Pôle de Sciences et Technologies

pour la Sécurité des Transports

ST2

Séminaire - 19 Févier 2004

Projet 6 :Gestion et optimisation des

réseaux de transport

Joaquin RODRIGUEZ

OBJECTIFS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

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.

OBJECTIFS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Optimisation des performances des

réseaux

Services

Ressources(Personnel, matériel roulant,

infrastructures, …)

Risques Contraintes

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Maîtrise :

Explosion combinatoire

Incertitudes

VÉRROUS

VÉRROUS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Maîtrise : Explosion combinatoire Incertitudes

Un exemple: la gestion de circulations ferroviaires dans un poste d'aiguillage

1 LN

ParisGare du Nord Chantilly

LGV Lille

Grande Ceinture

VSD

DC

RC

RT1 R 2 R

2 L 1 D

M

2 D

1 LC

2 LC

2 LN2 LN

1 LN

2 M

1 M

2 LC

VÉRROUS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Maîtrise : Explosion combinatoire Incertitudes

Scénario à 6 trains

1 LN

ParisGare du Nord Chantilly

LGV Lille

Grande Ceinture

VSD

DC

RC

RT1 R 2 R

2 L 1 D

M

2 D

1 LC

2 LC

2 LN2 LN

1 LN

2 M

1 M

2 LC

: conflits

: limiter l'amplification des retards ?

VÉRROUS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Maîtrise : Explosion combinatoire Incertitudes

1 LN

ParisGare du Nord Chantilly

LGV Lille

Grande Ceinture

VSD

DC

RC

RT1 R 2 R

2 L 1 D

M

2 D

1 LC

2 LC

2 LN2 LN

1 LN

2 M

1 M

2 LC

2. Changer l’ordre des trains 1. Changer les parcours des trains

2n combinaisons

n = nb de conflits

25920 combinaisons

Scénario à 6 trains : limiter l'amplification des retards ?

: conflits

VÉRROUS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Maîtrise : Explosion combinatoire Incertitudes

1 LN

ParisGare du Nord Chantilly

LGV Lille

Grande Ceinture

VSD

DC

RC

RT1 R 2 R

2 L 1 D

M

2 D

1 LC

2 LC

2 LN2 LN

1 LN

2 M

1 M

2 LC

Heures d'entrée Longueur des trains Capacité de traction Conduite

: conflits

Scénario à 6 trains : limiter l'amplification des retards ?

VÉRROUS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Explosion combinatoire

Incertitudes

Action 1:

Évaluation des performances d'un plan de transport

Action 2:

Optimisation d'un plan de transport

ACTEURS

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

EQUIPESUVHC

LAMIH-ROILAMIH-SPLAMIH-RAIHM

USTLLAGIS (SED)LAGIS (COMPIL)

INRETSESTAS

Total : 7PR, 12 MC, 5 Doctorants

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Début (date d'obtention des crédits)

Action 1 : Analyse des performances ? 2004

Action 2 : 2.1 Reconfiguration de réseaux Septembre 20032.2 Transport de de matières dangereuses Décembre 2002

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1 : Analyse de performances

Analyse de la capacité ferroviaire

•Réseaux de Petri stochastiques•Algèbre des dioïdes

Champs d’expérimentationThéories/modèles

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1 : Analyse des performancesModélisation d'un noeud ferroviaire/risques :

Description de l'infrastrastructure

Composition de :• Cantons• Signaux• Enclenchements

d'itinéraires

Réseau de Pétri temporisés stochastiques

Opérateurs de fusion et suppression de :• Places• Transitions

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1 : Analyse des performancesModélisation 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

Action 2 : Optimisation

• Re-configuration de réseaux dans les situations de crise

• Approches évolutionnistes, Multi-agents

• Transport de matières dangereuses (TMD)

• Programmation mathématique, modèle bi-niveaux

Champs d’expérimentationThéorie/modèles

AVANCEMENT

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 2 : Optimisation2.1 Reconfiguration de réseaux

Verrous spécifiques :

• Intégration d’informations spatio-temporelles

• Perturbations provenant de l’environnement urbain

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

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.

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

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 mortels1996 : 234 accidents dont 19 mortels

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

(Source : Ministère de l ’Écologie et du Développement Durable)

Accidents routiers de TMD par département

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Evaluation du risque - Objectifs considérés

• Evaluation du risque

A

B

RAB = ProbAB PopAB

• Problèmes multi-objectifs de chemin ou de localisation:

Minimisation du risque (risque total ou/et équité)

Minimisation du coût

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Conception de réseau par les chemins

(origine-destination) : (Lille, Auxerre)

(Rouen, Auxerre)

(Lille, Melun)

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

La conception par chemins n’est pas satisfaisante

Conception de réseau par les chemins

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Problème de conception de réseau de tranport sûr

A

B

C

D

Couples (origine-destination) : (A,B) (A,D) (B,C)

Déterminer un réseau pour le TMD prenant en compte

des critères économiques et de risque.

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

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

AVANCEMENT

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Notre approche

Modélisation sous forme

d’un problème de programmation mathématique à deux niveaux

Méthodes : Heuristiques

Hypothèse: Faire payer aux transporteurs le coût du risque qu’ils fontcourir à la population

Variables de décision:- Meneur : Tarif dépendant du risque donc du flux- Suiveur : Flux dépendant du coût généralisé incluant le tarif

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

Action 1Action 2.2

Action 2.1

POSITIONNEMENT:Prévention, Correction, Gestion des

conséquences

Projet 6

Prévention CorrectionGestion

desconséquences

Comportementsindésirables

échec échec

accident

Robustesseaux chocs….

- récupération H/M- freinage-procéured

- normes- procédures- maintenance- supervision (surveillance, détection de

défaillances …)

OUVERTURE NATIONALE OU INTERNATIONALE

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

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)

PERSPECTIVES

6 - Gestion et optimisation des réseaux de transport

• Implémentation et expérimentation des modèles proposés

• Modèle utilisant l’algèbre des dioïdes (Max + )