés e e éplacemens soen rempls. (4) Smulaon u rafc : lancer la smulaon basée sur es moèles u rafc (5) Programmaon/reprogrammaon es acvés : ce mécansme e réroacon reflèe l apprenssage par renforcemen es usagers. Pour chaque agen, l praque un programme acvés e enregsre son ulé. En se basan sur le moèle e mofcaon u programme acvés, l praque un aure programme e ans e sue. Balmer e al. (Balmer e al., 24) on analysé fférenes méhoes e reprogrammaon es acvés. Ils consèren le problème e reprogrammaon comme un problème apprenssage par renforcemen ans un envronnemen sochasque. Un agen exerce le chox e écson selon une probablé e chox épenan e la performance exécuon e l acon sous la conon acuelle. La méhoe Q-learnng a éé aopée pour moélser le processus apprenssage u melleur programme acvés (Charypar e Nagel, 23b). Cepenan, cee méhoe ne conven pas pour es problèmes on le omane e recherche es rès large. D aure méhoes comme le plan menal basé sur es réseaux bayésens (Arenze e Tmmermans, 25), l algorhme généque (Charypar e Nagel, 23a) ou l apprenssage par renforcemen basé sur les règles e écson «conon-acon» (Arenze e Tmmermans, 23) son es méhoes pour raer le problème e reprogrammaon es acvés

29 2.4. Méhoes e recuel e onnées Axhausen (Axhausen, 997) a monré le beson e onnées pour moélser la programmaon es acvés à cour erme (journaler ou hebomaare). Ces onnées ne peuven pas êre récupérées par l enquêe raonnelle sur la moblé es nvus. De ce fa, l fau recenser les nformaons qu son ssues u programme acvés, es règles e écson sur la mofcaon u programme acvés ec. L enquêe sur l emplo u emps es nvus consse à enregsrer oues les acvés réalsées ans une péroe onnée avec ous les éals assocés. Ce ype enquêe es coûeux e exge beaucoup e emps pour les personnes qu remplssen le quesonnare ans que pour les chercheurs qu raen les onnées. Cepenan, à parr e 98, grâce aux progrès nformaques, la méhoe raonnelle avec paper e crayon es remplacée par la méhoe ae à l nformaque (compuer-assse aa collecon, CADAC). L avanage e cee méhoe perme à la fos e réure la charge es personnes nerrogées e es chercheurs, e amélorer la qualé es onnées. Cee méhoe perme auss e ravaller avec le sysème e posonnemen global qu enregsre les posons spaales es nvus. La méhoe consse à ulser un programme nformaque 'nervew qu présene les quesons à l écran. Les réponses son enregsrées mméaemen e les ncohérences peuven êre égalemen éecées par le programme qu nforme les personnes en vue e les corrger. De cee manère, la qualé es onnées es amélorée. Les nformaons recuelles son flexbles, y comprs oues les nformaons éallées sur les acvés (par exemple, quelle acvé, l heure e ébu e e fn, ans quel orre, la fréquence, la urée, par quel moe e le emps e éplacemen, ec.). Les ypes acvés, l'nervalle e emps peuven êre fxes ou varables selon le programme conçu. Des agences gouvernemenales aux Eas-Uns e en Europe ans que es socéés 'éue e marché en Europe ulsen ces méhoes e collece e onnées epus les années 98 (Kalfs e Sars, 997). Par exemple, Socomerc Research Founaon aux Pays-Bas a conçu un agena élecronque pour l éue emplo u emps es nvus. Un oal e 368 acvés (prncpales e seconares) a éé enregsré en réponan aux quesons srucurées hérarchquemen. D abor, la personne nerrogée o chosr une caégore acvés (par exemple, au omcle, en ehors u omcle, éplacemen) e onner ensue plus e éals. Les quesons suvanes ncluen es éals sur la escrpon es acvés, le emps, le senmen (apprécaon), les acvés seconares. En praque, la composon échanllons o refléer l'emplo u emps es acvés ans la populaon. Pour cela, la alle e l échanllon o êre représenave. Les nvus e les aes pour lesquelles les quesonnares son rempls ans le ménage oven êre choss au hasar ou selon une méhoe e probablé (Kalon, 985). Une aure éue basée sur l agena élecronque es effecuée par Eema e al. (Eema e al., 994). Elle combne l agena élecronque avec les onnées u sysème e posonnemen global (Drajer e al., 998), l enquêe sur es véhcules équpés («nsrumene vehcle sues», Wolf e al., 999), e l expérence neracve ans la réalé vruelle («neracve compuer expermens n vrual realy», Tan e al. 2). D aures enquêes plus récenes on éé réalsées, par exemple, l enquêe sur la programmaon es acvés e 27 ménages basée sur l ornaeur porable à Torono (Dohery, 23) e l enquêe fae à la man sur la programmaon es acvés e 3 nvus à Dormun («han-hel acvy scheulng écson process survey», Rnsfüser e al. 23)

30 3. Méhoes basées sur les Sysèmes Mul-Agens Le omane es Sysèmes Mul-Agens es un hème rès acf ans l Inellgence Arfcelle Dsrbuée e le géne logcel. La concepon es SMAs es auss applquée ans aures omanes scenfques comme la physque e la bologe. Un SMA es un ensemble agens auonomes, sués ans un envronnemen, e neragssan enre eux (coopéraon, concurrence e communcaon) e avec l envronnemen. Le concep «auonome» consse à écrre les agens comme es enés auonomes flexbles, capables e s aaper à leur envronnemen pour aenre cerans objecfs. Le paragme agen proven, une par, e l nellgence arfcelle srbuée, aure par, e la ve arfcelle. Hsorquemen, la recherche es sysèmes mul-agens es paru au cours es années 8. Généralemen, un agen es so cognf, ayan une représenaon nerne complexe permean avor un comporemen nellgen el que le rasonnemen e l apprenssage, so réacf, posséan les caracérsques smples permean es acons selon es smul e l envronnemen. En effe, la éfnon e l agen épen u omane applcaons. Dans le omane e l Inellgence Arfcelle Dsrbuée, un agen es éfn comme un sysème nformaque sué ans un envronnemen, capable e réalser ceranes acons e manère auonome e aapave afn aenre cerans objecfs. Le sysème mul-agen es conçu suvan une srucure srbuée sans avor un conrôle cenral u sysème. Les hèmes éues concernan les neracons, négocaons, e communcaons proposan fférens schémas (agens-agens ou agens-human). Ans, fférens formalsmes e communcaons e es Agen Communcaon Langages (ACL) son proposés concernan la normalsaon es langages e communcaon enre les logcels ou les nerfaces agens-humans ans un envronnemen srbué (ex. Inerne). Dans le omane e la bologe, e la physque ou e la chme, l agen peu êre éfn comme un nvu auonome capable e réagr à ceranes acons smples selon es règles physques ou comporemenales. Le sysème mul-agen es composé e nombreux agens smples, homogènes ou héérogènes qu son capables neragr enre eux e sur l envronnemen. La complexé es agens e es neracons peu varer selon l objecf e la moélsaon. Généralemen, les comporemens es agens physques ou chmques son écrs par es équaons fférenelles ssues es moèles ou héores es applcaons. Nore objecf e recherche es éablr un moèle basé sur le concep es SMAs permean e smuler les comporemens e parcpaon aux acvés es agens (voyageurs) ans un sysème complexe. Les agens réacfs convennen meux à nore problémaque pusque pour un nombre mporan agens, une archecure nerne complexe enraîne une exploson u emps exécuon e la smulaon. Pour que la consrucon un el sysème so fasable, nous meons l accen sur les éues es SMA basés sur les agens réacfs. Dans la secon suvane, nous exposons les caracérsques es SMAs, la représenaon nerne es agens réacfs, le schéma e communcaon, les plaes-formes e éveloppemen e les applcaons es SMAs ans les omanes e ranspor. 3.. Caracérsques es SMA Les caracérsques es SMAs provennen es neracons enre les agens e - 4 -

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