CONCEPTS GENERIQUES POUR LA SUPERVISION DES RESEAUX MULTIMODAUX

CONCEPTS GENERIQUES POUR LA SUPERVISION DES RESEAUX MULTIMODAUX G. Scemama, Mustapha Tendjaoui, Olivier Carles INRETS_GRETIA

Principe de la supervision (1) Optimisation du triangle Homme/Système Système/Monde réel La thématique de la supervision s inscrit dans la considération conjointe (et non dissociable) des trois relations : L opérateur Le système Informatique Le monde réel

Définition(2) Niveau systémique L homme Supervision La machine Système de décision Décisions en conditions perturbées et non prévisibles Décisions en conditions normales et prévisibles Système d information communication avec les chauffeurs, les usagers Mise en forme et acquisition des données Système Opérant Processus de déplacement Le conducteur, l usager, le client Les objets physiques du monde réel (véhicules, stations, Feux, )

Domaine de l exploitation Niveau Stratégique Connaissance de la demande Connaissance des ressources Connaissance l environnement temps différé Élaboration de l offre PLAN de Transport temps réel Perturbations de la demande (planning, tableau de Marche, plan de feux) Adaptation de l offre Perturbations dans les ressources Perturbations de l environnement Niveau Opérationnel

Problématique : Constat Complexification du système de transport pour faire à face à l accroissement des déplacements et des perturbations (interdépendance au niveau spatial, temporel et modal) : Gestion intégrée, Intermodalité Inadaptation des systèmes pour le suivi, la prévision et l évaluation de la performance des réseaux (norme sur la qualité de service pour les TC, Plan de Déplacement Urbain) Niveau insuffisant des systèmes d exploitation du transport (élaboration d alarmes primaires, peu ou pas de décision). Besoin de systèmes capables de diagnostic élaboré et de compréhension des phénomènes Besoin de systèmes d aide à la décision pour adapter le plan de transport en tenant compte de diverses stratégies d exploitation Nécessité de prendre en compte une grande variété d utilisateurs (opérateur, conducteur, planificateur, décideur, voyageur)

Objectifs But : amélioration des systèmes d exploitation pris indépendamment et définition de nouvelles fonctions à valeur ajoutée par la combinaison des systèmes en interaction (Intermodalité) Proposition : modèle générique pour la supervision des réseaux de transport, approche multiservices (différents types d utilisateurs) (modèle de supervision applicable à n importe quel réseau de transport et adapté au monitoring de n importe quels variables ou indicateurs ) Domaine d application actuel : le transport urbain : exploitation du trafic du transport commun et de la voiture particulière Dans son principe applicable à d autres modes : l aérien, le fer,

Historique des travaux Sage/Claire supervision de la congestion du trafic routier (approche SBC temps réel) Saistos, Surveillance du trafic maritime (SBC temps réel) Gestion de flottes de transport de marchandises (approche PLC) Supervision du trafic aérien (approche RO+NeuroFlou) Satir : Aide à la décision dans le transport public (approche multi-agents) 4 thèses entre 1990-1999, 3 industrialisations Liens académiques avec Paris VI et Paris Dauphine : J.L. Laurière, B. Bouchon-Meunier (Paris VI), F. Fages (Paris VII Normale Suo.), S. Pinson (Paris Dauphine)

Architecture pour la supervision Opérateurs de transport Services (Quoi?) Structure Fonctions Réseaux et Diffusion (Comment?) Utilisateurs indicateurs multiples Temps réel Opérationnel Interprétation Prévision Ponctualité, Régularité, Demande, Service, Trafic, Intermodalité, Pollution, Main Courante Des événements Internet,Vocal, Fax, Teletext, Minitel, SMS, WAP, RDS, Synoptiques conducteur Trafi c VP Pour chaque indicateur : Supervision de 3 variables théorique observée, prévue Variable d état : (Normal, Inconnu, Anormal) Événements (Main courante) Modéle de données générique Indépendant des applications (SITP-VP) Accès Standard au modèle XML Diagnostic des perturbations Décision (logique, commande) Temps Différé Stratégique Observatoire Simulation Planification du trafic Information sur attentes et retards aux arrêts et sur l itinéraire Diagnostic du Réseau TC + VP Etats supervisés Retard bus et arrêts Perturbations retard & congestion, Evénements d exploitation Reporting Points Noirs des TC au regard de l indicateur Retard Moyen aux arrêts Perturbation + Evénement Déviation voyageur régulateur dispatcheur planificateur décideur Tableaux de bord

Structure : Modèle générique du réseau de transport 1. Modélisation par des graphes mathématiques labellisés (algorithme de résolution, modèle mathématique de transport) 2. Indépendance entre le réseau logique et sa représentation 3. Gestion de différents niveaux d abstraction (hiérarchisation fusion de réseaux) 4. Gestion des interactions entre réseaux par le biais d un graphe de support (interaction par les nœuds et par les arcs) u 1 Niveau 3 Niveau 2 Niveau 1 Niveau 0 u 2 u 3 1+2+3+ 5++ 1+2+3 1 1+2+3+5++ 2 v1 v2 v3 u 6*1+4*3*(5 +) 4 u 4*3 u 5+ u 3 6 u 1 4 u u 5 4 u 3 u 6*1 5 5+ 6+ u 2 u 2+ 6 Graphe VP v 1 v 2 u 5 b 2 b 1 u1 u2 u3 u4 u5 u6 SUPPORT v 3 u 4 b1 b2 Graphe Bus u 6

Cartographie du modèle Moyens et Unités de déplacement Ressources (matérielle et humaine) Modes Unités de déplacement (voyageurs, marchandises) Planning des ressources et des unités de déplacements Etiquettes Réseau Logique Graphe de déplacement (nœud, arc, opération de fusion) Graphe de support (interaction) Espace de représentation Indicateurs, états supervisés, événements Forme topologique et géographique (point, lien, face) : SIG Représentation géométrique 2D, 3D Composants graphiques : IHM

Diagramme UML (réseau logique) +est fusionne par 0..1 ArcDepl ArcDepl(ModeTransport m) +arcs incidents 0..* +extremites 2 NoeudDepl NoeudDepl(M odetransport m) +est fusionne par 0..1 {vérifie les conditions de fusion d'arcs} 0..* ObjetEtiquete _listeetiquettes Mode 0..* {vérifie les conditions de fusion de noeuds} +fusionne EnsembleArcDepl operateur +() operateur *() EnsembleNoeudDepl operateur +() +fusionne GrapheDepl +est associe 0..* GrapheSupport

Diagramme UML (Moyens et Unités de déplacement) +fait appel à 1..* Ressource +utilisé par 0..* Planning +transporte 0..* UniteDeplacement ObjetEtiquete +transporté par 0..1 EntiteMobileAutonome EntiteNonAutonome +accepte 0..* Vehicule +mode Corps Marchandise ModeTransport RessourceMaterielle Voyageur RessourceHumaine { mode = PIETON } { transporte : ObjetPersonnel } +collabore avec 0..* TC VP PI ETON PersonnelEquipage Conducteur BUS METRO AVION TAXI VO ITU RE PRIVEE

Les Fonctions de la supervision Temps réel Niveau Interprétation et Prévision : Suivi des indicateurs (réalisés, théoriques et prévus) et des événements d exploitation au niveau temps réel et différé (réponse à l exigence de suivi et prévision de la performance des réseaux) Niveau Diagnostic : Modèle spatio-temporel de la perturbation corrélant les états de fonctionnement anormaux du réseau et les événements (réponse à l exigence du suivi et de compréhension des perturbations) Niveau Décision : réponses aux perturbations en terme d actions de régulation et d intervention par les opérateurs en relation avec les événements) (réponse à l exigence de l aide à la décision en cas de perturbation) Temps différé Niveau Analyse stratégique : analyse corrélative des indicateurs, états, perturbations, événements, interventions, action de régulation) (réponse à l exigence d évaluation de la performance)

Interprétation :Indicateurs & Variables supervisées 1. Définition A chaque indicateur, on associe une variable théorique, une variable, observée, une variable prévue et une variable supervisée. La variable supervisée prend trois états (normal, anormal, inconnu) suivant l écart entre le réel et le théorique ou le prévu et le théorique 2. Propriétés Les indicateurs peuvent être acquis ou estimés. Pour des raisons de généricité, les définitions des indicateurs et de leurs méthodes de calculs sont supposées externes au système de supervision

1. Définition Interprétation & Evénements La gestion de l événementiel permet de connaître la sémantique de la perturbation Evénement(type, sous_type, auteur, Causes, Effets, Date_début, Date_fin, Lieu_début, Lieu_fin,.) 2. Arbre de causalité Evénement Opérateur Trafic VP Accident Evénement Diagnostic-Expert Congestion Evénement Opérateur Police Fermeture de voie Evénement Diagnostic-Expert Retard aux arrêts Evénement- Régulation Décision-Expert Favoriser axe de contournement Evénement-Régulation Opérateur Trafic Bus Déviation de la ligne Evénement- Intervention Opérateur VP Envoi des Secours

Diagnostic de l exploitation Cette fonction : Calcule des perturbations regroupant les entités du réseau associées à un état anormal (ex : tronçons saturés, train de bus, ens. d arrêts successifs servis trop en avance ou en retard,.) Génère automatiquement des «Evénements perturbations» (si la durée de la perturbation dépasse un certain délai ou concerne un grand nombre d entités) Relier les perturbations des divers réseaux par le biais du réseau intermodal de support décrivant les interactions (fonction à valeurs ajoutées) Méthodes : Raisonnement logique (système expert)

Aide à la décision Cette fonction décision permet de proposer au niveau logique des actions de régulation et même de les automatiser au niveau de commande dans certains cas Méthodes : raisonnement logique (système expert d aide à la décision, contraintes, ) Les actions d exploitation cherchent à adapter l offre de service en temps réel. Elles concernent les entités du modèle générique : les Graphes de déplacement (nœuds, arcs), les Ressources (agents/véhicules), les Unités de déplacement (voyageur, marchandise): (Demi-tour, Haut le pied, Parcours en descente, Injection, Remplacement d agent/véhicule, régulation des flux, des départs et des intervalles, information guidage). A chaque événement, l opérateur ou le système peuvent associer une action de régulation ou une intervention : A l événement «Non sortie de dépôt : agent manquant», Affecter un nouvel agent A l événement «Perturbation train de bus», Faire un Haut le pied à partir du terminus, ou un Demi-Tour A l événement «Perturbation-Congestion>, Favoriser l axe ou Retenir en Amont.

Cette fonction permet : Analyse stratégique : Observatoire & Apprentissage L évaluation de la performance de l exploitation La connaissance par la classification des perturbations et des événements qui se reproduisent au cours d une journée ou par type de jour d un mois, voire de l année Le bilan des actions entreprises et l élaboration des stratégies d action Méthode : raisonnement à partir de cas pour la classification et la reconnaissance des perturbations et des événements. N.B : Le suivi des variables supervisées permet de connaître : - temps passés en état anormal - importance de la perturbation : % (en longueur ou nombre) d entités en état anormal (ex : nombre total de bus, d arrêts, km de tronçon du réseau en état anormal) - importance de la perturbation pondérée par la demande : % d entités pondéré par la demande voyageur (si connue) (nombre de bus x charge du bus en état anormal,. - volume de la perturbation (cumul temporel du % d entités (nombre x heures de bus ou d arrêts en état anormal, km x heure de tronçons en état anormal

Approche Multi-services Services en fonction de différents usages et utilisateurs Services à valeur ajoutée quand on combine les flux informationnels et décisionnels relatifs à plusieurs opérateurs Méthodes : Définition des profils d utilisation et d utilisateurs Sélection des indicateurs et des variables à superviser Logique de ponctualité, régularité, de demande, de services (personnels, véhicules), de mobilité durable, Définition des niveaux d agrégation des variables et des réseaux Agrégation temporelle, spatiale et d entité des variables Fusion des réseaux Interaction de réseaux (réseaux mixtes)

Approche Multi-services (exemples) Service Gestion main courante (gestion des événements pour les opérateurs et dispatcheurs) Service Information voyageur (réseau macroscopique sur l information, indicateurs sur les attentes, les perturbations) Service Gestion des correspondances (réseau macroscopique des correspondances, indicateurs agrégés, événements) Service Diagnostic-Exploitation pour les opérateurs (réseau détaillé, indicateurs, événements, perturbations) Service suivi de l offre de service pour les opérateurs (planning des agents et des véhicules) Service Diagnostic suivi marche des véhicules pour le conducteur (sousréseau d une ligne, indicateur heure d arrivée aux stations) Service Décision-Exploitation pour les opérateurs Service Analyse-Reporting pour les planificateurs et les responsables (points noirs relatifs aux indicateurs et réseaux sélectionnés) Service Tableau de bord pour les décideurs (indicateurs agrégés sur le réseau, monétarisation des coûts d exploitation

1. Tableau Main Courante : événement automatique, manuel Médiatisation de divers services 2. Synoptique : indicateurs retards des véhicules, vitesses sur les interarrêts, perturbation, Evénements Perturbation Evénement Déviation Evénement Départ non assuré 3. Suivi Marche des véhicules : Variables position théoriques et observées 3. Evolution des Indicateurs : Diagramme espace-temps

Médiatisation du Service de l observatoire des perturbations 4. Connaissance perturbations : Cartographie des points noirs & Statistiques des perturbations Media : technologie de l hypertexte et du média et vise sa consultation au sein de l entreprise (intranet) et à l extérieur (internet) vers d autres acteurs.