La modélisation des déplacements : Qu est ce qu un modèle, pour qui et pourquoi?

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1 Les Modèles multimodaux des déplacements : enjeux, outils et expériences territoriales 13 février 2014, COTITA, CEREMA, Direction Territoriale Méditerranée La modélisation des déplacements : Qu est ce qu un modèle, pour qui et pourquoi? Patrick Bonnel Laboratoire d Economie des Transports ENTPE Patrick.bonnel@entpe.fr

2 Plan de l intervention Pourquoi modéliser : objectifs Qu est-ce qu un modèle : une représentation simplifiée Les étapes de la construction d un modèle Perspectives d évolution Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 2

3 Pourquoi modéliser Coût important des investissements (10% des investissements de la nation, valeur ajoutée de la branche transport : 4 à 5% du PIB, partenariat public/privé) Délais d études, de construction importants (de quelques années à 10 ans et +) Durée de vie des investissements (durée pour évaluation, amortissement, structuration des réseaux : de 30 ans à plus d un siècle ) Anticipation des évolutions, des dysfonctionnements (rupture de tendances : ex modèle QUINQUIN de financement des TC) Transports concourent au développement économique et social (forte corrélation entre évolution des transports et du PIB, mais attention au mythe des «effets structurants») Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 3

4 Objectifs principaux Fonctionnement, exploitation des réseaux Dimensionnement d infrastructure ou de projet Evaluation de projet Planification, orientation stratégique Appliquée à Des horizons temporels allant du court terme au long terme Des terrains d études variés : international, national urbain, local Des objets d études variés : personnes, marchandises ; urbain, interurbain ; axes, réseau ; par mode de transport La multiplicité des objectifs nécessite une multiplicité d outils : quelle structuration pour la modélisation? Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 4

5 Qu est-ce qu un modèle? Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité destinée à mieux la comprendre ou à agir sur elle (Guitton, 1964) Il n y a pas de modèle sans objectifs car on ne construit pas d outil dont on ne saurait pas à quoi il pourrait servir (Legay, 1990) Essentially, all models are wrong, but some are useful, (Box, 1987) Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité Un modèle est un outil dont le champ d application est limité Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 5

6 Les étapes de la simplification d un modèle Construction du modèle théorique Choix des variables d entrée (offre, tarification, motorisation, localisation ) Choix des variables de sortie (part modale, vitesse, émission polluants, niveau pollution, équité sociale ) Choix des relations entre variables Formalisation mathématique (loi de génération, choix du mode ) Calage Construction du modèle théorique : Y = f(x), mais f non définie Formalisation (choix de f) : Y = ax + b Calage (détermination de a et b) : a = 1, b = 2 Comme il y a simplification, quelle opérationnalité pour le modèle? (= capacité à atteindre les objectifs) Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 6

7 Conditions de l opérationnalité d un modèle Pertinence : les variables et les relations choisies doivent expliquer l objet d étude Cohérence d objectifs interne : pas de contradiction interne Mesurabilité : les variables et les relations doivent être mesurables Ces conditions sont nécessaires et suffisantes Mais sont contradictoires Ex : revenu Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 7

8 Problématique des modèles Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 8

9 Procédure de prévision Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 9

10 Outils techniques et échelles spatiotemporelles de modélisation Quartier Zone Court terme < 5 ans -A- Interaction négligeable outil léger (modèle analogique élasticité Moyen terme 5 à 15 ans -B- -A-B- -B- Prise en compte partielle des interactions (modèle à 4 étapes) Long terme > 15 ans -B-C- Agglomération -B- -B-C- -C- Les interactions sont prépondérantes pour l avenir modèle stratégique Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPEB 10

11 Court terme (groupe A) Interactions faibles Sous systèmes localisation et transport = isolats considérés comme exogène sous-système sous-système des localisations des transports sous-système des relations sociales Modèle analogique - élasticité Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 11

12 Moyen terme (groupe B) Prise en compte partielle des interactions entre les sous-systèmes urbains Modèle à quatre étapes Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 12

13 Long terme (groupe C) Les interactions entre les sous-systèmes urbains sont prépondérantes Modèle stratégique ou transport - urbanisme Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 13

14 Structure modèles à quatre étapes, génération choix déplacement Pour chaque zone : Émission : fonction (population, motorisation ) Attraction : fonction (emplois, activités ) Distribution E M IS MATRICE O-D T ij ATTRACTION Aj S I O N Ei Génération Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 14

15 Structure des modèles à 4 étapes, distribution choix destination 1 1 Génération A E 2 1 A 1 T 12 T 21 E E 3 A 3 Distribution T13 T 31 2 T T 32 Modèle gravitaire Distribution MATRICE O-D T ij ATTRACTION Aj E M IS S I O N Ei Génération Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 15

16 Structure des modèles à 4 étapes répartition modale choix du mode Modèle logit : fonction d utilité (temps généralisés, motorisation, stationnement, données individuelles ) Matrice O-D Matrice VP Matrice TC Matrice MAP Matrice Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 16

17 Structure des modèles à 4 étapes affectation choix de l itinéraire choix heure de départ Matrice VP Heure de pointe + trafic échange et transit + marchandises en ville affectation sur le réseau = choix itinéraire, charge sur les réseaux et donc matrice de temps généralisé VP Matrice TC affectation sur le réseau = choix itinéraire charge sur les lignes matrice temps généralisé TC Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 17

18 Matrices OD Structure des modèles à 4 étapes Réseaux VP et TC Affectation Temps généralisés VP et TC Génération Distribution Répartition modale bouclage Affectation Localisation Données socioéconomiques Temps généralisés Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 18

19 Quelles évolutions Développement des modèles multimodaux Développement des approches désagrégées (choix du mode, de la destination) Prise en compte des marchandises en ville Développement des bases de données spatialisées routière (géoroute, Navteq, google street view, open street maps ) et transports collectifs Développement des big data Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 19

20 Quelles évolutions big data Téléphonie mobile : matrice O-D Coyotte, TomTom : FCD (floating car data) : temps de parcours, matrice O-D Billettique : matrice O-D TC et montée/descente Capteurs bluetooth. Vers une construction automatique des réseaux et un calage plus fin? Patrick BONNEL, Laboratoire d Economie des Transports, ENTPE 20