Comment résoudre les problèmes de congestion liés au développement urbain ? Les investissements massifs dans les infrastructures et le traitement monétaire et coercitif des comportements ayant montré leurs limites, nous proposons d'explorer la possibilité de favoriser les comportements positifs (covoiturage, vélo, télétravail). Nous commençons par élargir le modèle comportemental de l'individu en posant comme préalable à l'étude des motivations la prise en compte du cadre dans lequel il se situe. Nous justifions théoriquement cet apport principalement par les travaux du psychologue Daniel Kahneman et du sociologue Ervin Goffman. Nous précisions ensuite notre démarche méthodologique : en montrant combien la démarche des expérimentations de laboratoire est reliée à l'hypothèse comportementale de l'homo œconomicus, nous montrons la cohérence de notre hypothèse de cadre avec celle des expériences de terrain. Nous décrivons ensuite trois expériences visant à montrer (i) comment le cadre correspond à une représentation confortée par un discours dominant (ii) l’importance de la mesure rétroactive de cette représentation et (iii) comment les motivations agissent à l’intérieur de ce cadre. Nous en déduisons plusieurs principes susceptibles de favoriser un changement de comportements de mobilité à même de traiter le problème de congestion : (i) la place de l’individu dans les schémas de transports, (ii) le temps ou le bien être comme indicateur de mesure et (iii) les représentations collectives comme support de coordination. / How to solve congestion problems related to urban development? As the massive investment in infrastructure and the monetary and coercive treatment of behaviors have shown their limits, we propose instead to explore the promotion of positive behavior (carpooling, biking, telecommuting). We start by expanding the behavioral model of the individual, by taking into account the context (frame) in which it happens. We justify this contribution primarily through the work of the psychologist Daniel Kahneman and the sociologist Ervin Goffman . Then we clarify our methodological approach: by showing how the process of laboratory experiments is connected to the behavioral factors of the homo oeconomicus, we show the consistency of our frame hypothesis with field experiments. We then describe three experiments to show (i) how the frame is underpinned by a dominant discourse (ii) the importance of the retroactive measure of this representation and (iii) how motivations acts within that frame. We derive several principles to promote a change of mobility behavior able to treat congestion: (i) the place of the individual in transport schemes, (ii) using time or well-being as a measurement indicator and (iii)collective representations as coordination enablers.

Avec l’augmentation progressive de la population dans les grandes villes, comme Paris, nous prévoyons d’ici 2050 une augmentation de 50% du trafic routier. En considérant les embouteillages et la pollution que cette augmentation va générer, on voit clairement la nécessité de nouveaux système de mobilité plus durables, comme le covoiturage, ou plus généralement toute la mobilité partagée. En parlant de mobilité partagée, ce n’est pas seulement le partage de trajets de personnes qui ont le même itinéraire au même temps, elle inclut aussi les marchandises.Cette thèse aborde le défi de la synchronisation des flux de passagers et de marchandises dans les systèmes de mobilité urbaine et elle vis à développer des méthodes d’optimisation pour que cette synchronisation dans la mobilité partagée soit faisable. Plus précisément, elle aborde les questions de recherche suivantes:*Q1: Quelles sont les variantes des systèmes de mobilité partagée et comment les optimiser?*Q2: Comment synchroniser les déplacements de personnes et quels gains cette synchronisation peut-elle générer?*Q3: Comment combiner les flux de passagers et de fret et quels sont les avantages attendus?*Q4: Quels sont les effets de l'incertitude sur la planification et l'exploitation de systèmes de mobilité partagée?Dans un premier temps, nous étudions les différentes variantes des systèmes de mobilité partagée et nous les classifions en fonction de leurs modèles, caractéristiques, approches de résolution et contexte d'application. En se basant sur cette revue de littérature, nous identifions deux problèmes de mobilité partagés, que nous considérons en détails dans cette thèse et nous développons des méthodes d'optimisation pour les résoudre.Pour synchroniser les flux de passagers, nous étudions un modèle de covoiturage en utilisant les véhicules autonomes, personnels et partagés, et des points de rencontre où la synchronisation entre passagers peut avoir lieu. Pour cela, une méthode heuristique en deux phases est proposée et une étude de cas sur la ville de New York est présentée.Ensuite, nous développons un modèle d’optimisation qui combine les flux de passagers et de marchandises dans une région urbaine. Le but de ce modèle est d’utiliser les capacités disponibles sur une ligne de transport fixe pour transporter les passagers et des robots transportant des petits colis à leurs destinations finales en considérant que la demande de passagers est stochastique. Les résultats obtenus montrent que les solutions proposées par ces deux modèles peuvent conduire à une meilleure utilisation des systèmes de transport dans les régions urbaines. / The rise of research into shared mobility systems reflects emerging challenges, such as rising urbanization rates, traffic congestion, oil prices and environmental concerns. The operations research community has turned towards more sharable and sustainable systems of transportation. Although shared mobility comes with many benefits, it has some challenges that are restricting its widespread adoption. More research is thus needed towards developing new shared mobility systems so that a better use of the available transportation assets can be obtained.This thesis aims at developing efficient models and optimization approaches for synchronizing people and freight flows in an urban environment. As such, the following research questions are addressed throughout the thesis:*Q1: What are the variants of shared mobility systems and how to optimize them?*Q2: How can people trips be synchronized and what gains can this synchronization yields?*Q3: How can people and freight flows be combined and what are the intended benefits?*Q4: What impacts uncertainty can have on planning and operating shared mobility systems?First, we review different variants of the shared mobility problem where either (i) travelers share their rides, or (ii) the transportation of passengers and freight is combined. We then classify these variants according to their models, solution approaches and application context and We provide a comprehensive overview of the recently published papers and case studies. Based on this review, we identify two shared mobility problems, which we study further in this thesis.Second, we study a ridesharing problem where individually-owned and on-demand autonomous vehicles (AVs) are used for transporting passengers and a set of meeting points is used for synchronizing their trips. We develop a two-phase method (a pre-processing algorithm and a matching optimization problem) for assessing the sharing potential of different AV ownership models, and we evaluate them on a case study for New York City.Then, we present a model that integrates freight deliveries to a scheduled line for people transportation where passengers demand, and thus the available capacity for transporting freight, is assumed to be stochastic. We model this problem as a two-stage stochastic problem and we provide a MIP formulation and a sample average approximation (SAA) method along with an Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS) algorithm to solve it. We then analyze the proposed approach as well as the impacts of stochastic passengers demand on such integrated system on a computational study.Finally, we summarize the key findings, highlight the main challenges facing shared mobility systems, and suggest potential directions for future research.

Dans le but de remédier aux problèmes aujourd’hui omniprésents dans le secteur du transport, qu’ils soient financiers, environnementaux ou autres, nous nous intéressons à l’établissement d’un système de covoiturage dynamique optimisé. La voiture partagée est venue subvenir à des besoins restés insatisfaits en matière de déplacement (flexibilité spatiotemporelle…) encourageant l’émergence d’un mode de transport révolutionnaire qu’est la comodalité. Le focus est alors mis sur la complémentarité entre les modes collectifs et individuels et vient considérer la voiture partagée et plus particulièrement le covoiturage comme des modes de transport à part entière. Placés dans ce cadre, nous nous intéressons à l’aspect temps réel dans les systèmes de covoiturage et développons nos travaux dans ce sens. Ce problème ayant une complexité qui n’est pas des moindres, tous nos efforts sont dirigés dans le but de contrecarrer cet obstacle et mettre en œuvre une application logicielle compétitive à grande échelle offrant satisfaction et qualité de service. Pour ce faire, nous considérons une alliance des systèmes multi-agents et des techniques d’optimisation donnant lieu à des agents optimisateurs répartis selon une modélisation de graphe dynamique distribué. Celui-ci est établi sur la base d’un principe de décomposition du réseau géographique desservi inspiré des techniques de classification pour la mise en exergue des zones de concentration des abonnés. Cette modélisation favorise le traitement parallèle des requêtes de par la décentralisation et décomposition du processus initial sur une multitude d’agents optimisateurs chargés chacun d’une ou plusieurs tâches de moindre complexité / In an attempt to address the transportation problems now ubiquitous, may them be financial, environmental or any, we are mainly involved with the establishment of a dynamic optimized carpooling service. Shared cars came to remedy these problems and meet the longtime remained unsatisfied needs (spatiotemporal flexibility…) and so promote the comodal practice. The stress is then put on the complementarity between collective and individual means of transportation and comes to confirm the shared car and more particularly the carpooling as a transport mode as a whole. Based on this, we are mainly interested in setting up a real time ridesharing service providing the needed efficiency in such a context. In fact, the problem we tackle has a complexity of exponential order which must be wiped out preventing from adverse impacts. Blending the agent paradigm with the optimization technics helped reach our goals of implementing a large-scale competitive and fully automated support and providing the necessary efficiency and quality of service. The proposed alliance is realized through communicating optimizing agents spread according to a distributed dynamic graph modeling. The latter is established through a subdivision process of the served geographic network and has been inspired from clustering technics to put the stress on limited and intersecting areas of high density. This helps to promote the parallel requests treatment over a decentralized process. Thus, each optimizing agent firstly manage the requests parts included within the zone it is responsible for and then recompose global responses in coalition with concerned agents in a distributed artificial intelligence context

Le travail doctoral concerne l’étude des dynamiques de changement en faveur de pratiques éco-citoyennes et liées à la mobilité via la communication numérique engageante. La question de recherche qui en découle relève de la définition des conditions et des modalités portant sur la possibilité de transposer les travaux fondateurs antérieurs consacrés à la communication engageante dans le cadre élargi d’interactions médiatées et médiatisées sur l’internet, en milieu naturel.Pour tenter de répondre à cette question, nous avons situé notre propos dans un cadre théorique et méthodologique ouvert en montrant les relations entre la communication engageante et d’autres perspectives relevant du lien, du rite d’interaction ; nous abordons également la problématisation du changement individuel et collectif. Nos travaux apportent une contribution à la réflexion concernant la relation entre information et communication. Sur le plan empirique, nous avons mené une recherche-action dans une Université du Sud de la France. Il s’agissait, dans le contexte d’un partenariat avec cette institution, d’amener des étudiants à s’inscrire sur un dispositif Web de mise en relation de covoitureurs potentiels. Nous avons mené deux expériences mobilisant le paradigme de la communication numérique engageante.Notre approche, replacée dans les problématiques et la méthode de la recherche-action, n’est pas exempte de limites, notamment liées à une validité interne modérée par certains éléments hors de notre contrôle : facteurs historiques, mortalité expérimentale, variables parasites…Tous ces éléments sont présentés, discutés, mis en perspective. / This doctoral work relates to the study of change dynamics in favor of eco-friendly practices and tied to mobility through digital binding communication. The research question that ensues concerns the definition of the terms and conditions about the possibility of incorporating previous work on digital binding communication in the broader context of mediated and mediatized interactions on the internet, in a natural environment.In order to try answering this question, we set our discussion on an open theoretical and methodological framework by showing the relationships between binding communication and other perspectives concerning links, interaction rituals, we also broach upon the problematization of individual and collective change. Our work provides a contribution to the debate on the relationship between information and communication. From an empirical standpoint, we conducted an action research at a southern French university. Our goal was within the context of a partnership with this institution, to encourage students to register to a Web device putting potential carpoolers in touch. We conducted two experiments mobilizing the digital binding communication paradigm.Our approach, put in the context of the set of problems and the action research method is not without flaws, especially insofar as its internal validity is weakened by elements beyond our control: historical factors, experimental mortality, confounding variables…All these elements are presented, discussed, put into perspective.

Cette thèse a pour but de développer des approches déterministes et heuristiques pour résoudre certaines classes des problèmes d'optimisation en télécommunication et la mobilité d'un réseau de transport : problèmes de routage, problèmes de covoiturage, problèmes de contrôle de l'alimentation dans un réseau sans fil, problèmes d'équilibrage du spectre dans les réseaux DSL. Il s'agit des problèmes d'optimisation non convexe de très grande taille. Nos approches sont basées sur la programmation DC&DCA, méthode de décomposition proximale et la méthode d'étiquetage des graphes. Grâce aux techniques de formulation/reformulation et de pénalité exacte, nous avons établi des programmes DC équivalents en vue de leur résolution par DCA. Selon la structure de ces problèmes, on peut fournir des décompositions DC appropriées ou de bons points initiaux de DCA. Nos méthodes ont été programmées sous MATLAB, C/C++. Ils montrent la performance de nos algorithmes par rapport à des méthodes existantes. / In this thesis, we focus on developing deterministic and heuristic approaches for solving some classes of optimization problems in Telecommunication and Mobility & Transport domain: Routing problems, Car pooloing problems, Power control problems in wireless network, Optimal spectrum balancing problems in DSL networks. They are large-scale nonconvex optimization problems. Our methodologies are focus on DC programming and DCA, Proximal decomposition method and Labeling method in graph theory. They are well-known as powerful tools in optimization. The considered problems were reformulated using the DC formulation/reformulation and exact penalty techniques and the DCA was used to obtain the solution. Also, depending on the structure of considered problems, we can provide appropriate DE decompositions or good initial points for DCA. All these proposed methods have been implemented with MATLAB, C/C++ to confirm the practical aspects and enhance our research works.