Méthodes exactes et approchées pour l'optimisation de réseaux de transport : ville de Nouakchott

Exact and heuristic methods for transportation network optimization: Nouakchott city

• Auteur / Autrice : Mohamed Abderahmane Mohamed elmoctar
• Direction : Ameur Soukhal, Emmanuel Neron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 08/11/2023
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique Fondamentale et Appliquée de Tours

Mots clés

Mots clés libres

Méthodes exactes

Méthodes approchées

Optimisation

Réseaux de transport

Simulation

Exact methods

Heuristic methods

Optimization

Transport networks

Simulation

Résumé

Dans ce sujet nous proposons d'étudier conjointement le réseau de transport en commun et le réseau de transport routier (voitures), en imaginant d'une part consacrer des voies spécifiques pour le passage des bus en vue de sécuriser leur transport (bus line design), et d'autre part en proposant de configurer le réseau de transport en conséquence (optimisation de la fréquence de passage, gestion des voies à sens unique, proposition d'ajout de voies quand cela est possible). La première partie du travail consistera à modéliser le trafic routier sur la ville de Nouakchott, à l'aide d'un simulateur open-source. Cette phase sera précédée d'une collecte des données (réseau, fréquence de passage des bus, trafic routier dans la mesure du possible). Un analyse des flux sur le réseau pour étudier leur stabilité sera menée. Ce travail doit aboutir à un modèle valide (au sens de correspondant aux éléments observés) et à l'identification de lois de circulation, ainsi que des points d'étrangle- ment. Une fois les lois établies, la simulation réelle du réseau routier et de son système de transport pourra être mise en place via le logiciel MathSim (https://www.matsim.org/). Dans un second temps nous nous intéresserons au problème d'optimisation du réseau de transport en commun, avec à chaque fois la validation des approches analytiques envisagées par simulation. — L'optimisation des fréquences de passage des transports en commun, sans remettre en cause le réseau tel qu'il existe. Ce problème a été largement étudié dans la littérature [1, 2]. L'originalité du travail ici viendra d'une part du fait que nous considérons une approche multicritère pour ce problème [3] (coût du transport, impact environnemental) et d'autre part que les résultats obtenus seront évalués par simulation. — L'optimisation du réseaux routier en lui même, et la réorganisation du flux de circulation : élargissement des routes, création de nouvelles voies. — Enfin, nous nous intéresserons plus particulièrement au réseau de transport en commun (bus) en vue de proposer des méthodes pour de nouvelles lignes de bus, pour proposer les horaires possibles pour les différentes lignes en fonction des ressources matérielles et humaines disponibles, de localiser les infrastructures liées au réseau de transport (hub par exemple). L'étude, si elle doit trouver une application au réseau de la capitale mauritanienne, sera avant tout une étude théorique et appliquée des problèmes de transports identifiés : il s'agit bien d'une thèse en informatique pour laquelle des outils, des méthodes et des algorithmes originaux devront être proposés à la communauté, donnant lieu à publication dans des journaux relevant de la discipline informatique - Recherche Opérationnelle. Le développement d'un prototype logiciel est attendu à la fin du travail de thèse. Références citées [1] Janson, J. O. (1980). “A SIMPLE BUS LINE MODEL FOR THE OPTIMIZATION OF SERVICE FREQUENCY AND BUS SIZE” Transport system optimization and pricing, pp. 127- 162. A Dissertation for the Doctor's Degree in Economics Stockholm School of Economics 1980, ISBN 91-7258-121-2 [2] K. Jansson, Optimal Public Transport Price and Service Frequency, Journal of Transport Economics and Policy, Vol. 27, No. 1 (Jan., 1993), pp. 33-50 (18 pages) [3] Zeke Ahern, Alexander Paz, Paul Corry, Approximate multi-objective optimization for integrated bus route design and service frequency setting, Transportation Research Part B : Methodological, Volume 155, 2022, Pages 1-25, ISSN 0191-2615, https ://doi.org/10.1016/j.trb.2021.10.007.

We propose to study jointly the public transport network and the road transport network (cars), imagining on the one hand to dedicate specific lanes for the passage of buses in order to secure their transport (bus line design), and on the other hand by proposing to configure the transport network accordingly (optimization of the frequency of passage, management of one-way tracks, proposal to add tracks where possible). The first part of the work will be to model the road traffic on the city of Nouakchott, using an open-source simulator. This phase will be preceded by data collection (network, bus frequency, road traffic where possible). An analysis of the flows on the network to study their stability will be conducted. This work should lead to a valid model (in the sense of corresponding to the observed elements) and to the identification of traffic laws, as well as choke points. Once the laws are in place, the actual simulation of the road network and its transportation system can be implemented via MathSim software (https://www.matsim.org/). In a second time we will be interested in the optimization problem of the public transport network, with each time the validation of the analytical approaches envisaged by simulation. — Optimizing the frequency of transit, without questioning the network as it exists. This problem has been widely studied in the literature [1, 2]. The originality of the work here will come from the fact that we consider a multi-criteria approach for this problem [3] (transport cost, environmental impact) and on the other hand that the results obtained will be evaluated by simulation. — The optimization of the road network itself, and the reorganization of the traffic flow: widening of roads, creation of new roads. — Finally, we will focus on the public transport network (bus) in order to propose methods for new bus lines, to propose possible schedules for the different lines according to the material and human resources available, locate infrastructure related to the transport network (hub for example). The study, if it is to find an application to the network of the Mauritanian capital, will above all be a theoretical and applied study of the identified transport problems: it is indeed a thesis in computer science for which tools, original methods and algorithms must be proposed to the community, resulting in publication in journals within the computer discipline - Operational Research. The development of a software prototype is expected at the end of the thesis work. References quoted [1] Janson, J. O. (1980). “A SIMPLE BUS LINE MODEL FOR THE OPTIMIZATION OF SERVICE FREQUENCY AND BUS SIZE” Transport system optimization and pricing, pp. 127- 162. A Dissertation for the Doctor's Degree in Economics Stockholm School of Economics 1980, ISBN 91-7258-121-2 [2] K. Jansson, Optimal Public Transport Price and Service Frequency, Journal of Transport Economics and Policy, Vol. 27, No. 1 (Jan., 1993), pp. 33-50 (18 pages) [3] Zeke Ahern, Alexander Paz, Paul Corry, Approximate multi-objective optimization for integrated bus route design and service frequency setting, Transportation Research Part B : Methodological, Volume 155, 2022, Pages 1-25, ISSN 0191-2615, https ://doi.org/10.1016/j.trb.2021.10.007.