Les avancées technologiques, dues à l’avènement des nouvelles technologies d’information etde communication, ont donné naissance au concept des Systèmes de Transport Intelligents (STI).Les objectifs de telles applications consistent à apporter des solutions efficaces pour faire face auxproblèmes quotidiens des phénomènes de congestion. L’importance ainsi que les enjeux socioéconomiquesposés par les congestions imposent d’introduire des solutions innovantes utilisantles avancées récentes dans le domaine de la commande. Les travaux présentés dans cette thèse sesituent dans le cadre des STI et traitent des problèmes de la commande du trafic autoroutier et surles Voies Rapides Urbaines (VRU). Parmi les techniques de commande utilisée, nos travaux se focalisentprincipalement sur le contrôle d’accès isolé. L’objectif d’une telle action de régulation estd’agir sur le débit des rampes d’entrée, via des feux de signalisation, afin de maintenir la densitésur la voie principale aux alentours d’un seuil critique permettant ainsi, une utilisation optimale del’infrastructure autoroutière ou des VRU. L’algorithme proposé repose sur l’utilisation conjointede la platitude différentielle et le concept de la commande par mode glissant d’ordre supérieur. Laprincipale caractéristique de la platitude réside dans sa capacité à assurer une génération de trajectoiressans intégration d’aucune équation différentielle du modèle étudié. L’intérêt de la commandepar mode glissant d’ordre supérieur est de permettre le suivi de trajectoires d’une manière robustemême en présence d’incertitudes et de perturbations typiques aux systèmes de trafic. La pertinencede l’approche proposée est validée via un ensemble de simulations avec des données réelles d’uneportion de l’autoroute A6 du périphérique de Paris. De plus, la validation a été enrichie par l’évaluationde performances basée sur des critères couramment utilisés par les exploitants. L’ensembledes résultats ouvre la voie à plusieurs perspectives d’amélioration et de généralisation de cettecommande à des réseaux routiers plus complexes. / The technological advances, due to the advent of the new information and communication technologieshave given rise to the Intelligent Transportation Systems (ITS) concept. The objectivesof such applications are to provide effective solutions to deal with the daily problems of congestion.The importance as well as the socio-economic challenges raised by congestion requires theintroduction of innovative solutions based on the latest advances in the automatic control field. Theworks presented in this thesis lie in the frame of ITS and treat the problems of the freeway andUrban Express Routes (UER) control. Among the used control techniques, our works focus mainlyon the isolated ramp metering. The objective of this control measurement is to act on the on-rampflow, through traffic lights, in order to keep the traffic density on the mainstream section around acritical threshold allowing then an optimal use of the freeway or UER infrastructures. The proposedalgorithm rests on the jointly use of differential flatness and high order sliding mode control(HOSMC) concept. The main characteristic of the differential flatness lies in its ability to providea trajectory generation, without integration of any differential equation of the studied model. Onthe other hand, the advantage of HOSMC is to allow a robust trajectory tracking even in the case ofthe presence of uncertainties and disturbances which are typical to traffic systems. The relevanceof the proposed approach is validated through a set of numerical simulations using real-data froma part of the A6 freeway from Paris ring. In addition, the validation step has been enriched by theperformance evaluation based on a set of criteria commonly used by the freeway practitioners. Theobtained results paves the way to several perspectives in order to improve the proposed controlapproach and its generalization for more complex freeway networks.

Ces travaux de thèse sont réalisés au sein de l’équipe STI du laboratoire LITIS, en collaboration avec le centre de robotique CAOR de l’école des mines de Paris et l’INRIA Rocquencourt dont ils ont utilisé la plateforme du prototype LARA composée de véhicules instrumentés. L’objectif est de contribuer à la localisation des véhicules intelligents équipés de récepteurs GPS (Global Positionning System), de systèmes de vision et du matériel de communication permettant la coopération entre ces véhicules. En milieu urbain, les performances du GPS sont fortement dégradées. La réception du signal GPS souffre de masquages ou de mauvaises configurations géométriques des satellites. De plus, la qualité du signal peut être corrompue à cause du phénomène de multi-trajets lié à la réflexion du signal sur les bâtiments, tunnels... Alors la robustesse, la précision et la disponibilité de l’estimation de la position peut décroître significativement. D’où la nécessité d’une source d’information complémentaire pour compenser les faiblesses du récepteur GPS. L’originalité de nos travaux consiste à utiliser les données exploitées par notre système de vision. Le système de vision utilisé est basé sur une caméra (monovision). Il permet la détection robuste des obstacles sur la route, ainsi que la détection de la pluie. Le calcul de la distance de l’obstacle à notre véhicule est réalisé à l’aide du modèle sténopé et l’hypothèse de la route plane. Les véhicules utilisant des systèmes de communication sans fil basé sur la norme 802.11g+ coopèrent entre eux en échangeant leurs coordonnées GPS si elles sont disponibles. Cette coopération permet de connaître la position des véhicules qui nous entourent. Le système de communication est aussi utilisé pour l’alerte météorologique V2I ou V2V en utilisant la détection de la pluie réalisée en collaboration avec Valeo. Pour réaliser le positionnement relatif fiable, nous avons mis en oeuvre un algorithme de suivi basé sur le filtrage particulaire. Cette méthode permet de fusionner les données en utilisant les techniques probabilistes lors des différentes étapes du filtre. Finalement, une validation expérimentale en temps réel sur les véhicules du prototype LARA a été réalisée sur différents scénarios. / This thesis work realised at the STI team of the LITIS Laboratory, in collaboration with the Center of Robotics CAOR at the Ecole des Mines of Paris and the INRIA Rocquencourt, and tested on the prototype LARA. The aim is to better positionning of intelligent vehicles equipped with GPS, vision systems and communication devices used for cooperation between vehicles. In urban areas, The usage of GPS is not always ideal because of the poorness of the satellite coverage. Sometimes, the GPS signal may be also corrupted by multipath reflections due to tunnels, high buildings, electronic interferences etc. So, in order to accurate the vehicle positioning in the navigation application, the GPS data will be enhanced with vision data using communication between vehicles. The vision system is based on a monocular real-time vision-based vehicle detection. We can calculate the distance between vehicles using the pinhole model. We developped a rain detection system using the same camera. The inter-vehicle cooperation is made possible thanks to the revolution in the wireless mobile ad hoc network. Localization information can be exchanged between the vehicles through a wireless communication devices. The creation of the system will adopt the Monte Carlo Method or what we call a particle filter for the treatment of the GPS data and vision data. An experimental study of this system is performed on our fleet of experimental communicating vehicles LARA.

La mobilité des personnes en fauteuil roulant (PFR) joue un rôle crucial pour leur participation sociale. Cependant, l'accès au service de transport en commun présente un défi de taille pour ces personnes en raison de divers obstacles physiques et sociaux qu'elles peuvent rencontrer lors de leurs déplacements en utilisant le transport en commun comme le manque des parcours ou arrêts de bus accessibles. Au cours des dernières années, la mise au point de technologies d'aide technique s'est développée progressivement pour permettre aux PFR d'améliorer leur qualité de vie. En particulier, ces technologies offrent une variété de fonctionnalités et de solutions qui permettent à ces personnes de surmonter divers obstacles qui réduisent leur déplacement et leur inclusion sociale. De ce fait, de nombreux projets ont été créés, comme Streetco ou Evelity en France. Au Canada, le projet multidisciplinaire MobiliSIG a été lancé en 2013. Ce dernier vise à concevoir et développer des technologies géospatiales de navigation selon les principes de la conception cognitive pour assister les PFR dans leurs déplacements quotidiens et leur accès à l'environnement. Ce projet vise à offrir un itinéraire personnalisé et adapté au profil des utilisateurs pour offrir un transport multimodal accessible. Cependant, ce service peut connaitre divers enjeux étant donné l'accessibilité à tous les parcours et arrêts de bus, l'intégration de la conception sans obstacle selon les principes de conception universelle. Dans ce projet, nous avons proposé une approche basée sur la personnalisation de l'itinéraire tout en identifiant les facteurs socio-environnementaux affectant l'accessibilité du transport en commun. Cette approche permet de planifier un déplacement multimodal adapté en appuyant sur un algorithme de routage qui prend en considération l'indice de l'accessibilité des itinéraires. Nous avons conçu et développé de nouvelles fonctionnalités pour une application web (MobiliSIG) permettant la planification d'itinéraire multimodal personnalisé selon les profils des personnes en fauteuil roulant. Finalement quelques scénarios ont été testés pour des fins de validation de l'application dans la ville de Québec. / Mobility plays a crucial role in the social participation of Manual wheelchair users (MWU). Among others, access to public transit service presents a significant challenge for these individuals due to various physical and social barriers they may encounter while travelling by using public transit such as lack of accessible transit routes or stops. Over the past few years, the development of assistive navigation technologies has been gradually developed to enable MWU to improve their quality of life. In particular, these technologies offer a variety of features and solutions that allow these individuals to overcome various barriers that limit their mobility and social participation. As a result, many projects have been created, such as Streetco or Evelity in France. In Canada, the multi-disciplinary MobiliSIG project was launched in 2013. It aims to design and develop a geospatial navigation technology based on the principles of cognitive design to assist MWU in their daily travel and access to the environment. This project aims to offer a personalized route adapted to the profile of users to offer accessible multimodal transport. However, this service can know various issues given the improvement of the accessibility of stops, the accessibility to all routes and bus stops to people in wheelchairs, Barrier-free design guide tracking in all new projects according to universal design principles. In this project, we proposed an approach based on the personalization of the route while identifying the environmental factors affecting the accessibility of public transport. This approach makes it possible to plan a suitable multimodal trip using a routing algorithm that takes into account the route accessibility index. We have designed and developed new functionalities for a web application (MobiliSIG) allowing multimodal route planning customized according to the profiles of people in wheelchairs. Finally, some scenarios were tested for validation of the application in Quebec City.

Améliorer la sécurité routière passe par une meilleure compréhension des causes d'accidents. Il est donc nécessaire de développer des observatoires discrets pour étudier la manière de conduire de tous les automobilistes. Une partie de cette analyse implique l'utilisation de capteurs mesurant les trajectoires des véhicules sur une portion de route. Deux capteurs innovants ont été crées pour pallier au manque de capteurs suffisamment précis pour ces travaux de recherche : le premier est un capteur à fibres optiques présentant une succession de réseaux de Bragg et le second, protégé par un brevet, est fondé sur une technologie résistive. Le premier repère la déformation locale de fibres optiques noyées à moins d'un centimètre sous la surface de la chaussée. Il utilise la variation de longueurs d'onde engendré par l'extension de la fibre à la zone de contact roue - sol. En utilisant un algorithme adéquat, il est insensible à la température. Le second est constitué de deux conducteurs dont un est résistif. Le poids du véhicule engendre un contact électrique entre les deux conducteurs, transformant la résistance électrique de l'ensemble. Les modèles développés, électrique ainsi que de variation thermique, permettent sa meilleure utilisation. Ils ont été soumis à une expérimentation sur une route départementale. Le capteur optique s'avère plus performant mais coûteux. Le deuxième n'est pas assez robuste mais présente des perspectives intéressantes. / This action stake is not technology for itself. It is a great help the development of new safety functions, e.g. the estimation of driver’s behaviour based uponthe vehicle’s trajectory. This trajectory is determined via two sensors we developed. This system must not disturb the driver and should therefore remain invisible to him. The first one is a fiber Bragg grating (FBG) sensor. It detects local strain due to the vehicle weight. The fiber is embedded in the road thanks to resin used in other traffic sensors. The vehicle location is spotted according to the variations of Bragg wavelengths. The fiber extension located under the ground - wheel contact zone changes the step of the Bragg grating. The second one is based upon two conductors. One of them has a grater electrical resistance. The vehicle’s weight creates a link between the two conductors. The resulting electrical resistance provides a lateral position estimation of the vehicle. Electrical and thermic models and simulation even increase the sensor reliability. A caveat is lodged. Both of them were tested on a secondary road. To put in a nutshell, the FBG sensor gives better results but is very expensive (sensors and interrogator too). The resistance sensor is not much raw nevertheless it has interesting perspectives.

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.

Cette thèse est consacrée à étudier les applications potentielles de véhicules autonomes et communications V2X pour construire les systèmes de transport intelligents. Premièrement, le comportement de caravane dans un environnement de véhicule connecté est étudié. Un algorithme de commande de caravane est conçu pour obtenir l'espacement sécuritaire ainsi que la conformité de la vitesse et de l'accélération. Deuxièmement, à plus grande échelle, les caravanes autour d'une intersection sont considérées. Le débit pendant une période de signal de trafic peut être amélioré en tirant profit de la capacité redondante de la route. Dans diverses contraintes, les véhicules peuvent choisir d'accélérer et rejoindre la caravane précédente ou à décélérer de déroger à l'actuel. Troisièmement, une intersection sans signalisation en VANET est considérée. Dans des conditions de faible trafic, les véhicules peuvent réguler leur vitesse avant d'arriver à l'intersection en fonction du temps d'occupation de la zone de conflit (TOZC) stocké au niveau du gestionnaire, afin qu'ils puissent traverser l'intersection sans collision ni arrêt. Le délai peut être réduit en conséquence. Enfin, un algorithme de gestion d'intersection autonome universelle, qui peut fonctionner même avec le trafic lourd, est développé. Le véhicule cherche à sécuriser les fenêtres entrant dans le TOZC. Ensuite, sur la base des fenêtres trouvées et le mouvement du véhicule qui précède, les trajectoires des véhicules peuvent être planifiées en utilisant une méthode de programmation dynamique segmentée. Tous les algorithmes conçus sont testés et vérifiés avec succès par des simulations dans scénarios différents / This thesis is devoted to study the potential applications of autonomous vehicles and V2X communications to construct the intelligent transportation systems. Firstly, the behavior of platoon in connected vehicle environment is studied. A platoon control algorithm is designed to obtain safe spacing as well as accordance of velocity and acceleration for vehicles in the same lane. Secondly, in larger scale, the platoons around an intersection are considered. The throughput in a traffic signal period can be improved by taking advantage of the redundant road capacity. Within diverse constraints, vehicles can choose to accelerate to join in the preceding platoon or to decelerate to depart from the current one. Thirdly, an unsignalized intersection in VANET is considered. In light traffic conditions, vehicles can regulate their velocities before arriving at the intersection according to the conflict zone occupancy time (CZOT) stored at the manager, so that they could get through the intersection without collision or stop. The delay can be reduced accordingly. Finally, an universal autonomous intersection management algorithm, which can work even with heavy traffic, is developed. The vehicle searches for safe entering windows in the CZOT. Then based on the found windows and the motion of preceding vehicle, the trajectories of vehicles can be planned using a segmented dynamic programming method. All the designed algorithms are successfully tested and verified by simulations in various scenarios

Les réseaux véhiculaires sont des réseaux émergents qui permettent de connecter des véhicules entre eux et avec les infrastructures routières. Ils permettent de mettre en œuvre des applications de sécurité (évitement des collisions, prévention des travaux, etc.), des applications temps-réel (aide à la conduite automatisée), des applications des systèmes de transport intelligents (gestion du trafic, proposition de détours, etc.), des applications de confort (péage automatique des autoroutes, connexion à du contenu multimédia en ligne, etc.). Pour fonctionner pleinement, le véhicule a besoin d’une puissance de calcul de plus en plus grande et d’une connexion quasi-continue. Afin de garantir cette contrainte, les réseaux véhiculaires font de plus en plus appel au Cloud. Cette thèse vise à explorer les différentes interactions entre les réseaux véhiculaire et Cloud. / Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) are a new kind of networks which allow to connect vehicles between them and with the road infrastructures. It make possible to deploy safety applications (colision avoidance, roadworks advertisement, etc.), real time application (driver assistance, automated driving, etc.), comfort application (automatic toll payment, access to multimedia contents via internet, etc.). In order to be functioning completely, the vehicle needs more and more computing power and a connection with almost no interruption. To guarantee this constraints, VANETs are using more and more often the Cloud Computing. This thesis aims to explore the differents intereactions between VANETs and the Cloud

Parmi les nouvelles technologies envisagées pour le développement d'aides à la conduite innovantes, la détection d'obstacles tient une place importante. Elle permet en effet d'anticiper d'éventuelles collisions, pour un gain réel en sécurité. Cette thèse propose d'aborder le thème de la détection d'obstacles par une approche multi-capteurs qui se veut robuste et générique, grâce au rôle central conféré à la stéréovision. Dans la méthodologie proposée, les différents capteurs (capteur stéréoscopique, télémètre laser, capteur d'identification optique) fournissent des hypothèses de détection sous la forme de volumes d'intérêt dans l'espace de disparité lié aux images stéréoscopiques. Un traitement localisé dans chacune de ces régions permet ensuite de valider et de caractériser ces hypothèses. Nous proposons dans cette thèse la description de cette méthodologie, trois méthodes de création d'hypothèses de détection et des critères pour la validation de celles-ci. Par ailleurs, des aspects pragmatiques liés à la mise en oeuvre de cette approche sont abordés, comme les choix algorithmiques permettant l'obtention en temps réel de données exploitables pour la stéréovision et l'évaluation des méthodes proposées. Enfin, nous présentons trois applications fonctionnant dans des véhicules expérimentaux et anticipant sur de futures aides à la conduite.

Cette thèse est consacrée au domaine interdisciplinaire des Systèmes de Transport Intelligents et des technologies de Réalité Virtuelle. Elle se concentre sur l’amélioration des stratégies de commande des véhicules intelligents en tenant compte des impacts de l’environnement naturel ainsi que sur l’analyse de performance, la visualisation et la vérification de la validité des algorithmes de commande sur la plateforme de véhicules intelligents réalité virtuelle (IVVR).La plateforme IVVR comprend trois sous-systèmes : un sous-système de commande de véhicules intelligents, un sous-système de visualisation et un sous-système virtuel sans fil. Le synthétique environnement naturel a été modélisé et simulé pour la simulation et l’analyse de performance des stratégies de commande sous conditions environnementales complexes. Ensuite, les expérimentations concernant le trafic équipé du régulateur de vitesses adaptatives (ou coopérative) sont exécutés et ils montrent que les systèmes existants ont échoué à maintenir une espace inter-véhiculaire de sécurité lorsque les conditions d’environnement naturel sont défavorables. Dans ce cas, nous proposons un nouvel algorithme de commande appelé NECACC pour le contrôle longitudinal du véhicule en maintenant une espace inter-véhiculaire de sécurité et garantissant une capacité de circulation optimisée même dans des conditions environnementales complexes. Cet algorithme est ensuite simulé, vérifié et validé sur la plateforme IVVR. Enfin, les démonstrations de trafic virtuel effectuant des manœuvres communes de circulation contrôlés par les systèmes de commande intégrés proposées sont présentées sous diverse conditions environnementales / This thesis is dedicated to the interdisciplinary area of Intelligent Transportation Systems and Virtual Reality technologies. It focuses on the improvement of intelligent vehicles control strategies by considering the natural environment impacts as well as the visualization, the verification and performance analysis of proposed control algorithms on the proposed Intelligent Vehicles Virtual Reality (IVVR) platform.The IVVR platform includes three subsystems: Vehicle Intelligent Control Subsystem, Visualization Subsystem and Virtual Wireless Subsystem. For realizing the control strategy simulation and performance analysis under complex natural environment conditions, Synthetic Natural Environment has been modeled and simulated in this IVVR platform. Therefore, experiments of Adaptive Cruise Control (ACC) or Cooperative ACC system equipped traffic are executed and show that normal ACC/CACC system fails to keep a safe inter-vehicle space when the natural environment condition is variable or adverse especially in stiff conditions. For solving this problem, we propose a new control algorithm called NECACC (Natural Environment based CACC) for longitudinal vehicle control in maintaining a safe inter-vehicle distance as well as guaranteeing an appropriate traffic capacity even under complex environmental conditions. This algorithm is then simulated and verified in IVVR platform as a “proof of concept”. Finally, some virtual traffic demonstrations performing common traffic maneuvers are presented in IVVR platform under various environmental conditions. The vehicle platoon is controlled by proposed integrated control system and the safety can be ensured all the time

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s’inscrivent dans le cadre des Systèmes de TransportIntelligents (STI). Bien que les premières études sur ces systèmes ont commencé dans les années 60, leurdéveloppement reposant sur les techniques de l’information et de la communication, a atteint sa maturitédans le début des années 80. Les STI, sont composés de différents systèmes et intègrent différents concepts(systèmes embarqués, capteurs intelligents, autoroutes intelligentes, . . .) afin d’optimiser le rendementdes infrastructures routières et répondre aux problèmes quotidiens des congestions. Ce mémoire présentequatre contributions dans le cadre du trafic routier et aborde les problèmes de l’estimation et de lacommande afin d’éliminer les problèmes de congestions « récurrentes ». Le premier point traite unproblème crucial dans le domaine des STI qui est celui de l’estimation. En effet, la mise en oeuvre delois de commande pour réguler le trafic impose de disposer de l’ensemble des informations concernantl’évolution de l’état du trafic. Dans ce contexte, deux algorithmes d’estimation sont proposés. Le premierrepose sur l’emploi du modèle METANET et les techniques de modes de glissement d’ordre supérieur. Lesecond est basé sur les CTM (Cell Transmission Models). Plusieurs études comparatives avec les filtresde Kalman sont proposées. La seconde contribution concerne la régulation du trafic. L’accent est mis surle contrôle d’accès isolé en utilisant les algorithmes issus du mode de glissement d’ordre supérieur. Cettecommande est enrichie en introduisant une commande intégrée combinant le contrôle d’accès et le routagedynamique. L’ensemble des résultats, validé par simulation, est ensuite comparé aux stratégies classiquesnotamment le contrôle d’accès avec l’algorithme ALINEA. La troisième contribution traite des problèmesde coordination. En effet, l’objectif est d’appliquer le principe de la commande prédictive pour contrôlerplusieurs rampes d’accès simultanément. L’ensemble des contributions ont été validées en utilisant desdonnées réelles issues en grande partie de mesures effectuées sur des autoroutes françaises. Les résultatsobtenus ont montré un gain substantiel en termes de performances tels que la diminution du trajet, dutemps d’attente, de la consommation énergétique, ainsi que l’augmentation de la vitesse moyenne. Cesrésultats permettent d’envisager plusieurs perspectives nouvelles de développement des recherches dansce domaine susceptibles d’apporter des solutions intéressantes. / The works presented in this PhD dissertation fit into the framework of Intelligent TransportationSystems. Although the beginnings of these systems have started since the 60s, their development, basedon information and communication technologies, has reached maturity during the early 80s. The ITS usesthe intelligence of different systems (embedded systems, intelligents sensors, intelligents highways, etc.)in order to optimize road infrastructures performances and respond to the daily problems of congestions.The dissertation presents four contributions into the framework of road traffic flow and tackles theestimation and control problems in order to eliminate or at least reduce the “recurrent" congestionsphenomena. The first point treats the problem of traffic state estimation which is of most importance inthe field of ITS. Indeed, the implementation and performance of any control strategy is closely relatedto the ability to have all needed information about the traffic state describing the dynamic behavior ofthe studied system. Two estimation algorithms are then proposed. The first one uses the “metanet"model and high order sliding mode techniques. The second is based on the so-called Cell TransmissionModels. Several comparative studies with the Kalman filters, which are the most used in road traffic flowengineering, are established in order to demonstrate the effectiveness of the proposed approaches. Thethree other contributions concern the problem of traffic flow control. At first, the focus is on the isolatedramp metering using an algorithm based on the high order sliding mode control. The second contributiondeals with the dynamic traffic routing problem based on the high order sliding mode control. Such controlstrategy is enriched by introducing the concept of integration, in the third contribution. Indeed, integratedcontrol consists of a combination of several traffic control algorithms. In this thesis the proposed approachcombines an algorithm of on-ramp control with a dynamic traffic routing control. The obtained results arevalidated via numerical simulations. The validated results of the proposed isolated ramp metering controlare compared with the most used ramp metering strategy : ALINEA. Finally, the last contributiontreats the coordination problems. The objective is to coordinate several ramps which cooperate andchange information in order to optimize the highway traffic flow and reduce the total travel time in theapplied area. All these contributions were validated using real data mostly from French freeways. Theobtained results show substantial gains in term of performances such as travel time, energetic consumptiondecreasing, as well as the increasing in the mean speed. These results allow to consider several furtherworks in order to provide more interesting and efficient solutions in the ITS field.