Nous étudions les systèmes de véhicules en libre service en aller-simple : avec emprunt et restitution dans des lieux éventuellement différents. La publicité promeut l'image de flexibilité et d'accessibilité (tarifaire) de tels systèmes, mais en réalité il arrive qu'il n'y ait pas de véhicule disponible au départ, voire pire, pas de place à l'arrivée. Il est envisageable (et pratiqué pour Vélib' à Paris) de relocaliser les véhicules pour éviter que certaines stations soient vides ou pleines à cause des marées ou de la gravitation. Notre parti-pris est cependant de ne pas considérer de ``relocalisation physique'' (à base de tournées de camions) en raison du coût, du trafic et de la pollution occasionnées (surtout pour des systèmes de voitures, comme Autolib' à Paris). La question à laquelle nous désirons répondre dans cette thèse est la suivante : Une gestion via des tarifs incitatifs permet-elle d'améliorer significativement les performances des systèmes de véhicules en libre service ? / One way Vehicle Sharing Systems (VSS), in which users pick-up and return a vehicle in different places is a new type of transportation system that presents many advantages. However, even if advertising promotes an image of flexibility and price accessibility, in reality customers might not find a vehicle at the original station (which may be considered as an infinite price), or worse, a parking spot at destination. Since the first Bike Sharing Systems (BSS), problems of vehicles and parking spots availability have appeared crucial. We define the system performance as the number of trips sold (to be maximized). BSS performance is currently improved by vehicle relocation with trucks. Our scope is to focus on self regulating systems through pricing incentives, avoiding physical station balancing. The question we are investigating in this thesis is the following: Can a management of the incentives increases significantly the performance of the vehicle sharing systems?

Les systèmes de vélos en libre-service sont devenus des éléments indispensables dans les offres de transport urbain des grandes villes mondiales. À partir des données que ces systèmes génèrent, il est possible d'avoir une caractérisation fine de l'utilisation du vélo en milieu urbain, tant sur des problématiques traitant du domaine des transports que des aspects socio-économiques. Comme pour de nombreux domaines profitant de la récente abondance en données permises par les technologies actuelles de communication et de stockage de l'information, les enjeux actuels résident dans le développement de méthodes d'analyse de données efficaces et adaptées aux systèmes étudiés. Cette thèse se propose de répondre à cette problématique, à la fois par des développements méthodologiques et par une application à des données réelles issues du système de vélos en libre-service Vélo'v à Lyon.Le système Vélo'v peut se représenter sous la forme d'un réseau, décrivant un ensemble de relations entre les différentes stations. Cette représentation, valable également pour de nombreux systèmes, permet l'utilisation d'outils pour décrire la structure du réseau basés sur la théorie des graphes. Néanmoins, la prise en compte d'une dynamique temporelle dans l'évolution des systèmes nécessite d'étendre l'analyse à des réseaux temporels, dont la structure évolue au cours du temps. Le parallèle avec le domaine du traitement du signal, dont le but est l'analyse de signaux temporels, amène à considérer des connexions entre la description de l'évolution d'un réseau temporel et celle d'un signal. Ces travaux proposent de considérer une dualité entre les réseaux temporels et les signaux, de sorte que l'analyse dans le domaine des signaux, à l'aide des outils du traitement du signal, permet de caractériser le réseau temporel correspondant.Cette méthodologie, à la frontière entre le traitement du signal et l'analyse des réseaux, est tout d'abord justifiée par l'étude du système Vélo'v, en comparant différentes approches d'analyse de données et les apports de la représentation sous la forme de réseau temporel. Une méthode d'étiquetage des noeuds d'un graphe est ensuite discutée, permettant d'ouvrir la voie vers une dualité entre réseaux et signaux. Cette dualité est étendue aux réseaux temporels, pour lesquels une méthode d'extraction automatique des structures pertinentes au cours du temps est proposée, à travers la décomposition des signaux correspondants. / Bike-sharing systems have become essential elements in urban transportation systems of many world's big cities. Thanks to the data generated by these systems, it is possible to obtain a precise characterization of urban cycling, both in terms of transportation and socio-economic aspects. Taking advantage of the recent abundance of data allowed by the current technology, the challenges lie in the development of efficient data analysis method, adapted to these systems. This PhD thesis proposes some answers to this issue, first by methodological developments and second by studying real-world data obtained from the bike-sharing system in Lyon, called Vélo'v.The Vélo'v system can be represented as a network, describing a set of relations between the stations spread over the city. This representation, used for many systems, enables the use of tools from network theory to measure the network structure and understand the underlying mechanisms. Nevertheless, taking into account the dynamic evolution of the structure requires an extension of the classical tools to the temporal case. Parallels between this problem and the field of signal processing can be done, and opens the way to the consideration of connections between the description of the dynamics of temporal networks and those of signals. This work introduces a duality between temporal networks and signals, such that the analysis of the signals using the classical tools of signal processing helps to the characterization of the structure of the corresponding network.This methodology, at the juncture between signal processing and network analysis, is first justified by the study of the Vélo'v network, by comparing different data analysis method and the representation of the system as a temporal network. Then, a method to relabel the vertices of the graph according to the topology of the network is discussed, opening up a duality between networks and signals. This duality is then extended to temporal networks: The analysis of the spectral properties of the signals are studied through a fully automated extraction method, enabling the decomposition of relevant network structure over time.

El texto completo de este trabajo no está disponible en el Repositorio Académico UPC por restricciones de la casa editorial donde ha sido publicado. / Nowadays, due to climate change and many other facts affecting daily life a trend to use eco-friendly transportation ways has arisen, and from them the one mostly used and with the highest acceptance is biking. Therefore, several companies have emerged offering bike-sharing systems, and those systems have been greatly accepted in the different metropolises around the world. The generalization of these systems has created a new need: to manage them efficiently. Consequently, in this work, we propose a software architecture and the implementation of a bike-sharing management system using the Internet of things (IoT). / Revisión por pares

Le travail présenté dans cette thèse constitue une contribution originale à lamodélisation et à l'analyse de performances des systèmes de vélos en libre-service. De nombreuses villes en Europe ont suscité un intérêt considérable et un engouement à l'égard de ce nouveau mode de transport écologique (Vélib' à Paris, Vélov'v à Lyon, Bicing à Barcelone, ...) et dont les progrès technologiques ne cessent de les faire émerger dans les quatre coins dumonde. Contrairement aux systèmes de transport traditionnels, très peu d'étudesfondamentales ont été menées et pourtant, de nombreuses questions émergent, la principale étant celle d'un rééquilibrage (régulation) de la distribution de vélos dans les différentes stations afin de satisfaire au mieux les demandes des usagers. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse de doctorat portant sur la modélisation, l'analyse et l'évaluation de performances de ce mode de transport en libre service. Ce travail, basé sur les réseaux de Petri, est d'une aide précieuse pour la mise en oeuvre, l'exploitation et la régulation de ce type de systèmes.La complexité dynamique de tels systèmes, perçus comme des systèmes à événements discrets, nous a conduit au développement d'une approche à base d'une classe particulière de réseaux de Petri stochastiques ayant des arcs à poids variables pertinents aussi bien pour l'analyse que pour la simulation. Un ensemble de modèles et de méthodes d'analyse associées sont développés en vue de leur régulation, en prenant en compte différents paramètres de décision qui les caractérisent notamment le nombre de stations, la capacité de chaque station, les seuils de régulation, la capacité des véhicules de régulation, le type et/ou la fréquence de régulation choisi (périodique ou continue), …. En plus d'être paramétrables, les modèles proposés permettent d'étudier plusieurs configurations en fonction de différents modes de fonctionnement possibles (mode sans régulation, mode avec régulation, mode dynamique, mode statique, etc). La présentation de cette thèse comporte plusieurs illustrations et applicationspermettant d'aider le lecteur à la compréhension du travail développé.A notre connaissance, il s'agit d'un premier travail du genre dans la littérature sur les réseaux de Petri et plus généralement, l'un des premiers sur les systèmes de vélos en libre-service. / Public Bicycle-Sharing Systems (PBSS) have been appearing in more and more cities around the world in the last few years. Although their apparent success as an alternative form of public transportation mode, there are major challenges confronting the operators while few scientific works are available to support such complex dynamical systems to influence their economic viability and operational efficiency. One of the most crucial factors for the success of a PBS system is its ability to ensure that bicycles are available for pick up and vacant berths available for bicycle drop off at every station. In this thesis, we develop an original discrete event approach for modelling and performance evaluation of public bicycle-sharing systems by using Petri nets with time, inhibitor arcs and variable arc weights.

Le développement du vélo en ville constitue aujourd’hui un impératif pour les élus, notamment au regard des injonctions en faveur du développement durable. Dans les années 2000, les dispositifs de vélos en libre service se sont imposés dans la majorité des villes européennes. Si leur développement a été guidé par des considérations écologiques, ces dispositifs valorisent plus généralement l’innovation politico-institutionnelle et le dynamisme économique des villes. Ces dispositifs se sont imposés grâce à des réseaux transnationaux structurés autour de la thématique du vélo. Ces réseaux invitent à considérer les échanges transnationaux comme vecteurs de transformations dans l’action publique urbaine. Les préoccupations pour le développement du vélo ont une histoire qui s’inscrit dans une série d’interactions entre les villes depuis les années 1970. L’analyse de la formation et des effets des réseaux transnationaux du vélo permet de définir des périodes et des régularités dans ces recompositions qui affectent à la fois les politiques du vélo en ville et l’organisation des pouvoirs politiques urbains. Une première période structurée par l’activité transnationale des associations de défense du vélo invite à comprendre le rôle des échanges dans la définition d’un problème public puis sa mise à l’agenda dans l’ensemble des villes européennes au cours des années 1970. Le traitement des problèmes pousse les élus et les agents administratifs à s’investir dans les échanges transnationaux pour construire une nouvelle compétence municipale fondée sur les expertises associatives. Cet investissement des municipalités caractérise la deuxième période, dans laquelle les municipalités s’affirment dans la mise en œuvre des politiques publiques du vélo en institutionnalisant des réseaux de collectivités au cours des années 1980-1990. Enfin, une troisième période s’engage à partir des années 2000 avec l’arrivée des entreprises du mobilier urbain et de l’affichage publicitaire dans les échanges transnationaux. Cet investissement des entreprises engendre une intense circulation des systèmes de vélos en libre service et confronte les élus urbains à l’exercice d’une régulation des relations avec ces grandes firmes, autant dans les interactions transnationales que dans celles qui se déroulent sur les territoires pour la gestion des services urbains. Ces réseaux transnationaux du vélo sont un moyen d’organiser les pouvoirs locaux et de légitimer les élus municipaux dans la conduite de l’action publique urbaine. / Today, development of urban cycling is a must for politicians, particularly considering injunctions in favor of sustainable development. In the 2000s, bike sharing systems emerged in most European cities. If development was guided by ecological considerations, more generally, these services add value to political and institutional innovation and to the economic vitality of cities. Bike sharing systems were imposed thanks to transnational networks around the theme of the bike. These networks invite us to consider transnational exchanges as vectors of change in urban policies. The development of cycling has a history which is the result of many interactions between cities since the 1970s. The analysis of the creation and the effects of bicycle transnational networks allows us to define time periods and patterns in the evolutions that affect both urban cycling policies and organization of urban political power. A first period, structured by transnational activity of urban cyclist associations, helps us to understand the role of these interactions in the definition of a public issue, and of the inclusion of these questions in the agenda of many European cities during the 1970s. Problem solving encourages decision makers to engage in transnational exchanges to build a new municipal jurisdiction based on associative expertise. This municipal investment characterizes the second period, in which municipalities intensify the implementation of cyclist public policies by institutionalizing city networks in the years 1980-1990. Finally, a third period begins in the 2000s, with the appearance of companies in the area of urban furniture and outdoor advertising in transnational exchanges. These firms generate a heavy circulation of bike sharing systems, and pose the question for decision makers how to manage their relationships with these large companies, both on a transnational level and as far as the management of urban services is concerned. These bicycle transnational networks are a way to organize local authorities and to legitimate decision makers in the management of urban public policies.

Bakgrund: Kunskapsintensiva organisationer upplever svårigheter när det kommer till att behålla medarbetare och de tvingas således arbeta för att hantera den frivilliga personalomsättningen. Den svenska advokatbranschen genomgår förändring och medarbetare byter arbetsgivare i allt större utsträckning. Samtidigt pågår diskussioner kring huruvida monetära- och icke-monetära incitamentssystem påverkar medarbetarnas motivation, arbetstillfredsställelse och engagemang. Därav har intresset väckts för att studera huruvida incitamentssystem påverkar den frivilliga personalomsättningen inom advokatbyråer verksamma i Sverige. Syfte: Syftet med studien är att skapa en ökad förståelse för hur incitamentssystem påverkar den frivilliga personalomsättningen inom advokatbyråer verksamma i Sverige. Metod: Studien innehar en kvalitativ forskningsstrategi och ett konstruktionistisktperspektiv. Arbetet följer en abduktiv ansats och en tematisk analys används viddata analysen. Syftet och forskningsfrågorna besvaras genom att utnyttja en flerfallsstudie på två olika advokatbyråer verksamma i Sverige, där 14 semi-strukturerade intervjuundersökningar ligger till grund för inhämtandet av det empiriska materialet. Slutsats: Studien påvisar att kunskapsintensiva organisationer bör utforma incitamentssystem med både monetära och icke-monetära incitament där en förståelse för att incitamentssystem kan påverka andra medarbetare än vad som var avsett är viktig. Monetära incitament tycks påverka arbetstillfredsställelsen men har begränsad effekt på medarbetarnas motivation och engagemang. De icke-monetära incitamenten tenderar att påverka den frivilliga personalomsättningen i större utsträckning / Background: Knowledge-intensive organizations experience difficulties when it comes to retaining employees and they are obliged to handle the voluntary turnover. The Swedish law branch of industry experiences a period of change where employees change employers to a greater extent. At the same time, there are ongoing discussions about how monetary- and non-monetary incentives affect employee motivation, job satisfaction and commitment. Therefore, it is interesting to study how incentive systems affect voluntary turnover in Swedish law firms. Purpose: The study aims to increase the understanding of how incentive systems affect the voluntary turnover in Swedish law firms. Methodology: The study is designed according to a qualitative research strategy and has a constructionist perspective. The work follows an abductive approach, and a thematic analysis is used when analyzing the data. The purpose and research questions are answered by utilizing a multiple-case study of two Swedish law firms, where 14 semistructured interviews generate the empirical material. Conclusion: The study shows that knowledge-intensive organizations should design incentive systems with both monetary and non-monetary incentives where an understanding that incentive systems can affect other employees than what was intended is important. Monetary incentives seem to affect job satisfaction but have a limited effect on employee motivation and commitment. The non-monetary incentives tend to affect voluntary employee turnover to a greater extent.

A Bicycle-sharing system (BSS) is a popular service scheme deployed in cities of different sizes around the world. Although docked bike systems are its most popular model used, it still experiences a number of weaknesses that could be optimized by investigating bike sharing network properties and evolution of obtained patterns.Efficiently keeping bicycle-sharing system as balanced as possible is the main problem and thus, predicting or minimizing the manual transportation of bikes across the city is the prime objective in order to save logistic costs for operating companies.The purpose of this thesis is two-fold; Firstly, it is to visualize bike flow using data exploration methods and statistical analysis to better understand mobility characteristics with respect to distance, duration, time of the day, spatial distribution, weather circumstances, and other attributes. Secondly, by obtaining flow visualizations, it is possible to focus on specific directed sub-graphs containing only those pairs of stations whose mutual flow difference is the most asymmetric. By doing so, we are able to use graph mining and machine learning techniques on these unbalanced stations.Identification of spatial structures and their structural change can be captured using Convolutional neural network (CNN) that takes adjacency matrix snapshots of unbalanced sub-graphs. A generated structure from the previous method is then used in the Long short-term memory artificial recurrent neural network (RNN LSTM) in order to find and predict its dynamic patterns.As a result, we are predicting bike flows for each node in the possible future sub-graph configuration, which in turn informs bicycle-sharing system owners in advance to plan accordingly. This combination of methods notifies them which prospective areas they should focus on more and how many bike relocation phases are to be expected. Methods are evaluated using Cross validation (CV), Root mean square error (RMSE) and Mean average error (MAE) metrics. Benefits are identified both for urban city planning and for bike sharing companies by saving time and minimizing their cost. / Lånecykel avser ett system för uthyrning eller utlåning av cyklar. Systemet används främst i större städer och bekostas huvudsakligen genom tecknande av ett abonnemang.Effektivt hålla cykel andelssystem som balanseras som möjligt huvud problemand därmed förutsäga eller minimera manuell transport av cyklar över staden isthe främsta mål för att spara logistikkostnaderna för drift companies.Syftet med denna avhandling är tvåfaldigt.För det första är det att visualisera cykelflödet med hjälp av datautforskningsmetoder och statistisk analys för att bättre förstå rörlighetskarakteristika med avseende på avstånd, varaktighet, tid på dagen, rumsfördelning, väderförhållanden och andra attribut.För det andra är det vid möjliga flödesvisualiseringar möjligt att fokusera på specifika riktade grafer som endast innehåller de par eller stationer vars ömsesidiga flödesskillnad är den mest asymmetriska.Genom att göra det kan vi anvnda grafmining och maskininlärningsteknik på dessa obalanserade stationer, och använda konjunktionsnurala nätverk (CNN) som tar adjacency matrix snapshots eller obalanserade subgrafer.En genererad struktur från den tidigare metoden används i det långa kortvariga minnet artificiella återkommande neurala nätverket (RNN LSTM) för att hitta och förutsäga dess dynamiska mönster.Som ett resultat förutsäger vi cykelflden för varje nod i den eventuella framtida underkonfigurationen, vilket i sin tur informerar cykeldelningsägare om att planera i enlighet med detta.Denna kombination av metoder meddelar dem vilka framtida områden som bör inriktas på mer och hur många cykelflyttningsfaser som kan förväntas.Metoder utvärderas med hjälp av cross validation (CV), Root mean square error (RMSE) och Mean average error (MAE) metrics.Fördelar identifieras både för stadsplanering och för cykeldelningsföretag genom att spara tid och minimera kostnaderna.

Les enjeux du développement durable, le réchauffement climatique, la pollution dans les grandes villes, la congestion et les nuisances sonores, l'augmentation des prix de carburants, sont parmi des nombreux facteurs qui incitent les pays développés à l'innovation dans les transports publics. Dans ce contexte, l'introduction des systèmes de vélos en libre-service, au cours de ces dernières années, est une des solutions adoptées par de nombreuses grandes villes. Malgré leur succès fulgurant dans le monde entier, il existe peu d'études fondamentales sur ce type transport urbain. Pourtant, leur exploitation et leur management par des opérateurs soulèvent de nombreuses questions notamment d'ordre opérationnel. Dans ce contexte, cette thèse s'adresse aux problèmes d'ordonnancement et de rééquilibrage des stations de vélos en libre-service. Ce sont des problèmes cruciaux pour la qualité de service et la viabilité économique de tels systèmes. Le rééquilibrage consiste à redistribuer le nombre de vélos entre les différentes stations afin de satisfaire au mieux les demandes des usagers. Cette régulation se fait souvent par le biais de véhicules spécifiques qui font des tournées autour des différentes stations. Ainsi, deux problèmes d'optimisation difficiles se posent : la recherche de la meilleure tournée du véhicule de régulation (ordonnancement de la tournée) et la détermination des nombres de véhicules à utiliser (rééquilibrage des stations). Dans cette optique, les travaux de cette thèse constituent une contribution à la modélisation et à l'optimisation de performances des systèmes de vélos en libre-service en vue de leur rééquilibrage et leur ordonnancement. Plusieurs méthodes d'optimisation et ont été développées et testées. De telles méthodes incorporent différentes approches de simulation ou d'optimisation comme les réseaux de Petri, les algorithmes génétiques, les algorithmes gloutons, les algorithmes de recherche par voisinage, la méthode arborescente de branch-and-bound, l'élaboration des bornes supérieures et inférieures, etc. Différentes facettes du problème ont été étudiées : le cas statique, le cas dynamique, l'ordonnancement et le rééquilibrage avec un seul (ou multiple) véhicule(s). Afin de montrer la pertinence de nos approches, la thèse comporte également plusieurs applications réelles et expérimentations / In our days, developed countries have to face many public transport problems, including traffic congestion, air pollution, global oil prices and global warming. In this context, Public Bike sharing systems are one of the solutions that have been recently implemented in many big cities around the world. Despite their apparent success, the exploitation and management of such transportation systems imply crucial operational challenges that confronting the operators while few scientific works are available to support such complex dynamical systems. In this context, this thesis addresses the scheduling and balancing in public bicycle-sharing systems. These problems are the most crucial questions for their operational efficiency and economic viability. Bike sharing systems are balanced by distributing bicycles from one station to another. This procedure is generally ensured by using specific redistribution vehicles. Therefore, two hard optimization problems can be considered: finding a best tour for the redistribution vehicles (scheduling) and the determination of the numbers of bicycles to be assigned and of the vehicles to be used (balancing of the stations). In this context, this thesis constitutes a contribution to modelling and optimizing the bicycle sharing systems' performances in order to ensure a coherent scheduling and balancing strategies. Several optimization methods have been proposed and tested. Such methods incorporate different approaches of simulation or optimization like the Petri nets, the genetic algorithms, the greedy search algorithms, the local search algorithms, the arborescent branch-and-bound algorithms, the elaboration of upper and lower bounds, ... Different variants of the problem have been studied: the static mode, the dynamic mode, the scheduling and the balancing by using a single or multiple vehicle(s). In order to demonstrate the coherence and the suitability of our approaches, the thesis contains several real applications and experimentations

Many metropolitan cities motivate people to exploit public bike-sharing programs as alternative transportation for many reasons. Due to its’ popularity, multiple types of research on optimizing public bike-sharing systems is conducted on city-level, neighborhood-level, station-level, or user-level to predict the public bike demand. Previously, the research on the public bike demand prediction primarily focused on discovering a relationship with weather as an external factor that possibly impacted the bike usage or analyzing the bike user trend in one aspect. This work hypothesizes two external factors that are likely to affect public bike demand: weather and air pollution. This study uses a public bike data set, daily temperature, precipitation data, and air condition data to discover the trend of bike usage using multiple machine learning techniques such as Decision Tree, Naïve Bayes, and Random Forest. After conducting the research, each algorithm’s output is evaluated with performance comparisons such as accuracy, precision, or sensitivity. As a result, Random Forest is an efficient classifier for the bike demand prediction by weather and precipitation, and Decision Tree performs best for the bike demand prediction by air pollutants. Also, the three class labelings in the daily bike demand has high specificity, and is easy to trace the trend of the public bike system.