Le travail présenté dans cette thèse a pour cadre la prévention des risques et la gestion de crises nécessitant une évacuation. La structure du réseau viaire est étudiée mais également les processus de mobilité qui s'y développent. Nous utilisons en particulier des techniques d'intelligence en essaim pour étudier la morphodynamique du réseau. La prévention des risques est considérée en analysant la vulnérabilité du réseau représenté par un multigraphe. Sa structure est étudiée à différents niveaux d'échelle, par des méthodes de calcul de la centralité d'intermédiarité et de clustering hiérarchique. La gestion de crise lors d'une évacuation a aussi été traitée et a conduit à l'étude de la dynamique des déplacements au sein du réseau routier et à un traitement et une analyse multi-échelle. Nous avons développé un modèle microscopique de trafic ainsi qu'un modèle de microévacuation permettant d'organiser une évacuation depuis l'occurrence de la crise jusqu'à l'évacuation des véhicules en passant par la délimitation d'éventuelles zones en danger et par les stratégies de choix d'itinéraires afin de les évacuer. Le modèle est adaptatif, il prend en compte la structure du multigraphe, la vulnérabilité des éléments à différents niveaux d'échelle, les événements inattendus lors d'une évacuation et permet d'amener des éléments de réponse aux décideurs gérant le risque.

Cette recherche, préparée au Service Technique des Routes et Autoroutes (SETRA), participe à l'établissement d'un modèle français de gestion des chaussées en vérifiant la possibilité de l'introduction de l'uni comme facteur de ce modèle ; elle est consacrée, en quasi totalité, à l'APL-72 avec son échelle de notation. Dans un premier temps, on regroupe des informations sur les appareils de mesure existants en France et à l'étranger ainsi que les divers systèmes de notation liés à l'APL et son exploitation. La prise en considération de l'uni (APL-72 - notation standard) comme facteur quantitatif de gestion pose d'abord le problème de savoir si l'uni fournit une base comparative pour toutes les données, suffisamment discriminante et stable dans le temps ; c'est le problème de la précision des données. On examine donc d'abord la précision de l'APL sous sa version standard APL-72, par une analyse du comportement de l'appareil au fil des ans, ainsi que celui de la chaîne de traitement. Cette analyse a conduit à l'étude des distributions des valeurs réelles en fonction des valeurs mesurées et à des conclusions sur l'exploitation de l'APL-72. L'évolution de l'uni des chaussées dans le temps pose le problème de la prévision du comportement des chaussées au cours du temps ; c'est le problème essentiel de la gestion routière. Il a été examiné suivant deux approches différentes : à partir des Sections Témoins du Laboratoire Régional de l'Ouest Parisien et à partir des données fournies par la Banque des Données Routières qui contient, entre autres, l'ensemble des mesures effectuées sur le réseau national français, dans le cadre de la surveillance de routine. Dans les deux cas, l'analyse a consisté en une sélection des tronçons convenables et en un traitement statistique. La partie consacrée aux section témoins se caractérise par un nombre de PR introduits dans l'analyse relativement faible, avec comme tronçon de base de comparaison une longueur de 200 m ; par contre celle consacrée à la BDR (moins fine mais s'appuyant sur des données plus nombreuses) utilise comme tronçon de base de comparaison une longueur de 1000 m. Ce chapitre a permis de dégager des formules statistiquement significatives, décrivant l'évolution de l'uni des chaussées en fonction du trafic et de paramètres structurels, tels que les épaisseurs équivalentes ou les déflexions. On présente enfin une recherche sur la relation entre l'uni des chaussées et la vitesse du trafic. Ce problème, fondamental pour l'étude des coûts des usagers a été abordé en analysant les données obtenues sur 12 sites, pendant une campagne organisée avant et après des travaux de renforcement. Cette recherche a montré que l'uni des chaussées influence fortement la vitesse et doit être pris en compte dans les analyses de vitesse comme facteur principal au même titre que les autres.

Dans les simulations centrées individu, la variété et la cohérence du comportement des agents sont des critères importants pour le réalisme et la validité de la simulation. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la prise en compte simultanée de ces deux éléments. Nous proposons un modèle de différenciation comportementale, qui se décline en un outil dont les principaux apports sont d'être générique, non-intrusif, et de permettre une conception en dehors de l'agent. Le modèle s'articule selon trois axes. Tout d'abord, il décrit les comportements des agents par des normes. Celles-ci fournissent un profil comportemental à la conception, et un contrôle de la conformité à l'exécution. Ensuite, le processus de génération des comportements permet d'autoriser la création d'agents déviants ou en violation. Il inlfue pour cela sur le déterminisme du mécanisme. Enfin, les normes peuvent être inférées à partir de simulations enregistrées ou de situations réelles, afin d'analyser les résultats des expérimentations et d'automatiser la configuration du modèle. Nous avons appliqué cet outil à la simulation de trafic dans SCANeR, l'application développée et utilisée par Renault pour ses simulateurs de conduite. Les développements réalisés au cours de la thèse introduisent dans le trafic des styles de conduite spécifiés sous forme de normes, par exemple des conducteurs prudents ou agressifs. Ils permettent ensuite de peupler l'environnement de manière automatisée. Au delà de l'amélioration subjective du réalisme, les expérimentations réalisées démontrent les apports de l'outil sur la variété et la représentativité des comportements obtenus.

One will find here a sociological in depth analysis of a public problem considered as a social form, and more precisely a comprehensive and hermeneutic account of the managing stance in this context. Innovation in road traffic management activities was the empirical field which has been explored. We paid a particular attention to the development of european intelligent transport systems' projects, more precisely in the area of traffic control. We were looking for a theoretical understanding of the interrelations between technical systems, public problems or concerns and actors' intentional stance. We conclude that they are of sociosemantic more than functionnal character.

One will find here a sociological in depth analysis of a public problem considered as a social form, and more precisely a comprehensive and hermeneutic account of the managing stance in this context. Innovation in road traffic management activities was the empirical field which has been explored. We paid a particular attention to the development of european intelligent transport systems' projects, more precisely in the area of traffic control. We were looking for a theoretical understanding of the interrelations between technical systems, public problems or concerns and actors' intentional stance. We conclude that they are of sociosemantic more than functionnal character.

Les principaux objectifs de la thèse sont de proposer des modèles dynamiques pour décrire la circulation routière en adaptant des modèles de la mécanique des fluides et à partir de ces modèles de concevoir et mettre en œuvre des algorithmes de contrôle. La circulation routière est considérée comme un système complexe organisé dans une structure décentralisée à trois niveaux: au plus haut niveau il y a le réseau routier, décomposé, au niveau suivant, en objets routiers (tronçons et intersections), aussi décomposés, au dernier niveau, en éléments (segments) routiers.La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre présente les problèmes spécifiques aux réseaux de circulation routière, ainsi que des modèles et des algorithmes de contrôle trouvés dans la littérature. Le deuxième chapitre présente les principaux outils nécessaires pour décrire un modèle de trafic macroscopique et des façons pour représenter le flux de véhicules. Dans le troisième chapitre, des modèles dynamiques sont proposés pour différents segments et tronçons routiers. Le quatrième chapitre est consacré à la conception d'algorithmes pour le contrôle du trafic et l'optimisation de la circulation, y compris une analyse de robustesse pour évaluer la tolérance du système aux non-linéarités du modèle. Le cinquième chapitre présente une stratégie de contrôle pour le réseau routier, en utilisant la représentation par des modèles à compartiments et le concept de dynamique positive. Dans le dernier chapitre de la thèse, les contributions de l'auteur sont mises en évidence et quelques perspectives pour le développement ultérieur de la recherche sont présentées

Le trafic routier englobe plusieurs facteurs, entre autres la géométrie des infrastructures routières, le comportement des conducteurs, la diversité des flux de véhicules, etc... Les situations auxquelles sont confrontés les exploitants des réseaux routiers dépendent du type de réseau dont ils ont la charge. Cette complexité du trafic en a fait un domaine de recherche d'un intérêt croissant et ce depuis les premières études qui ont donné naissance au modèle LWR au milieu des années cinquante. Afin de modéliser le trafic sur un réseau routier, deux approches, complémentaires l'une de l'autre sont nécessaires. La première est la modélisation de l'écoulement qui permet de décrire l'évolution des flux de trafic sur un tronçon de route et l'affectation qui décrit la façon dont les usagers choisissent leurs itinéraires sur un réseau. L'objet de ces travaux de thèse est d'apporter une contribution à cette amélioration de la modélisation des flux de trafic, en se concentrant dans un premier lieu sur la modélisation d'un trafic autoroutier constitué de deux classes de véhicules: des véhicules particuliers et des bus. L'étude numérique du modèle se fait en adaptant le modèle de transmission cellulaire de Daganzo. Un estimateur des densités et un autre des vitesses de ce trafic mixte sur un tronçon de route ont été présentés. Des résultats de stabilité dans les différents régimes de ce trafic ont été établis. Dans un second temps concernant la modélisation d'un trafic urbain multimodal constitué de trois classes de véhicules: aux deux classes précédemment citées, est intégrée une nouvelle classe de bus à haut niveau de service BHNS ou BRT, classe qui tend à se propager au milieu urbain et suburbain et qui est perçue comme solution à de nombreux problèmes liés au trafic par les exploitants de la route. Nous proposons deux modèles de la progression du BRT sur le réseau, puis nous développons une stratégie de régulation de ce système de transport urbain trimodal. L'objectif de la régulation est double, veiller à la fluidité du trafic en général et le respect de positions références pour le mode BRT. L'architecture s'appuie sur la commande des systèmes en boucle fermée et utilise la commande prédictive généralisée. Nous avons aussi proposé un modèle hybride de trafic routier basé sur le couplage d'un modèle macroscopique générique de second ordre et d'un modèle microscopique en coordonnées Lagrangiennes. Pour la validation de la bonne transmission de l'information à travers le schéma de couplage, nous avons étudié la propagation et la remontée d'une congestion.

Ce travail présente des modèles d'écoulement en temps continu de flux de trafic routier. En premier lieu, il s'agit de modèles microscopiques de poursuite. Un modèle par systèmes d'équations différentielles couplées est proposé, basé sur le temps inter-véhiculaire. Ce modèle intègre un temps de réaction et des possibilités d'anticipation pour chaque véhicule. Les paramètres sont estimés par maximum de vraisemblance dans un modèle statistique à deux niveaux. Des simulations permettent de caractériser le comportement d'une file de véhicules. Dans une approche stochastique, un modèle d'évolution de la distance inter-véhiculaire est étudié à l'aide du processus Markovien de saut zero-range. L'introduction d'un temps de réaction tend à produire des ondes cinématiques. D'autre part, un modèle d'écoulement de trafic par le processus Markovien de saut des misanthropes est proposé. Il s'agit d'une modélisation au niveau mésoscopique, adaptée à la simulation de flux de trafic sur un réseau

Le travail de thèse présenté dans le manuscrit s’articule autours de plusieurs éléments d’études concernant les modèles macroscopiques de flux de trafic routier à savoir la modélisation, la simulation et la commande. L’objectif de l’étude consiste à atteindre ou à maintenir une circulation automobile fluide sur des voies rapides. Il s’agit donc de s’assurer que le processus de flux de trafic routier reste dans des limites de stabilité et tout en offrant les meilleures performances et qualités de service aux usagers. L’étude repose sur l’analyse de la solution analytique d’une équation dynamique d’évolution du processus afin d’obtenir une fonction de transfert (TF). Le modèle retenu est un modèle macroscopique de flux de trafic du premier ordre du type LWR. L’objectif est d’obtenir une modélisation analytique conforme au modèle du réseau routier, qui dans le cas applicatif retenu est constitué d’un segment en aval d’un péage routier. Une commande du flux de trafic reposant sur le choix d’une stratégie qui satisfait les besoins des usagers sur les autoroutes au niveau des péages a été étudiée. Mettre en place une gestion des axes routier est une nécessité due à la croissance des flux qui ont pour conséquence de provoquer une saturation des voies de circulation. Les congestions apparaissent généralement aux heures de pointe, lors de travaux ou d’incidents. Elles provoquent des retards dans les déplacements des usagers et ont donc des répercutions socio-économiques et sur l’environnement. Il est donc nécessaire de garantir la fluidité du trafic routier par la conception et l’implémentation de stratégies de commande efficaces permettant d’annuler, de réduire, ou de retarder l’apparition des congestions. Une boucle de correction robuste de type CRONE est introduite dans le système de flux de trafic afin de satisfaire les objectifs de qualité requises du réseau routier face aux aléas de circulation et en assurant une circulation fluide, par le contrôle des barrières de péage.La variable de commande proposée est la densité du tronçon en amont du péage. Le résultat obtenu représente un retard pur pour le modèle de trafic comme un système à paramètres distribués. La commande étudiée est une commande robuste d’ordre non-entier associée à un prédicteur de Smith et une compensation du retard. Toutes les études ont été menées en simulation sous Matlab/Simulink. L’étude des réponses temporelles et harmoniques du système de flux de trafic a été réalisée. La stabilité du système et de ses performances ont pu ainsi être abordées. De même l’étude harmonique permet d’assurer que le système présente une marge de stabilité suffisante dans le domaine de variation des paramètres. / This thesis presents research carried out to several elements of the macroscopic traffic flow as the model, the control and the simulation of his control system. The main aims of the realized studies consist to keep the circulation on the high-ways fluid. That means that we must to assure some quality of the process regarding the stability of this process. More over to offer best performances and quality of the traffic services for the users on the ways networks.In our study we use the analytical solution method of the dynamic equation presenting the LWR traffic flow model process, for which we look to obtain transfer function. Our objective is to obtain a conform result to a toll plaza. Furthermore we look to make a choice of appropriate control algorithm to satisfy the traffic network and users’ needs. The traffic flow management needs results from the increasingly of the flows. As consequence of this we can obtain saturation in some places in the road network wildly known as a traffic jam usually in the rush hours, by reason of accident or repairs works. All this provoke a delay of the transportation flow and important environmental after-effect. Therefore it’s very important to assure the fluidity of the traffic using control strategies which will cancel, reduce or delay the traffic jam appearances. Because of all the reasons above, we have proposed a system with non-integer order control algorithm for maintain the traffic fluid by the control of the pikes in the toll plaza. The control variable is the upstream density which will influence on the downstream one. After the analytical solution of the toll plaza model we obtain a delay function which presents the plant in our distributed parameter system. For this system we apply a Smith prediction non-integer control algorithm and moreover we ameliorate this system with a Dead time non-integer order compensator.

Cette dissertation modélise et analyse les flux de trafic hétérogènes, avec une attention particulière portée à la circulation de voitures et de deux-roues. L'augmentation du nombre de congestions de trafic a forcé les personnes désirant se déplacer à se diriger vers les le deux-roues (appelé ici PTWs = powered two wheelers), comme les motos, les mopeds et les scooters, du fait de leur facilité de manoeuvre et leur efficacité dans l'espace. L'augmentation du nombre de PTWs combinée au caractère unique de certaines de leurs fonctionnalités a résulté en un trafic complexe, donc les particularités sont difficiles à recréer avec les approches de modélisation existantes. Nous développerons ici un modele analytique permettant de reproduire de manière pertinente les particularités d'un flux de véhicules mêlant à la fois les voitures et les deux-roues. Le trafic se décompose en deux classes de véhicules : les PTWs et les voitures. Les propriétés fondamentales sont déduites en employant une approche "porous flow". On suppose que la vitesse d'un véhicule d’une certaine classe est dictée par les propriétés physiques et motrices du véhicule, ainsi que la distribution d'espace vide sur la route. Nous proposons une méthode d'approximation pour dériver la distribution d'espace vide. Dans le but d'explorer plus largement les caractéristiques du flux de trafic notamment requis par les applications de système de transport intelligent (ITS), nous formulons le modèle dans les cadres lagrangien et eulérien. Puis, nous feront appel à une méthode numérique pour la discrétisation du modèle mathématique. Se basant sur le modèle développé nous analyserons les caractéristiques du flux de trafic pour en identifier les propriétés les plus importantes qui nous permettrons de prédire de futures ITS applications et d'organisations du trafic. La possibilité d'appliquer le modèle pour les différentes ITS applications est illustrée par des exemples. Finalement, le modèle développé est validé à l'aide de l'outil de microsimulation. / This dissertation models and analyzes heterogeneous traffic flow, with a particular focus on mixed traffic flow consisting of cars and two-wheelers. The increase in traffic congestion induces commuters to switch to powered two wheelers (PTWs), i.e. motorcycle, mopeds and scooters, because of their high maneuverability and space efficiency. The growth in number of PTWs, combined with their unique mobility features, results in complex traffic characteristics which are difficult to recreate with the existing modeling approaches. We develop an analytical model that can accurately reproduce the traffic features in a mixed flow of cars and PTWs. The traffic stream is decomposed into two vehicle classes, PTWs and cars. The fundamental properties are derived by employing a porous flow approach. It is assumed that the speed of a vehicle class is dictated by the physical and motion properties of the vehicle class, and the distribution of free spaces on the road. We propose an approximation method to derive the free-space distribution. In order to explore broader aspects of the traffic flow characteristics, notably required by intelligent transport system (ITS) applications, we formulate the model in the Lagrangian and the Eulerian frameworks. Further, we provide a numerical method for the discretization of the mathematical model. We analyze the flow characteristics of mixed PTWs and cars traffic and identify important properties, which give insights for future ITS solutions and traffic policy makers. The applicability of the model for different ITS applications is illustrated. Finally, the developed model is validated using a microsimulation tool.