Du réel au modèle. sur les phénomènes reproductibles et les indicateurs calculables. Laboratoire Ingénierie Circulation Transports IFSTTAR /ENTPE

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1 Du réel au modèle impact des hypothèses de modélisation sur les phénomènes reproductibles et les indicateurs calculables Ch i ti B i Christine Buisson Laboratoire Ingénierie Circulation Transports IFSTTAR /ENTPE

2 Pourquoi simulation DYNAMIQUE? DE DEMAN H1 H2 H3 H1 H2 H3 CAPACITE CAPACITE Dès qu il y a de la congestion, il y a évolution La demande est généralement variable On cherche à prévoir des temps d attente, des longueurs de file d attente Il faut donc des modèles DYNAMIQUES

3 Plan Le modèle n est pas la réalité Les différentes étapes d une étude en simulation Premiers résultats d une enquête internationale sur Premiers résultats d une enquête internationale sur l utilisation de la simulation

4 Le modèle n est pas la réalité

5 Le modèle ne représente qu une partie de la réalité Pour construire un outil de simulation, On analyse la réalité d un phénomène physique, Plus particulièrement la partie de la réalité qui a un impact sur la réponse à la question posée Un outil de simulation est adapté à un ensemble restreint de questions Un outil de simulation est composé de plusieurs sous modèles Les sous modèles interagissent entre eux

6 Franchissement d un col 1 Impact de la création d un deuxième créneau de dépassement dans la montée d un col sur le temps perdu par les usagers véhicules légers (VL) derrière les poids lourds (PL)? Le modèle doit être capable de reproduire : La constitution de pelotons de VL derrière les PL Le dépassement d un PL par un PL Le dépassement d un PL par un VL Le comportement de rabattement des véhicules à la fin du créneau

7 Sur la partie de la réalité qu il représente, le modèle fait des hypothèses simplificatrices Les phénomènes sont représentés par des équations Ces équations ne prennent en compte que quelques variables d entrée

8 Franchissement d un col 2 Véhicule n+1 Position Vitesse Véhicule n Véhicule n 1 Véhicule n 2 Position Position Position Vitesse Vitesse Vitesse Typiquement, on ne considérera que le véhicule situé immédiatement devant le véhicule étudié

9 Les différents composants classiques d un modèle Modèle de poursuite (conduite en file) Modèles d intersections Carrefours urbains (feux, cédez le passage, giratoires) Carrefours autoroutiers (convergents, divergents) Modèles de changement de voie Modèle de répartition de la demande d une origine vers une destination sur les différents itinéraires i possibles en fonction de l évolution des temps de parcours

10 Le modèle est alimenté par des données Pour simuler la situation courante, il faut connaître les données actuelles Débits Temps passés Matrice Origine Destination (DYNAMIQUE) Configuration du réseau Régulations en place Pour simuler la situation future, il faut une estimation crédible des données correspondantes.

11 Franchissement d un col 3 Connaître les différentes demandes De véhicules légers De poids lourds Et pour chaque catégorie, les vitesses moyennes et les distributions Ainsi i que les accélérations des véhicules Décrire le réseau Pentes Position des créneaux

12 Les modèles comportent une partie d aléa Les données d entrée ne sont pas connues très précisément : distribution des caractéristiques individuelles Des phénomènes sont modélisés par un tirage aléatoire Ceci implique de faire plusieurs simulations avec différentes valeurs aléatoires d une même situation : REPLICATIONS

13 Franchissement d un col 4 Paramètres (agressivité des véhicules) Variables d entrée (vit, accel, TIV) Outil de simulation Variables de sortie (temps d attente)

14 Pour que la prédiction d un modèle soit crédible, Il faut montrer (au donneur d ordre) qu il est capable de reproduire assez fidèlement la réalité On collecte des données sur la situation actuelle On partage de jeu de données en deux parties Une partie Calibrage Une partie Validation Les erreurs doivent être comparables.

15 Les résultats d un modèle ne peuvent être utilisés de manière absolue Il faut définir les indicateurs pertinents pour la question posée Evaluer la précision avec laquelle on les estime Comparer la situation actuelle à la situation de projet Temps total d attente Sit tuation ac ctuelle Situ uation de projet Il existe des situations où l on ne peut trancher

16 Modèle, simulation, application Données locales Description situation future Intégration des données ss modèle Modèle numérique Outil de simulation Application Visualisation des sorties

17 Les treize étapes p d une étude en simulation réussie

18 Quatre étapes de définition de l étude 1. «Suis-je réellement obligé(e) d utiliser la simulation?» 2. «Quelles sont les questions posées? Quelles sont celles à ignorer?» Définition des indicateurs adaptés 3. Choisir le logiciel qui sera utilisé Un outil simple est toujours plus efficace Un outil déjà connu est toujours plus efficace L outil doit être capable de reproduire les phénomènes qui impactent la réponse cohérence de la question avec les hypothèses simplificatrices 4. Circonscrire l étude dans le temps et dans l espace L espace temps simulé doit contenir toute la congestion Définir l intégralité des alternatives à simuler

19 Cinq étapes de validation de la méthode 5. Recueillir les données d entrée nécessaires 6. Coder le réseau 7. Vérifier les sorties du logiciel pour repérer les erreurs de codage 8. Calibrer les paramètres du modèle sur la situation actuelle en utilisant la moitié des données disponibles 9. Valider la simulation sur la seconde partie des données de la situation actuelle 10. Définir finement les alternatives à la situation actuelle 10. Définir finement les alternatives à la situation actuelle (codage du réseau)

20 Trois étapes de simulation proprement dite 11. Simuler les alternatives 12. Analyser les résultats avec les indicateurs de qualité choisis : Existe-t-il une bonne alternative? Si oui, laquelle? Analyse généralement multicritère 13. Ecrire le rapport final

21 Premiers résultats d une enquête internationale sur l utilisation de la simulation

22 Multitude : Une action européenne Regroupant Italie, Allemagne, Royaume-Uni, Espagne, Pays-Bas, Grèce, Israël, Suède, Lituanie, France. Ayant pour objectif D améliorer l utilisation des outils de simulation dynamique En effectuant des recherches En étudiant les pratiques des utilisateurs En proposant des manuels de bonne pratique

23 Une enquête sur les pratiques ± 250 réponses 100% USERS PREFERENCES 90% 80% 70% 60% 50% 49% 40% 36% 30% 27% 20% 10% 0% 16% 10% 9% 9% 9% 8% 8% 5% 3% 3% 3% 3% 2% 2% 1%

24 Sur laquelle vous en saurez plus en Allant sur le site : eu

25 Une des prochaines étapes Est de réfléchir avec des utilisateurs directs de leurs pratiques Un groupe se réunira par pays Réunion en France en mai 2012 A suivre!

26 Conclusion Dans de nombreux cas, seule une étude en simulation dynamique peut fournir une réponse adéquate Congestion Interactions entre différents réseaux Interactions entre différents modes Eti Estimation de nuisances associées au trafic Il ne faut jamais Sous-estimer la difficulté de l étude Définition précise des scénarios Définition des indicateurs multiples nécessaires Mesures des données de la situation de référence Surestimer la précision des résultats

27 Trois objets et une dernière f