Les outils de modélisation des déplacements: domaines et conditions d'emploi

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1 Les outils de modélisation des déplacements: domaines et conditions d'emploi Olivier RICHARD CETE Lyon / Département Mobilités Journée technique COTITA Ouest Ministère de l'écologie du Développement durable, et de l'energie

2 Le contexte de la modélisation Contexte général Panorama général des outils de modélisation La modélisation statique des déplacements Les grands principes et mise en œuvre Domaines d'applications La simulation dynamique du trafic Les grands principes et leur mise en œuvre Domaines d'application Conclusions Les points clés Sommaire : 2

3 Contexte général de la modélisation Les politiques de déplacements et d'aménagement du territoire face à de nouvelles contraintes : Raréfaction des fonds publics Enjeux liés à l'environnement Réchauffement climatique Péri-urbanisation Pollution atmosphérique Etc. Besoins d'évaluations a priori Besoins d'optimisation des projets 3

4 Modélisation? Représentation simplifiée d'une réalité généralement mise en œuvre par un logiciel informatique Données actuelles (sélection restreinte) Données futures Paramètres Modèle Calage Reconstitution situation actuelle Prévisions situation future 4

5 Panorama général des principaux modèles dans le domaine des déplacements Modélisation de l'occupation des sols (LUTI) Prévoir la localisation des habitants et des emplois Données Modélisation statique des déplacements Prévoir la demande de déplacements Modélisation des externalités Prévoir les émissions de polluants et de bruit Simulation dynamique du trafic Prévoir le fonctionnement des réseaux Outils et méthodes couramment utilisés Outils et méthodes plus récents Objets de la présentation 5

6 Les échelles d'application selon le type de modélisation Pays Région Agglomération Modélisation statique Horizons 0-30 ans Quartier Carrefour Simulation dynamique Horizons 0-20 ans 6

7 La modélisation statique des déplacements Faire des prévisions de trafic et de fonctionnement d'un réseau à un horizon d'étude donné pour un scénario d'évolution fixé : infrastructures, hypothèses socio-économiques, etc. La modélisation statique regroupe de nombreux modèles qui diffèrent selon les objectifs visés Modes représentés (VP, TC, PL, vélo, etc.) Périodes (heures de pointe, journée, week end, etc.) Horizons (court, moyen ou long terme) Échelle spatiale et type de territoire (urbain, interurbain, local, régional, national) Modèles multimodaux urbains : 4 étapes (J. Bougnol) Infrastructures en milieu inter-urbain (C. Coupé) 7

8 Les modèles multimodaux de déplacement en milieu urbain Données socio économiques et comportementales actuelles (enquêtes) Réseaux actuels Capacité, vitesse, type de voie Données socio économiques et comportementales futures (documents de planification, prospective) Réseaux futurs Paramètres Calage Modèle multimodal Trafic interne (modèle 4 étapes) Trafic échange / transit : autres méthodes Reconstitution situation actuelle (enquêtes, comptages) Prévisions situation future Les paramètres du modèle sont calés à partir des observations (enquêtes, comptages) puis le modèle peut être utilisé pour tester des scénarios 8

9 Les modèles mono-modaux de déplacement en milieu inter-urbains Matrices de déplacements observés (enquêtes) Réseaux actuels Capacité, vitesse, type de voie prospective Matrices de déplacements prévus Réseaux futurs Paramètres Calage Modèle d'affectation Reconstitution situation actuelle (comptages) Prévisions situation future Les paramètres du modèle sont calés à partir des observations (enquêtes, comptages) puis le modèle peut être utilisé pour tester des scénarios 9

10 Coûts et délais de réalisation d'un modèle d'agglomération Les coûts et les délais nécessaires à la réalisation d'un modèle dépendent de beaucoup d'éléments liés à la spécification du modèle. On donne des ordres de grandeur Recueils de données à l'échelle d'une agglomération : exemple de Grenoble : Enquête cordon : en 11 mois Enquête OD TC Urbain : en 3 mois Enquête OD TC non urbain : en 11 mois L'élaboration d'un modèle à 4 étapes nécessite préalablement une enquête ménages-déplacements. Elaboration du modèle multimodal : Grenoble : (sous-estimé) en 30 mois Bassin-Franco-Genevois : k (AMO) Toulouse : , Montbéliard : Chambéry : en 18 mois Les modèles inter-urbains sont généralement moins couteux 10

11 Pourquoi élaborer un modèle d'agglomération? Tester et quantifier, au delà d'un avis d'expert : des projets d'infrastructures : redistribution mono ou multimodale des flux... les conséquences de projets d'urbanisation sur les déplacements (SCOT...) des politiques de déplacements : stationnement, tarification, PDU etc. (sous réserve) des politiques d'exploitation des changements de comportement de mobilité Capitaliser les recueils de données de déplacements (offre et demande) Communiquer, entre techniciens et élus, entre structures, à travers une lecture partagée du fonctionnement de l'aire modélisée 11

12 Evaluer le domaine d'application pour chaque modèle (exemple franco-genevois) Tous les modèles ne répondent pas à toutes les questions! Type de problématique Projet recensé Infra VP Nouvelle voie Désenclavement routier du Chablais Pertine nce MMT macro micro Limite MMT o o Néant pour les infrastructures structurantes Infra TC Prolongement de TRAM Création d'un BHNS Agglo d' Annemasse CC du Genevois Meyrins-St Genis Poullly Pays de Gex o o Micro : selon le rapport zones / arrêts Pays de Gex RD 1005 o o La contrainte de capacité n'est pas pris en compte Travail en valeur relative Micro : selon le rapport zones / arrêts Création Fer Projet CEVA o o Politique transport Plan de déplacement Plan de mobilité du Pays de Gex o NC Approche trop partielle du stationnement Non prise en compte de l'offre Vélo Politique d'exploita tion Fin de la gratuité autoroutière Entre St Julien et Etrembières Péage urbain o Analyse en valeur relative o Analyse en valeur relative 12

13 Les points de vigilance de la modélisation Investissement financier et humain important Importance de la gouvernance et de l'implication de tous les partenaires Importance de la disponibilité et de la fiabilité des données Modélisation et pas reproduction exacte de la réalité Liée aux objectifs fixés au modèle (périmètre, période(s) de la journée, modes, zonage,...) Un modèle dépend des hypothèses d'évolution qu'on lui renseigne : mobilité, population et urbanisation, les hypothèses doivent être partagées et affichées Un modèle ne permet pas de prévoir des ruptures (mais peut permettre de tester leurs éventuelles conséquences) 13

14 La simulation dynamique du trafic «outil informatique permettant de modéliser dynamiquement l'écoulement du trafic multimodal sur un réseau» Les principales composantes : Écoulement du trafic sur une section Gestion des conflits / insertion Changement de files (modèles microscopiques) Trois niveaux de modélisation Macroscopique : le trafic est représenté comme un flux à partir de variables globales (débit, vitesse, concentration) Mésoscopique : le trafic est représenté par paquets de véhicules Microscopique : le trafic est représenté véhicule par véhicule 14

15 Exemple de visualisation: microscopique 15

16 Les modèles de simulation dynamique du trafic Matrice de demande actuelle Enquêtes, comptages Réseaux actuels Géométrie, vitesse, profil en travers Modèles statiques? Matrice de demande future (! dépend du réseau) Réseaux futurs Paramètres Calage Modèle dynamique d'écoulement Reconstitution situation actuelle comptages Prévisions situation future Les paramètres du modèle sont calés à partir des observations (enquêtes, comptages) puis le modèle peut être utilisé pour tester des scénarios 16

17 A quoi sert la simulation du trafic? Les études classiques : Dimensionnement / fonctionnement des aménagements (création, modification ou suppression) Évaluation des conséquences d'une modification de la demande Exemple : fonctionnement de la Rocade Est de Lyon un soir de match au futur Grand Stade Régulation du trafic VP / TC Carrefours à feux Pour optimiser la conception du projet Pour communiquer autour du projet (visualisations 3 D) 17

18 Exemple de visualisation 3D 18

19 A quoi sert la simulation du trafic? Les développements récents Simulation des externalités bruit / pollution Coupler le modèle de trafic avec des modèles d'émissions / propagation du bruit / polluants Couplage avec des modèles d'affectation Simulation à grande échelle Évacuation d'agglomération Régulation dynamique (cf présentation Aurélien Duret) Régulation d'accès Régulation de vitesse Interdiction de doubler aux poids lourds Toutes ces applications sont encore en phase de consolidation 19

20 Dimensionnement / fonctionnement : interface avec d'autres outils (1) : Girabase: capacité de giratoires Outil statique basé sur des formules empiriques Ne permet pas de prendre en compte l'interaction entre plusieurs carrefours Champs d'application Giratoires standards (taille, configuration) => Girabase Giratoires particuliers, interaction forte avec les autres carrefours => simulation dynamique 20

21 Dimensionnement / fonctionnement : interface avec d'autres outils (2): Calcul statique de capacité de carrefours à feux Basé sur des règles simples : la capacité est proportionnelle à la durée de vert par voie et au nombre de files, une voie écoule 1800 UVP par heure, prise en compte des mouvements gênants (TAG) Ne permet pas de prendre en compte l'interaction entre plusieurs carrefours Champs d'application Carrefours standards (taille, configuration) => Calcul statique Carrefours particuliers, interaction forte avec les autres carrefours, micro-régulation => simulation dynamique 21

22 Avantages et limites de la simulation dynamique + Modélisation des interactions spatiales, temporelles et intermodales + Outil de communication (3D...) + Souplesse de la modélisation - Sensibilité aux paramètres et aux données d'entrées - Risque d'oubli des conditions de validité devant la visualisation - Outil nécessitant une bonne pratique Une étude coûte entre 5 k et 100 k Sur des configurations simples : des outils classiques sont très performants et plus simples d'utilisation Sur des phénomènes spécifiques, possibilité de créer des outils ad hoc 22

23 Conclusions : les points clés de modélisation (I) Les méthodes de modélisation sont des outils d'évaluation pour l'aide à la décision et la conception Il n'y a pas d'outil universel Le choix de la méthode et des outils doit être effectué en fonction des objectifs de l'étude Le domaine d'applicabilité d'un modèle doit être évalué spécifiquement Tous les phénomènes ne sont pas modélisables Les modèles requièrent des compétences techniques et de nombreuses données (et donc du temps et de l'argent) 23

24 Conclusions : les points clés de modélisation (II) Deux éléments sont déterminants dans les résultats : les données d'entrées (hypothèses socioéconomiques, hypothèses d'évolution de la demande, etc.) Le soin apporté au calage et à la validation du modèle Un modèle est par principe basé sur une observation de l'existant et du passé : Il effectue des projections et ne peut donc pas prévoir de ruptures Il est basé sur de multiples hypothèses et simplifications et il faut garder en mémoire les limites 24

25 Merci de votre attention Olivier Richard Responsable de l'unité «évaluation des politiques et systèmes de déplacements» au CETE de Lyon Département Mobilités PCI Régulation dynamique des réseaux de Transport 25