Gestion et optimisation des réseaux de transport Pôle de Sciences et Technologies pour la Sécurité des Transports ST2 Projet 6 : Gestion et optimisation des réseaux de transport Joaquin RODRIGUEZ Séminaire - 19 Févier 2004

Recommandations européennes(a) : OBJECTIFS Recommandations européennes(a) : Amélioration des performances Garantir un niveau de sécurité (a) Commission des Communautés Européennes Livre Blanc-La politique Européenne des transports à l’horizon 2010: l’heure des choix, COM(2001) 370. 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Optimisation des performances des réseaux Services OBJECTIFS Risques  Contraintes Ressources (Personnel, matériel roulant, infrastructures, …) Optimisation des performances des réseaux Services 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Maîtrise :  Explosion combinatoire  Incertitudes 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Maîtrise :  Explosion combinatoire  Incertitudes Un exemple: la gestion de circulations ferroviaires dans un poste d'aiguillage 1 LN Paris Gare du Nord Chantilly LGV Lille Grande Ceinture VSD DC RC RT 1 R 2 R 2 L 1 D M 2 D 1 LC 2 LC 2 LN 2 M 1 M 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Maîtrise :  Explosion combinatoire  Incertitudes Scénario à 6 trains : limiter l'amplification des retards ? 1 LN Paris Gare du Nord Chantilly LGV Lille Grande Ceinture VSD DC RC RT 1 R 2 R 2 L 1 D M 2 D 1 LC 2 LC 2 LN 2 M 1 M : conflits 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Maîtrise :  Explosion combinatoire  Incertitudes Scénario à 6 trains : limiter l'amplification des retards ? Changer les parcours des trains 25920 combinaisons 2. Changer l’ordre des trains 2n combinaisons n = nb de conflits 1 LN Paris Gare du Nord Chantilly LGV Lille Grande Ceinture VSD DC RC RT 1 R 2 R 2 L 1 D M 2 D 1 LC 2 LC 2 LN 2 M 1 M : conflits 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Maîtrise :  Explosion combinatoire  Incertitudes Scénario à 6 trains : limiter l'amplification des retards ?  Heures d'entrée  Longueur des trains  Capacité de traction  Conduite 1 LN Paris Gare du Nord Chantilly LGV Lille Grande Ceinture VSD DC RC RT 1 R 2 R 2 L 1 D M 2 D 1 LC 2 LC 2 LN 2 M 1 M : conflits 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport VÉRROUS Explosion combinatoire Incertitudes Action 1: Évaluation des performances d'un plan de transport  Action 2: Optimisation d'un plan de transport 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport ACTEURS EQUIPES UVHC LAMIH-ROI LAMIH-SP LAMIH-RAIHM USTL LAGIS (SED) LAGIS (COMPIL) INRETS ESTAS Total : 7PR, 12 MC, 5 Doctorants 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Début (date d'obtention des crédits) AVANCEMENT Début (date d'obtention des crédits) Action 1 : Analyse des performances ? 2004 Action 2 : 2.1 Reconfiguration de réseaux Septembre 2003 2.2 Transport de de matières dangereuses Décembre 2002 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1 : Analyse de performances AVANCEMENT Action 1 : Analyse de performances Théories/modèles Champs d’expérimentation Réseaux de Petri stochastiques Algèbre des dioïdes Analyse de la capacité ferroviaire 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1 : Analyse des performances AVANCEMENT Action 1 : Analyse des performances Modélisation d'un noeud ferroviaire/risques : Description de l'infrastrastructure Réseau de Pétri temporisés stochastiques Composition de : Cantons Signaux Enclenchements d'itinéraires Opérateurs de fusion et suppression de : Places Transitions 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Action 1 : Analyse des performances Modélisation d'un noeud ferroviaire/risques : Publication: [Bourdais & al. 04] Etude de noeuds ferroviaires à l'aide des réseaux de Petri temporisés stochastiques, R. Bourdais, B. Trouillet, P.Yim, Conférence Internationale Francophone d'Automatique - CIFA 2004. 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Champs d’expérimentation AVANCEMENT Action 2 : Optimisation Théorie/modèles Champs d’expérimentation Approches évolutionnistes, Multi-agents Re-configuration de réseaux dans les situations de crise Programmation mathématique, modèle bi-niveaux Transport de matières dangereuses (TMD) 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Action 2 : Optimisation 2.1 Reconfiguration de réseaux Verrous spécifiques : Intégration d’informations spatio-temporelles Perturbations provenant de l’environnement urbain 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT 2.1 Reconfiguration de réseaux Solutions : Approche évolutionniste de la Régulation avec Reconfiguration (AERAR) Algorithme de recherche d’Itinéraires (ARI) est présenté et mis en œuvre [Fayech & al, 02d] B.Fayech, S.Hammadi and S.Maouche, “Partial Network Reconfiguration through a Dynamic Vehicle Scheduling Approach”, IEEE SMC, CDROM Proceedings TA2I3, October 6-9, Tunisia, 2002. 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Action 2 : Optimisation 2.2 Conception d’un réseau sûr pour le transport de matières dangereuses (TMD) Une matière dangereuse : substance qui, par ses propriétés physiques ou chimiques, ou bien par la nature des réactions qu'elle est susceptible de mettre en oeuvre, peut présenter un danger grave pour l'homme, les biens ou l'environnement. Elle peut être : inflammable, toxique, explosive, corrosive ou radioactive. Le TMD : 2/3 routier - 1/3 ferroviaire Accidents: De 1989 à 1993 : 181 accidents en moyenne dont 17 mortels 1996 : 234 accidents dont 19 mortels 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Accidents routiers de TMD par département AVANCEMENT Accidents routiers de TMD par département (Source : Ministère de l ’Écologie et du Développement Durable) 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Evaluation du risque - Objectifs considérés AVANCEMENT Evaluation du risque - Objectifs considérés Evaluation du risque B A RAB = ProbAB PopAB Problèmes multi-objectifs de chemin ou de localisation: Minimisation du risque (risque total ou/et équité) Minimisation du coût 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Conception de réseau par les chemins (Lille, Melun) (origine-destination) : (Lille, Auxerre) (Rouen, Auxerre) 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Conception de réseau par les chemins La conception par chemins n’est pas satisfaisante 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Problème de conception de réseau de tranport sûr AVANCEMENT Problème de conception de réseau de tranport sûr B A D C Couples (origine-destination) : (A,B) (A,D) (B,C) Déterminer un réseau pour le TMD prenant en compte des critères économiques et de risque. 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Notre approche Agents de décision : - Autorité de tutelle - Transporteurs Objectifs : - Minimiser le risque encouru - Minimiser un coût généralisé  Hiérarchie entre les agents de décision  Meneur  Suiveur 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport AVANCEMENT Notre approche Modélisation sous forme d’un problème de programmation mathématique à deux niveaux Hypothèse: Faire payer aux transporteurs le coût du risque qu’ils font courir à la population Variables de décision: - Meneur : Tarif dépendant du risque donc du flux - Suiveur : Flux dépendant du coût généralisé incluant le tarif Méthodes : Heuristiques 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport POSITIONNEMENT: Prévention, Correction, Gestion des conséquences Projet 6 Action 1 Action 2.2 Action 2.1 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport OUVERTURE NATIONALE OU INTERNATIONALE Projets internationaux: -TAMPUS sur la télécommunication et l’information temps réel(UE) -FRSQ sur la Gestion de systèmes de véhicules d’urgence (Canada) Projets nationaux: -PREDIM(plateforme de recherche nationale sur l’information multimodale) -INTERREGIIc(observatoire eurorégional pour les transports et la mobilité) Projets régionaux(CPER-GRRT): -RECIFE(analyse de la capacité ferroviaire) -3-Suisses(Logistique/SupplyChain) 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport PERSPECTIVES 6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport Implémentation et expérimentation des modèles proposés Modèle utilisant l’algèbre des dioïdes (Max + )