Contributions à la modélisation et la commande des réseaux de trafic routier

Contributions to modeling and control of road traffic networks

• Auteur / Autrice : Catalin Dimon
• Direction : Geneviève Dauphin-Tanguy, Dumitru Popescu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, génie informatique, traitement du signal et image
• Date : Soutenance le 24/02/2012
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille en cotutelle avec Universitatea politehnica (Bucarest)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS)
• Jury : Président / Présidente : Adina Magda Florea
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Borne, Nicolaï D. Christov, Dan Stefanoiu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mircea Ivanescu, Radu Emil Precup

Mots clés

Mots clés contrôlés

Routes

Capacité de circulation

Maîtrise statistique des processus

Analyse globale (mathématiques)

Graphes de lien

Commande numérique

Commande robuste

Modèles mathématiques

Circulation

Mots clés libres

Trafic routier

Approche macroscopique

Modélisation analytique

Bond graphs

Réseaux à compartiments

Commande numérique

Robustesse de la commande

Commande supervisée

Road traffic

Macroscopic approach

Analytical modeling

Bond graphs

Compartimental networks

Numerical control

Robust control

Supervisory control

Résumé

Les principaux objectifs de la thèse sont de proposer des modèles dynamiques pour décrire la circulation routière en adaptant des modèles de la mécanique des fluides et à partir de ces modèles de concevoir et mettre en œuvre des algorithmes de contrôle. La circulation routière est considérée comme un système complexe organisé dans une structure décentralisée à trois niveaux: au plus haut niveau il y a le réseau routier, décomposé, au niveau suivant, en objets routiers (tronçons et intersections), aussi décomposés, au dernier niveau, en éléments (segments) routiers.La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre présente les problèmes spécifiques aux réseaux de circulation routière, ainsi que des modèles et des algorithmes de contrôle trouvés dans la littérature. Le deuxième chapitre présente les principaux outils nécessaires pour décrire un modèle de trafic macroscopique et des façons pour représenter le flux de véhicules. Dans le troisième chapitre, des modèles dynamiques sont proposés pour différents segments et tronçons routiers. Le quatrième chapitre est consacré à la conception d’algorithmes pour le contrôle du trafic et l’optimisation de la circulation, y compris une analyse de robustesse pour évaluer la tolérance du système aux non-linéarités du modèle. Le cinquième chapitre présente une stratégie de contrôle pour le réseau routier, en utilisant la représentation par des modèles à compartiments et le concept de dynamique positive. Dans le dernier chapitre de la thèse, les contributions de l’auteur sont mises en évidence et quelques perspectives pour le développement ultérieur de la recherche sont présentées

The main objectives of this thesis are to propose dynamic models in order to describe road traffic by adapting models of fluid mechanics and based on these models to design and implement control algorithms. Road traffic is seen as a complex system organized in a decentralized structure. At the highest level of complexity there is the traffic network, considered as a part of a city’s road infrastructure. At the next level, the network is decomposed into traffic objects represented by road sections (streets) and intersections. At the last level of complexity there are the road segments that are parts of a road section.The thesis is organized into six chapters. The first chapter presents specific problems of road traffic networks, as well as control models and algorithms found in literature. The second chapter presents the main tools needed to describe a macroscopic traffic model, and some ways of representing the flow of vehicles. In the third chapter, dynamic models are proposed for different road segments and sections. The fourth chapter is devoted to designing algorithms for traffic control and optimization, including a robustness analysis to evaluate the system’s tolerance to model nonlinearities. The fifth chapter presents a control strategy for the road network, using the representation with compartmental models and the concept of positive dynamic. In the last chapter of the thesis, the author’s contributions are highlighted and some perspectives for further development of the research are presented