Modélisation autoroutière et congestion

Responsable de la thématique : Christine Buisson

Contributeurs : Aurélien Duret, Viktor Knoop

Objectifs : comprendre, quantifier et réduire la congestion autoroutière

La congestion autoroutière aux abords des villes représente 85% du temps perdu par les usagers. Ces usagers sont souvent des personnes dont les déplacements ont une origine (le lieu d’habitation) éloignée du centre ville. Les transports collectifs et les modes doux ne représentent donc pas, pour l’instant, une réelle alternative à la voiture particulière pour ce type de déplacements. Mieux comprendre la congestion pour mieux la maîtriser et ainsi réduire le gaspillage d’énergies fossiles est donc un objectif en accord avec les orientations du Grenelle de l’environnement.

Comprendre la congestion autoroutière

Mesure et modélisation

Le travail de compréhension passe par la modélisation et par l’analyse de données. En ce qui concerne la modélisation, nous utilisons les résultats obtenus par ailleurs [+] au laboratoire.

La relation fondamentale qui lie le débit en un point à la concentration sur la voie a fait l’objet d’une thèse [+] montrant les propriétés du régime congestionné. Nous avons par exemple utilisé les données du programme américain NGSim [+] pour caractériser la pente du diagramme fondamental en congestion. Cette pente est constante quelque soit la vitesse du flot (inférieure à 45 km/h) et on peut donc déduire que le diagramme fondamental est linéaire en congestion.

Le travail porte maintenant sur les hétérogénéités dans l’écoulement du flot : les changements de voie, les différences entre véhicules. Un des résultats est que lorsqu’on est dans un régime congestionné, les disparités inter individuelles n’ont pas d’impact au niveau macroscopique ([+]).

Nous souhaitons maintenant déterminer si oui ou non, ces hétérogénéités, sont à l’origine de l’apparition de la congestion. Nous avons pour cela besoin d’un ensemble de données autour de cette apparition. C’est la raison du projet MOCoPo qui permettra de recueillir de nombreuses données, exceptionnellement précises, sur la congestion, son apparition, son évolution spatio-temporelle, ainsi que sur ses conséquences en terme de pollution.

Au-delà, un travail sur la modélisation des changements de voies est en cours, à la fois pour enrichir les modèles et pour déterminer leur impact [+] en situation d'apparition de la congestion.

Simulation

Un modèle est la partie d’un outil de simulation qui permet de représenter de manière simplifiée (avec des hypothèses simplificatrices sous-jacentes) le fonctionnement du phénomène que l’on étudie. Dans un outil de simulation, il est accompagné d’un ensemble de développements informatiques : interfaces de saisie du réseau, de présentation des résultats…

Le groupe est impliqué dans l’animation d’un groupe d’utilisateurs de la simulation dans les différents CETE (Centres d’Etudes Techniques de l’Equipement) de France. Pour cela nous avons produit des notes sur la comparaison d’outils de simulation sur des cas-types.

Nous menons, en lien avec l’action COST TU 0903 et avec le cours d’AMT (Application des Modèles de Trafic [+]), des recherches sur le calage et la validation des outils de simulation. Les travaux concernent actuellement la quantification de l’écart entre simulation stochastique (problèmes de réplication) et observation expérimentale.

Par ailleurs, nous diffusons les bonnes pratiques de simulation lors de journées spécifiques telles que du 23 juin 2009 [+].

Modélisation simplifiée

Nous avons produit un ouvrage présentant en particulier l’utilisation des débits cumulés qui permettent de calculer simplement des temps de retard en congestion. Nous allons maintenant, avec l’équipe de recherche associée (ERA) du CETE de Lyon, « gestion durable des trafics », utiliser cette méthode pour tester hors ligne des stratégies de régulation du trafic sur des grands réseaux (vallée du Rhône).

Quantifier la congestion autoroutière

Les pratiques des exploitants pour connaître l’état de leur réseau sont très diverses. Vu le volume de données collectées chaque jour, il est courant d’utiliser des indicateurs synthétiques, qui agrègent plusieurs mesures, dans l’espace et/ou dans le temps. Ces indicateurs sont définis en adéquation avec une stratégie : par exemple si on cherche à diminuer la congestion, on s’intéressera au temps de parcours moyen, alors que si on s’intéresse à fiabiliser les temps de parcours, on s’intéressera à l’écart type des temps de parcours observés sur plusieurs jours successifs.
Il n’existe cependant pas de comparaison des qualités des différents indicateurs utilisés. Nous avons bâti un protocole de comparaison des indicateurs suivant diverses qualités (robustesse aux pannes, fiabilité, …) en partenariat avec la ZELT (Zone Expérimentale Laboratoire de Toulouse).

Réduire la congestion autoroutière

Le travail a porté sur la création d’un outil simple de calcul de l’impact sur la congestion de l’interdiction de doubler pour les poids lourds (disponible sur demande). Des interventions sont réalisées à la demande d’exploitants de la région sur la régulation des autoroutes et des nationales. L'objectif à terme de ces travaux est de proposer aux exploitants des autoroutes des outils d'aide au choix des stratégies de régulation, grâce à des modèles de simulation validés.

Collaborations

Quelques collègues et équipes :

[+] Soyoung AHN ;
[+] R. Eddie WILSON ;
[+] Jorge LAVAL ;


[+] Le groupe de l’Université Technologique de Delft ;

Participation aux travaux du comité AHB45 [+] du TRB [+] ; à l’action COST TU0903 sur le calibrage et la validation [+] au réseau d’excellence NEARCTIS [+]

En France, collaborations suivies en particulier avec la ZELT [+], avec le CETE de Lyon, avec la DIR Centre Est et avec le Conseil Général de l’Isère.

[dernière mise à jour : 29/10/2009]

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