Modèle à 4 étapes

Contexte Une visée opérationnelle Loi LOTI (Loi d’orientation des transports intérieurs) (1982) : Article 14 « Les grandes opérations d’infrastructures réalisées avec le concours de financements publics, doivent faire l’objet d’un bilan des résultats économiques et sociaux rendu public » Pour tout projet d’investissement public d’infrastructure -> 20 M€ Urbain – inter-urbain Routier – Ferroviaire Politiques publiques Bilan Ex-ante (enquête publique) – Ex-post « Modèle d’agglomération » Toutes les grandes agglomérations avec un réseau multimodale En Ile-de-France : Antonin (STIF)/Modus (DRIEA)/Global (RATP)/Ares (Transilien)

Le bilan socio-economique Coûts directs : Investissement + fonctionnement Recettes : Tickets/péage subventions/taxes Externalités financiarisées: Temps généralisé (gain ou perte) – en valeur du temps ex Professionnel : 1h = 22,3€ en IDF; 17,5€ en France – Loisir: 8,7€ en IDF; 6,8€ en France Environnement : eqCO2 pollutions locales en Euros directement en fonction de la densité du bâtit traversé Bruit Des externalités non prises en compte Autres Pollutions : ACV, Biodiversité Gain foncier et immobilier des propriétaires

Comment faire des projections à 20-30 ans? Modèle à 4 étapes Test de scénarios d’infrastructure Comparaison des résultats de simulations Une simulation fil de l’eau (sans le projet étudié) Des simulations avec des variantes de projet ∆Flux ∆Temps ∆Pollution

Besoin de modèles pour faire des projections Modèles basés sur l’existent Des enquêtes effectuées tous les 10 ans Les enquêtes ménage-déplacement (EMD) renseignent sur les pratiques de mobilité à l’échelle d’une agglomération L’enquête nationale transport (ENTD) renseigne à l’échelle de la France entière Des calibrages difficiles utilisant Enquêtes / Recensement Des données de comptage Des nouvelles données (rarement encore) pour avoir des données de vitesse en particulier Bluetooth GPS Téléphonie Validations entrée/sortie de réseau (NAVIGO) …

Quelques logiciels se partagent le marché PTV VISUM Caliper TransCAD Citilabs CUBE Inro EMME

Un champ d’actions limité Ne pas faire dire des choses que le logiciel ne peut pas dire Beaucoup d’évolutions/de changements ne sont pas pris en compte dans les évaluations Répartition de la population/emploi Structure de la population/emploi : chômage - type de ménage – taux de motorisation Evolutions technologiques : nouveaux services - véhicule autonome – motorisations – vélos, nouvelles innovations… On oublie vite les hypothèses pour ne retenir que les résultats Ex : Projection du Grand Paris

Théorie du modèle à 4 étapes

La demande Un zonage Représenté par un centroïde dans le réseau de transport Des générateurs de déplacements quantifiés par zone Des populations (recensement) Des emplois Des commerces Des équipements…

2 procédures de génération de demande Classique 3 étapes sans rétroaction directe chaque déplacement O-D correspond à un mode Par activité Les déplacements sont générés par boucle (déplacements chaînés + aller/retour) en accord avec les enquêtes de déplacement Génération de boucle de déplacements qui influencent le choix modal

La génération des déplacements Chaque zone z est caractérisée par des attributs Xzk d’occupation du sol par des activités : nombre d’habitants, nombre d’emplois, nombre d’actifs, surface commerciale etc. - A chaque motif j et attribut zonal k sont associés un coefficient d’émission αjk et un coefficient de réception 𝛽 𝑗𝑘 : le volume émis est : 𝐸 𝑧𝑗 = 𝑘 𝛼 𝑗𝑘 𝑋 𝑧𝑘 Le volume reçu est : 𝑅 𝑧𝑗 = 𝑘 𝛽 𝑗𝑘 𝑋 𝑧𝑘 Les coefficients α et β sont ajustés de manière à assurer l’équilibre des émissions et des réceptions 𝐸 𝑧𝑗 = 𝑅 𝑧𝑗

La distribution Un coût généralisé zone à zone Le modèle gravitaire Multimodal Dépend de nombreux facteurs Coût de congestion Confort Prix Le modèle gravitaire 𝐹 𝑖𝑗 (𝑠)=𝑘. 𝐸 𝑖𝑗 𝑠 . 𝑅 𝑖𝑗 (𝑠) 𝑑 𝑖𝑗 Flux Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles. distance Une matrice OD zone à zone tous modes/ par motif pour la journée

La distribution Distribution des distances de déplacements Lignes de désir Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

Le choix modal Le choix des modes de déplacements Au moins VP, TC et MD Peut-être vu en sous modes (Nested logit) Cette étape peut être faite en même temps que l’affectation Compliqué mais permet l’intermodalité Le choix modal répartit les proportions par mode en fonction des coûts généralisés (temps, tarif…) Le mode le plus rapide est privilégié entre 2 zones Modèle de choix discret : logit 𝑃 𝑖 = exp⁡(−𝛼 𝑈 𝑖 ) 𝑘 exp⁡(𝛼 𝑈 𝑘 )

le choix modal Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

L’affectation dans les modèles à 4 etapes Des modèles statiques A l’heure de pointe du matin – ou du soir (hpm/hps) Dimensionnement de l’infrastructure Congestion maximale Des matrices OD de flux par mode en entrée Limites Des coûts constants Toute la matrice OD est affectée même si la capacité du réseau est insuffisante Des modèles dynamiques Simule l’étalement de la pointe Permet de simuler des remontées de files Des temps de parcours mieux calculés Besoin de beaucoup de données d’entrée (en VP) Temps de calcul long

L’affectation : principes généraux La théorie des jeux : le dilemme du prisonnier Le choix individuel Equilibre individuel du trafic : 1er principe de Wardrop Aucun usager n’a intérêt à changer son itinéraire sans augmenter son coût Tous les itinéraires utilisés ont le même coût 𝐶 𝑖𝑛𝑑_𝑡𝑜𝑡 = 𝑢 min⁡(𝐶(𝑢)) Equilibre social du trafic : Le coût minimum possible 𝐶 𝑠𝑜𝑐 =min⁡( 𝑢 𝐶 𝑢 ) Objectif de la collectivité : minimiser la congestion totale, le temps total de déplacement Il peut y avoir des inégalités entre usagers

Equilibre individuel vs Social

Lien entre coût et flux

L’affectation du trafic routier

En transport en commun Le réseau Des arcs et nœuds Des arcs parcourus dans un autre mode (A pied/en voiture/en vélo) de rabattement de transfert entre 2 stations Des arcs en véhicule Des attentes aux nœuds de station Des lignes de transport en commun représentées Par mission L’attente fixe (ne dépend pas du flux) est calculé en fonction de la fréquence: 𝑡 𝑎 = 1 2.𝑓

Mais pas de prise en compte des contraintes de capacités! Les hyperchemins Si plusieurs missions desservent une même OD On combine les missions 𝑡 𝑎 = 1 2. 𝑚 𝑓 𝑚 Mais pas de prise en compte des contraintes de capacités! Pas de confort à bord La capacité des véhicules est illimité Le trafic passager ne dégrade pas le trafic des véhicules

l’affectation Résultat par mode Charge et temps de parcours sur le réseau/ isochrones Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

Les bouclages

Calcul des impacts Economiques et sociaux: Accessibilité aux emplois : taux d’emplois accessibles en moins de N minutes. Confort Coût de congestion Gain de temps de déplacement entre zones Les impacts environnementaux Pollution atmosphériques Locales : PM10/ NOx/ Benzene Globales : eqCO2 Bruit

La prise en compte des émissions (1) Les émissions évaluées localement Impacts sur les populations Les leviers d’actions Limitation de la vitesse Enfouissement des infrastructures Changement d’itinéraires Les limites : on ne peut pas agir à la source du déplacement Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

La prise en compte des émissions (2) Les émissions évaluées à l’origine et à la destination du déplacement Impacts liés à la localisation, où sont les contributeurs? Comparer des projets d’urbanisation Les leviers d’actions Choix de localisation de constructions, ex : proche ou loin d’une gare Développement de nouvelles lignes de transport en commun Densification Augmentation de la mixité fonctionnelle Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

La méthode d’évaluation EN VP La consommation en gep, les émissions de CO2, PM10, NOx Formule de consommation et d’émissions par mode formules en fonction de la vitesse Par relation OD Calcul des émissions le long de l’itinéraire Multiplication par le flux OD Agrégation des émissions par zone Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

La méthode d’évaluation EN TC Calcul des consommations et émissions par train ou bus Consommation en gep (la consommation électrique est en kWh/km) Emission de CO2 pour tous les modes et PM10 et Nox pour les bus Calcul des C/E par tronçon de ligne en multipliant par la fréquence Calcul des C/E par voyageur En divisant par le nombre de voyageur par tronçon Calcul des C/E par déplacement Agrégation par zone Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes appuyés sur un territoire d’étude : la Cité Descartes Elargie. Dans un premier temps, nous verrons donc comment quantifier finement les déplacements en essayant d’obtenir une méthodologie applicable à d’autres territoires. Puis nous verrons comment nous avons déterminé les impacts environnementaux liés à ces déplacements avec la méthodologie suivie et un exemple de résultat obtenu et enfin nous verrons quelles sont les limites de ce modèle et quelques pistes d’amélioration possibles.

Le modèle MODUS

Application Ile de France La DRIEA : Gestion des routes nationales d’IDF Délégation par département Routes départementales 1289 zones

Segmentation de la demande

Segmentation dans MODUS

Utilité par mode

Choix modal

Entrées-sorties des affectations

Charge sur le réseau VP d’IDF

Projet du Grand Paris Express – simulation 2030

Impacts environnementaux

L’affectation sous TransCAD

L’affectation routière Le réseau : Les arcs Les nœuds Le Network lien de coût par OD Le calcul du plus court chemin Affectation de la matrice OD HPS sur le réseau Le Skimming

L’affectation en TC Les arcs Les nœuds Le network Le route system Le transit network