Planification à long terme de réseaux d'aéroports, approche d'optimisation

Long-term planning of airport networks, an optimization approach

• Auteur / Autrice : Bachir Amadou
• Direction : Félix Mora-Camino, Mohamed Sbihi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et applications, Génie Industriel et Informatique
• Date : Soutenance le 29/04/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche ENAC (Toulouse ; 2019-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Petri, Réseaux de

Optimisation mathématique

Planification

Aéroports

Mots clés libres

Réseaux aéroportuaires

Planification à long terme

Optimisation

Programmation dynamique

Réseaux de Petri

Incertitude

Airport networks

Long-term planning

Optimization

Dynamic programming

Petri nets

Uncertainty

Résumé

Au cours des dernières décennies, avec l'ère de la mondialisation, le transport aérien a joué un rôle économique important en facilitant le transport des personnes et des marchandises entre les différentes parties du monde et vers les régions éloignées des pays. Les aéroports en tant que terminaux intermodaux sol / air constituent le segment terrestre du système de transport aérien. Des investissements soutenus sur de longues périodes de plusieurs décennies semblent essentiels pour maintenir ou développer les opérations aéroportuaires. Ces investissements sont en général coûteux et la planification des investissements aéroportuaires est une question importante aux niveaux local et national. L'objectif de cette thèse est de présenter une approche de planification à long terme des investissements de réseaux d'aéroports nationaux. Un cadre pour la génération à long terme de scénarios de demande de transport multimodal au niveau national, qui assure la cohérence entre la prévision des différents modes de transport et assure la compatibilité entre les flux de transport aérien prévus entre les aéroports considérés, est proposé. Ensuite, le problème central de décision pour l'allocation des ressources à long terme entre les différents aéroports d'un réseau national est formulé comme un problème d'optimisation. Ce modèle peut être résolu avec différents scénarios de demande, dans lesquels les scénarios extrêmes devraient prévoir un intervalle pour l'effort financier nécessaire à chaque étape de l'horizon de planification pour chaque aéroport. Pour résoudre les problèmes d'optimisation qui en résultent, une approche de programmation dynamique a été envisagée où les états candidats à traiter à chaque étape sont générés par un réseau de Petri construit à partir des plans directeurs non datés des aéroports du réseau considéré. L'approche proposée est illustrée dans le cas d'un grand pays en voie de développement (République du Niger).

In the last decades with the era of globalisation, air transportation has been playing an important economic role by easing the transportation of people and goods between the different parts of the World and to remote areas within countries. The airports as ground/air intermodal terminals are the ground segment of the air transport system. Sustained investments over long periods of several decades appear essential to maintain or expand airport operations. These investments are in general costly and airport investment planning is an important issue at the local and national levels. The objective of this thesis is to present a long-term planning approach for the investments in national airports networks. A framework for the long-term generation of multimodal transportation demand scenarios at the national level, which insures coherency between the prediction of the different transportation modes and assure compatibility between the predicted air transportation flows between the considered airports, is proposed. Then the central decision problem for long-term resource allocation between the different airports of a national network is formulated as an optimization problem. This model can be solved with different demand scenarios, where extreme scenarios should provide an interval for the necessary financial effort at each stage of the planning horizon for each airport. To solve the resulting optimization problems a Dynamic Programming approach has been considered where the candidate states to be processed at each stage are generated by a Petri Net built from the undated master plans of the airports of the considered network. The proposed approach is illustrated in the case of a large under developed country (Niger Republic).