Cette thèse est réalisée au sein du Laboratoire de Génie Industriel et Production de Metz (LGIPM) et s'inscrit donc dans une dynamique à la fois européenne et mondiale qui est la réduction des impacts environnementaux et sociétaux des systèmes de transport. Notre but est de développer un système d'aide à la décision au choix d'un itinéraire de fret ayant le moins d'impacts possible sur l'environnement et la société. Pour se faire, nous avons défini des fonctions qui permettent de calculer pour chaque chemin d'un réseau de transport intermodal, les critères économiques (coût, temps, dégâts dus aux transbordements) et les critères écologiques (pollution, consommation d'énergie, nuisances sonores et risque d'accident) à considérer. Par la suite, nous avons construit un modèle de plus court chemin multiobjectif permettant d’optimiser les sept critères ainsi définis. Pour résoudre ce modèle, un algorithme de colonies de fourmis multiobjectif a été mis en place afin de prendre en compte le grand nombre de critères et l'intermodalité du réseau. Une implémentation est ensuite réalisée sur un réseau de transport intermodal se basant sur des données géographiques réelles et les performances de l’algorithme mis en place sont analysées et prouvées / The topic of this thesis is about environmental and societal impacts abatement within the green supply chain. This thesis is taking place in the Laboratory of Industrial Engineering and Production of Metz (LGIPM). Our goal is to develop a decision support system in choosing a path with the less environmental and societal impacts. For building our decision support system, we defined a mathematical model which computes for each part in our transportation network, the travel time, the transportation cost and the damage due to transshipment, the amount of greenhouse gas emissions that are emitted, the energy consumption, the noise emitted and the accident risk. From this graph, we built a multiobjective shortest path problem. A multiobjective ant colony algorithm MOSPACO (Ant colony optimization for multiobjective shortest path problem) is then proposed to solve the proposed multiobjective shortest path problem; this new algorithm aims to take into account the large number of criteria and intermodal network. The running of the algorithm gives a Pareto front from which the decision maker can choose his desired itinerary

Container Transportation by Sea

La presente tesis doctoral se enmarca en un campo más amplio de investigación: el del análisis de las políticas públicas. Y, más concretamente, el de la evaluación de las políticas de gasto público y su contribución a la eficiencia del sistema económico. Desde esta preocupación por los efectos del gasto público, la investigación empírica tiene su base en la observación de dos hechos, coincidentes en el tiempo, y aparentemente inconexos: 1) El creciente ritmo de entrada en servicio de tramos de autovía en los últimos años, que venía a resolver los emergentes problemas de congestión viaria interurbana; y 2) El crecimiento de las pérdidas de gestión de la compañía ferroviaria RENFE desde 1989. Esta inflexión en la cuenta de resultados de RENFE resultaba paradójica en el contexto de crecimiento de la demanda agregada de transporte causado por la expansión del PIB.Una primera observación desagregada de la evolución de la demanda ferroviaria muestra la existencia de disparidades interterritoriales. La intensidad de la regresión del tráfico ferroviario era mayor en los corredores en que mayor era la transformación de carreteras en autovías. Tal coincidencia sugiere la hipótesis de existencia de alguna relación entre ambos fenómenos.A partir de la confirmación de esta hipótesis, se sostiene la tesis de la existencia de una relación causal entre la oferta viaria y la demanda ferroviaria. El nexo causal se halla en los costes temporales del viaje.La demanda de transporte interurbano obedece fundamentalmente a tres factores básicos: el coste monetario del viaje, la evolución de la actividad económica. Los estudios empíricos sobre la demanda interurbana, menos numerosos que los referidos al transporte urbano, han puesto el énfasis en los costes monetarios del viaje, con el complemento de la actividad económica.En esta investigación se presta un interés especial a los costes temporales del viaje, al servicio de un objetivo limitado: evaluar su influencia en la evolución de la demanda del ferrocarril interurbano. No se persigue, por lo tanto, una caracterización comprehensiva de la estructura de la demanda. No obstante la evolución del coste temporal del viaje se revela como el factor singular con mayor impacto sobre los cambios en la demanda de viajes en ferrocarril interurbano en el periodo estudiado con mayor detalle: la segunda mitad de los ochenta, hasta 1991.El nexo causal que ha dominado la relación entre oferta viaria y demanda ferroviaria ha sido el coste temporal del viaje. A grandes rasgos, la causalidad ha funcionado como sigue:- El crecimiento de la oferta viaria, la ampliación de capacidad de las carreteras, ha provocado una sensible reducción del coste temporal del viaje.- Al no haberse producido cambios relevantes en el tiempo de viaje por ferrocarril, se ha alterado la estructura intermodal de costes temporales, en favor de la carretera.- Tal alteración de la estructura intermodal de costes temporales ha originado una reducción en la competitividad del ferrocarril interurbano, que ha tenido como consecuencia una disminución de la demanda del ferrocarril. Esta ha sido, en esencia, la forma en que los cambios en la oferta de carretera han influido sobre la demanda ferroviaria. El corolario genérico de esta lógica, en términos de política de transporte, es el siguiente:- Por una parte, la demanda ferroviaria interurbana se ha reducido como consecuencia de la competencia entre los modos de transporte.- Por otra, la ausencia de una concepción intermodal de la planificación de infraestructuras y servicios de transporte ha impedido prever esta dinámica, por lo que no se han efectuado los ajustes necesarios en la oferta de servicios de la compañía ferroviaria. Al contrario, la oferta ha crecido.- La coexistencia de la disminución de la demanda y el aumento de la oferta ha contribuido a empeorar la cuenta de resultados de RENFE, lo que ha perjudicado la eficiencia del sistema de transporte.- En consecuencia, se extrae una conclusión de carácter genérico: la necesidad de incorporar una concepción intermodal en la planificación de las infraestructuras y servicios colectivos de transporte, dados los efectos que la política de oferta en un modo puede tener sobre la demanda de modos alternativos.La investigación se estructura en siete capítulos. En el primer capitulo se caracteriza la demanda de transporte en España, su estructura modal y su evolución en los últimos años, prestando especial atención al transporte interurbano.En el segundo capitulo se analizan, desde una perspectiva teórica, los costes directos del transporte. Con este propósito se revisan las elaboraciones más relevantes de la literatura, con especial incidencia en los costes temporales del transporte.En el tercer capitulo se analiza el fenómeno de la congestión en el sistema de transporte. Se desarrolla un modelo explicativo de los costes de congestión aplicable al tráfico interurbano y capaz de aprehender los costes sociales que emanan de la de congestión.El crecimiento de la demanda de transporte por carretera en los años ochenta ha agravado los problemas de congestión interurbana preexistentes en el tráfico viario. La congestión ha venido a incidir en los costes temporales del transporte por carretera, originando un exceso de coste social. En el capitulo cuatro se analizan las respuestas que, desde la política pública, se han ofrecido al problema de la congestión viaria interurbana en España en los años ochenta.La política de precios seguida en la segunda mitad de los ochenta parece exenta de objetivos asignativos sobre el tráfico interurbano. Pero las actuaciones públicas en infraestructuras viarias han provocado una sensible reducción del coste temporal del viaje por carretera y, por ello, cambios en la estructura intermodal de los costes temporales del viaje.Estos cambios se configuran como factores que, en buena parte, explican la regresión de los tráficos ferroviarios interurbanos a finales de los años ochenta y principios de los noventa. Para estudiar esta cuestión, en el capitulo quinto se analiza con detalle la evolución reciente del tráfico ferroviario interurbano.El estudio agregado de los tráficos ferroviarios no es suficiente para aprehender los efectos de los cambios en el coste temporal del viaje, puesto que estos cambios no se han producido de forma homogénea en todo el territorio nacional. Por ello, en el capítulo cinco se atiende especialmente a dos cuestiones que no han sido objeto de estudio sistemático en la literatura española: (l) la distribución territorial de la demanda de transporte ferroviario interurbano; y (2) la evolución de la demanda según las distancias del viaje.A través del análisis se observa la importancia relativa de cada corredor ferroviario en el conjunto nacional, y la evolución territorial de la demanda. Asimismo, se observan las diferencias en la evolución de la demanda según las distancias de los viajes.Además de facilitar la caracterización estática y dinámica de la demanda ferroviaria interurbana, tanto en su vertiente territorial como según la duración del viaje, el análisis desagregado sugiere la sensibilidad de la demanda ferroviaria a la competencia de los modos alternativos.En el capitulo sexto se analiza con instrumental estadístico el efecto de los cambios de la estructura relativa de los costes temporales sobre la demanda ferroviaria interurbana. En particular, se constata la capacidad explicativa de los cambios en los costes temporales del viaje con respecto a las diferencias en la evolución territorial de la demanda.En el capitulo séptimo, se establecen las principales conclusiones derivadas de la investigación y se formulan propuestas para la política de transporte.Por último, se relacionan las referencias estadísticas, documentales y bibliográficas fundamentales, así como referencias a bibliografía complementaria que ha resultado de interés para esta investigación. / This doctoral dissertation sustains the thesis that there is a causal, not casual, relationship between highway supply and rail demand. The axis of this relationship is the time cost of travel.Transportation demand basically depends on three factors: monetary cost of travel; evolution of economic activity; and time costs of travel. Empirical studies on interurban demand, not as numerous as those relatives to urban demand, have put the accent on monetary costs and economic activity. However, this research gives a special role to time costs, pursuing a limited target: to evaluate their influence on the recent evolution of interurban rail demand in Spain.Through the research it is shown that time costs of travel are the singular factor with greater impact on changes of interurban rail demand in the studied period: late eighties and early nineties.A key point in the research process is the inquiry into the main characteristics of the supply public policies, and their effects on the interurban rail demand. Investment in highways and motorways has solved a great deal of congestion problems on the interurban roads. Moreover, it has increased there potential speed. These changes have affected the intermodal structure of travel time costs and have greatly contributed to the decrease of interurban rail demand. In this way, the transport policy has generated undesired results.Hence, the analysis shows that the absence of intermodal planning of transportation infrastructures and mass services increases the global costs of the transportation system. Therefore, it is concluded that introducing an intermodal view when planning facilities and services is needed to optimize the results of investment in infrastructures and to improve the efficiency in the transportation system.

La métropolisation, fruit des mouvements de concentration et d'étalement des populations et des activités qui depuis une vingtaine d'années affectent les grandes villes françaises, s'est accompagnée de bouleversements des modes de vie ainsi que de modifications structurelles des besoins de déplacement quotidien des personnes. Individualisation des comportements, éclatement des structures relationnelles, désynchronisation spatiale et temporelle des rythmes... ont débouché sur un éparpillement des flux de mobilité dans de vastes bassins de vie qui tendent à être investis de façon globale en recourant à plusieurs réseaux de transport collectif ou plus souvent à l'automobile. Ces évolutions ont conduit à l'aggravation des difficultés de circulation et de stationnement dans et vers les secteurs les plus denses où sont déployés les réseaux de transport en commun les plus performants. C'est dans ce contexte socio-organisationnel que des stratégies de parcs relais, visant à organiser la complémentarité des moyens de transport collectif et individuel, ont été mises en oeuvre dans les agglomérations et régions françaises. Ils peuvent concrétiser trois principaux types d'enjeux pour leurs différents promoteurs potentiels entre lesquels un compromis de réalisation et gestion doit être trouvé : optimisation de la rentabilité de l'offre de transport sur laquelle sont rabattus les flux diffus, organisation de l'intermodalité et de transferts modaux pour améliorer la desserte territoriale, orientation du développement urbain par réaffectation d'espaces ou territorialisation en des noeuds de réseaux. Ils fonctionnent dans les faits en instruments de maintien de noyaux urbains concentrés dont ils facilitent l'accessibilité ; mais plus largement, à l'échelle fonctionnelle des régions urbaines, ils instaurent un modèle d'organisation hiérarchisée des réseaux dans lequel un déplacement peut être réalisé en utilisant successivement transport collectif et automobile, chacun dans leur domaine géographique d'efficacité socio-économique maximum. La confrontation des échecs ou succès mitigés, finalement obtenus en France, avec les expériences en la matière de pays tant planificateurs (Allemagne, Suisse) que libéraux (Etats-Unis, Royaume Uni), nous montre que des innovations techniques, organisationnelles et institutionnelles doivent être introduites aux étapes de localisation, conception et exploitation de ces pivots de chaînes modales, également interfaces avec le territoire. Elles devront assurer dans le même temps leur intégration dans des politiques locales de déplacement à resituer au sein de réflexions globales sur le fonctionnement et le devenir des aires urbaines.

Le travail présenté dans ce mémoire contribue au domaine de l’entreprise étendue et le développement des systèmes d’informations distribués. et le développement des systèmes d’informations distribués. C’est bien évidemment un sujet d’étude important pour la communauté Logistique (chaîne logistique), mais aussi pour la communauté Génie logiciel. C’est dans cette perspective que se situent les objectifs de proposer une modélisation de la chaîne logistique globale dans un environnement de transport intermodal de porte à porte en vue de résoudre les problèmes : (i) d’interfaces entre les différents acteurs intervenants le long de la chaîne et (ii) de rupture des charges engendrés par les opérations de transfert de marchandises d’un mode de transport à l’autre. Ainsi, l’amélioration de performance de la chaine logistique dépend fortement du niveau de coopération et de coordination, et surtout du partage et de la validité des informations et des connaissances, entre ces différents acteurs de la chaîne (organisateur du transport, transitaire, fournisseur, etc.). L’applicatif se situe dans le corridor de la vallée de Seine. Le travail s’inscrit dans le projet APLOG (Amélioration et Performance de la LOgistique Globale) financé par la région Haute Normandie. / The work presented in this thesis contributes to the field of the extended enterprise and the development of distributed information systems. This is obviously an important subject of study for the logistics community (supply chain), but also for the software engineering community. It is in this context that the objectives are to provide a model of global supply chain in an intermodal environment door to door service to solve the problems: (i) interfaces between the different actors involved along the chain and (ii) trans-loading operations generated by the goods transfer operations from one mode of transport to another. Thus, improved performance of the supply chain depends heavily on the level of cooperation and coordination, and especially sharing and validity of information and knowledge between the different actors in the chain (transport organizer, forwarding, Supplier, etc.). The application is located in the corridor of the Seine valley. The work is part of the project APLOG (Performance Improvement and global logistics) financed by the Haute Normandie region.

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Le transport fluvial de conteneurs constitue une activité économique importante qui suscite un intérêt grandissant de la part de scientifiques. Considéré comme durable et économique, le transport par barge a été identifié comme étant une alternative compétitive pour le transport de marchandises, en complément des modes traditionnels de transport, routier et ferroviaire. Néanmoins, les travaux de recherche en rapport avec la planification et le management du transport par barge, en particulier dans le contexte du transport intermodal, sont encore peu abondants. Le but de cette thèse est d’apporter une contribution dans ce domaine, par la proposition de modèles et de méthodes de planification et gestion avancées, dans le cadre d’un système d’aide à la décision pour le transport de conteneurs par barge développé pour accompagner les opérateurs de transport. La méthodologie proposée fait appel à des concepts et principes de gestion du revenu, des ressources et des services de transport pour la conception de plans de services réguliers avec horaires, au niveau tactique. Les opérateurs de transport peuvent ainsi offrir des plans de transport avec des services plus flexibles pour leurs clients, tout en assurant un meilleur niveau de fiabilité. Plus de demandes de transport pourront ainsi être satisfaites, avec globalement une plus grande satisfaction des chargeurs. Une originalité importante proposée par notre approche est l’utilisation de principes et techniques de gestion du revenu (segmentation du marché, classes tarifaires...) aussi bien au niveau opérationnel de la modélisation qu’au niveau tactique. Les problèmes d’optimisation sont formalisés sous forme de modèles de programmation linéaire mixte en nombres entiers (PLNE), implémentés et testés sous différentes configurations de réseaux de transport et différents scénarios de demandes, et ce pour chaque niveau de décision. Au niveau tactique, une nouvelle approche de résolution, combinant la recherche adaptative à voisinage large (ALNS) et la recherche taboue, est proposée pour résoudre des problèmes PLNE de grande taille. Une plateforme de simulation, qui intègre les niveaux tactique et opérationnel de prise de décision, est proposée pour la validation du système d’aide à la décision sous différentes configurations : différentes topologies du réseau physique, différents paramètres pour la gestion du revenu, différents degrés de précision caractérisant les prévisions de demande. Pour l’analyse des résultats numériques ainsi obtenus, plusieurs types d’indicateurs de performance sont proposés et utilisés. / Barge transportation is an important research topic that started to draw increasing scientific attention in the recent decade. Considered as sustainable, environment-friendly and economical, barge transportation has been identified as a competitive alternative for freight transportation, complementing the traditional road and rail modes. However, contributions related to barge transportation, especially in the context of intermodal transportation, are still scarce. The objective of this thesis is to contribute to fill this gap by proposing a reactive decision support system for freight intermodal barge transportation from the perspective of the carriers. The proposed system incorporates resource and revenue management concepts and principles to build the optimal set of scheduled services plans at the tactical level. Carriers may thus benefit from transportation plans offering increased flexibility and reliability. They could thus serve more demands and better satisfy customers. One novelty of the approach is the application of revenue management considerations (e.g., market segmentation and price differentiation) at both operational and tactical planning levels. The optimization problems are mathematically formalized and mixed integer linear programming (MILP) models are proposed, implemented and tested against various network settings and demand scenarios, for each decision level. At the tactical level, a new solution approach, combining adaptive large neighborhood search (ALNS) and Tabu search is designed to solve large scale MILP problems. An integrated simulation framework, including the tactical and the operational levels jointly, is proposed to validate the decision support system in different settings, in terms of physical network topology, revenue management parameters and accuracy degree of demand forecasts. To analyze the numerical results corresponding to the solutions of the optimization problems, several categories of performance indicators are proposed and used.