Gérer les flux de voyageurs en gare : de l’observation au contrôle en passant par la simulation

Managing passenger flows in station : from observation to regulation through simulation

• Auteur / Autrice : Capucine-Marin Dubroca-Voisin
• Direction : Fabien Leurent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Transport
• Date : Soutenance le 30/01/2023
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ville, Transports et Territoires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ville, mobilité, transport (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne)
• Jury : Président / Présidente : Cristiana Mazzoni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Leurent, Bertrand Maury, Flore Vallet, Charles Tijus, Nadir Farhi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Maury, Flore Vallet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Transfert

Foules

Zones de flux de voyageurs

Gares

Chemins de fer -- Trafic voyageurs

Circulation -- Estimation

Chemins de fer -- Trafic -- Régulation

Mots clés libres

Flux

Foule

Gare

Simulation

Modélisation

Régulation

Flow

Station

Simulation

Modelization

Regulation

Passengers

Résumé

En territoire métropolitain, le transport ferroviaire se développe de façon importante, permettant de transporter une importante masse de voyageurs à haute fréquence (mass transit). Mais des incidents liés aux flux peuvent dégrader la qualité de service, retarder les trains, ou même mener à des mouvements de foule extrêmement dangereux. Comment la gestion des flux en temps réel peut-elle contribuer à une meilleure qualité du transport ferroviaire en zone dense ?Positionnée en tant que recherche orientée vers l’action, cette thèse vise à donner un cadre utilisable en contexte opérationnel. Ses résultats ont vocation à être testés par l’implémentation réelle du système proposé. La gare est un système complexe où coexistent des intérêts différents liés aux flux, qui peuvent être affectés par toute intervention de gestion des flux. Le chapitre 1 propose donc une analyse systémique de la gare. Il met également au jour des boucles de rétroaction et des moyens pour maîtriser celles-ci. L’enjeu de gestion des flux est de premier ordre pour un opérateur de mass transit comme la SNCF, mais la complexité de celle-ci représente un obstacle. Les fonctionnements de l’entreprise, analysés au chapitre 4, attestent que la prise en compte des flux reste partielle et manque d’outils, théoriques comme opérationnels. L’analyse des enjeux présentée dans le chapitre 5 replace la gestion des flux dans un contexte plus global, en identifiant cinq enjeux majeurs : sécurité, confort, performance, relation à l’environnement urbain et accessibilité. Se pose également la question de la rentabilité, qui pourrait être obtenue par le report d’investissement que permet une meilleure gestion dynamique. Les leviers de gestion des flux sont nombreux mais encore insuffisamment discernés. Le chapitre 6 vise à mieux les définir et à les classer. Il se concentre sur des leviers actionnables en contexte opérationnel en gare, avec des décisions prises en temps réel. Huit leviers sont utilisables dans notre contexte d’étude, par exemple l’inversion d’escaliers mécaniques ou l’utilisation de signalétique dynamique. Simuler ces leviers peut déjà permettre de connaître leur efficacité potentielle en temps réel. Sur la base d’une analyse poussée des solutions de modélisation piétonne (chapitre 3), un simulateur est choisi puis utilisé afin de mesurer les effets en gare des différents leviers. Les résultats (chapitre 7) montrent que chaque levier peut améliorer la gestion des flux selon certains indicateurs (densité, temps de parcours, temps d’embarquement) mais en dégrade alors d’autres. Le choix des leviers est donc très dépendant des objectifs opérationnels. Le chapitre 8 esquisse les contours d’une gouvernance de la gestion des flux. Une telle gouvernance, en impliquant les différents acteurs, pourrait servir une appropriation de la gestion des flux par les voyageurs eux-mêmes. Nous proposons notamment une méthode ludique, qui permet à chaque acteur d’expliciter ses priorités et d’aboutir à un fonctionnement consensuel. Notre analyse (chapitre 2) confirme que la mesure du flux est complexe, mais que certaines solutions récentes de mesure dynamique sont à présent matures. Cela pourrait permettre la mise en place un système opérationnel de gestion des flux. Néanmoins, l’éventualité d’un « cygne noir » (événement très improbable, mais d’impact exceptionnel, et qui a tendance à être sous-évalué dans l’analyse des risques) incite à ne pas placer les acteurs dans une situation de dépendance à ce système. Une telle dépendance peut être réduite par un système centré sur la formation et l’acquisition de connaissances. Nous proposons (chapitre 9) une architecture modulaire, permettant la création d’un système de gestion des flux qui soit à la fois un outil de formation, un outil apprenant, un outil de gouvernance et un outil de prise de décision.

In metropolitan settings, railway systems hace an important development, enabling the mobility of massive amounts of travellers at high frequency (urban rail mass transit). However, pedestrian flow related incidents can decrease quality of service, delay vehicles, or even lead to extremely dangerous crowd crushes. How can real-time flow management contribute to improve the quality of service of urban rail mass transit?This PhD has been conceived as action-oriented research and aims to give a framework that can be used in operational context. Its results must be tested by the actual implementation of the proposed system.Railway station is a complex system where different interests coexist. Those interests can be potentially affected by any flow management intervention. Chapter 1 offers a systemic analysis of a station. It also highlights retroaction loops and ways to mitigate those loops.The flow management challenge looks very important for an urban rail mass transit such as SNCF, but the complexity of that challenge represents a barrier. In the chapter 4, we analyse how the company functions, and show that flows are only partially considered. We also show that this consideration lacks theoretical and operational tools.In the chapter 5, we identify global issues of flow management in stations: safety, comfort, performance, relation to urban environment and accessibility. The question of rentability also strikes: it could be obtained by reporting investments, thanks to the improvement of dynamic pedestrian management.Flow management levers are numerous but still insufficiently discernible. Chapter 6 defines and distinguish these levers, then focuses on levers that can be used in real-time in the operation context of stations. Eight levers are usable in our context, for instance inverting escalators or using a dynamic signage.Simulate those levers can help to know their potential efficiency in real-time. We realise an extensive analysis of different modelling solutions in chapter 3. Using this analysis, we choose a solution to simulate the effects of the levers in the station of Bibliothèque François Mitterrand. The results are presented in chapter 7. They show that each lever can improve flow management according to certain indicators (density, travel time, dwelling time), but then decreases the results for other indicators. Choosing one lever or another should then depend on operational goals.In chapter 8, we draft how could be shaped a common governance of flow management. Implying the different actors could help to an appropriation of flow management by travellers themselves. We notably propose a game-based method, enabling each actor to explicit their own priorities and reach a consensual mode of operation.Our analysis in chapter 5 confirms that measuring pedestrian is complicated, but recent dynamic measuring systems are now more and more mature. That could lead to the implementation of an operational flow management system. However, the possibility of a “black swan” (very unlikely event of exceptional impact, that is generally underestimated in risk analysis) encourages to not put the different actors in a situation of dependency to this system. Such a dependency could be reduced by centring the system on training and knowledge acquisition.In the final chapter 9, we propose a modular architecture, enabling the creation of a pedestrian flow management in systems being at a same time a training system, a learning tool, a governance tool, and a decision-helper system.