La modélisation multi-agents pour l'optimisation et l'évaluation de services de transport

Multi-agent modeling for optimization and evaluation of transportation services

• Auteur / Autrice : Alexis Poulhès
• Direction : Mahdi Zargayouna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 19/01/2023
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie des Réseaux de Transport Terrestre et Informatique Avancé (Noisy-le-grand, Seine-Saint-Denis) - Laboratoire Génie des Réseaux de Transport Terrestre et Informatique Avancé (Noisy-le-grand, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Didier Josselin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mahdi Zargayouna, Patrick Bonnel, Besma Zeddini, Zoi Christoforou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Bonnel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Zones de flux de voyageurs

Qualité de service

Qualité -- Contrôle

Infrastructures de transport

Intelligence artificielle répartie

Mots clés libres

Systèmes multi-Agents

Usager

Service de mobilité

Évaluation

Congestion

Qualité de service

Congestion

User

Evaluation

Mobility service

Multi-Agent systems

Service quality

Résumé

Dans les agglomérations, les autorités organisatrices en charge des mobilités ne gèrent plus uniquement les transports en commun. Des services de mobilité de différentes formes s’y développent et concurrencent ou complètent les modes historiques. Pour une bonne cohérence d’ensemble de l’offre mais surtout pour que l’usager et chacun des acteurs bénéficient de l’offre, les évaluations actuelles ne suffisent plus. L’objectif de cette thèse est de proposer des méthodes d’évaluation à l’échelle du service de transport. Les travaux de cette thèse se placent dans le cadre de la modélisation multi-agents, qui nous sert de base à une méthode originale couplant offre de mobilité modélisée à l’échelle du véhicule et demande de déplacements agrégés par flux d’usagers. Cette méthode hybride se situe entre une approche historique en flux de l’affectation des usagers dans un réseau de transport en commun, où usagers et véhicules sont agrégés, et modélisation multi-agents où tous les individus sont représentés individuellement en interaction. Elle permet un gain de temps de calcul et limite le nombre d’informations nécessaires à l’exécution. Ces modèles servent à apporter des clés de compréhension dans ces systèmes de transport. La gestion en flux des usagers apporte un regard original sur le problème classique du dispatching en comparaison à un problème de véhicules indépendants. De même, ils permettent de mieux comprendre la congestion systémique à l’échelle d’une ligne ferrée et ses mécanismes. Enfin, ils servent à l’évaluation socio-économique. La première évaluation, pour les transports en commun, concerne uniquement la qualité de service et permet de proposer à l’opérateur des mesures inédites pour optimiser le temps de parcours des usagers. La seconde, plus multicritère, compare les bilans socio-économiques d’une offre de navettes partagées qui remplaceraient un service de bus. Le bilan de l’offre optimale de navettes peut ainsi être comparé au bilan du bus sur les aspects financiers pour l’opérateur, de la qualité de service pour l’usager et du bilan en gaz à effet de serre pour la société. Des évaluations sont proposées sur des cas d’études en Ile de France : l’optimisation de la performance de la ligne 13 du métro parisien et la pertinence du remplacement d’une ligne de bus par un service de taxis partagés sur le plateau de Saclay

In urban areas, the public transport authorities no longer manage mass transit exclusively. Various mobility services are being developed to challenge or complete conventional modes. For a coherent offer, but moreover, for the user and each of the actors to take benefit, the current evaluations are no more sufficient. This PhD aims to propose evaluation methods at the transport service scale. The work of this research is based on multi-agent modeling, which allows us to develop an original method combining mobility supply at the vehicle level and travel demand aggregated by user flows. This hybrid method is situated between a historical flow approach to the assignment of users in a transit network, where users and vehicles are aggregated, and multi-agent modeling where all individuals are represented as individuals in interactions. This approach saves computation time and limits the quantity of information required for the execution. These models are used to provide keys to understanding these transportation systems. Traffic flow management provides an original perspective on the classical problem of dispatching compared to the problem of single vehicles. In the same way, they allow a better understanding of the systemic congestion at the scale of a railway line and its mechanisms. Finally, they are used for socio-economic evaluation. The first evaluation, for mass transit, concerns only the quality of service and allows the operator to propose new policies to optimize the travel time of users. The second, more multi-criteria, compares the socio-economic balance of a ridesharing service that would replace a bus service. The balance sheet of the optimal ridesharing service can thus be compared with the balance sheet of the bus service on the financial aspects for the operator, the quality of service for the user and the greenhouse gas balance sheet for society. Evaluations are proposed on case studies in Ile de France: the optimization of the performance of line 13 of the Paris metro line and the relevance of replacing a bus line with a ridesharing service on the plateau de Saclay