ALINA, Jiří. Factors of regional growth and development (with focus on road transport). České Budějovice, 2011. 141 pgs. Faculty of Economics. University of South Bohemia in České Budějovice. Thesis supervisor: doc. Ing. Ivana Faltová Leitmanová, CSc. This dissertational thesis deals with traffic congestion and its effects on growth and region development. The main objective of the thesis was to quantify negative effects and impacts on traffic systems in relation to region growth and development, where the traffic congestions interested in the first class roads. First, the author focused on the analysis of the traffic congestion, as the factor which is influencing regional growth and development. Further the value of travel time and calculation methods of the traffic congestion cost were researched. The calculation region was the South Bohemian Region and its first class roads. Subsequently, there were summarized factors characterizing the South Bohemian Region from the road transport view. In the last chapter, the traffic congestion cost was calculated for the South Bohemian region.

Dans le contexte de transition vers un système électrique décentralisé et intelligent, nous abordons le problème de la gestion des flexibilités de consommation électriques. Nous développons différentes méthodes basées sur l'optimisation distribuée et la théorie des jeux.Nous commençons par adopter le point de vue d'un opérateur central en charge de la gestion des flexibilités de plusieurs agents. Nous présentons un algorithme distribué permettant le calcul des profils de consommations des agents optimaux pour l'opérateur.Cet algorithme garantit la confidentialité des agents~: les contraintes individuelles, ainsi que le profil individuel de consommation de chaque agent, ne sont jamais révélés à l'opérateur ni aux autres agents.Ensuite, nous adoptons dans un second modèle une vision plus décentralisée et considérons un cadre de théorie des jeux pour la gestion des flexibilités de consommation.Cette approche nous permet en particulier de modéliser les comportements stratégiques des consommateurs.Dans ce cadre, une classe de jeux adéquate est donnée par les jeux de congestion atomiques fractionnables.Nous obtenons plusieurs résultats théoriques concernant les équilibres de Nash dans cette classe de jeux, et nous quantifions l'efficacité de ces équilibres en établissant des bornes supérieures sur le prix de l'anarchie.Nous traitons la question du calcul décentralisé des équilibres de Nash dans ce contexte en étudiant les conditions et les vitesses de convergence des algorithmes de meilleure réponse et de gradient projeté.En pratique un opérateur peut faire face à un très grand nombre de joueurs, et calculer les équilibres d'un jeu de congestion dans ce cas est difficile.Afin de traiter ce problème, nous établissons des résultats sur l'approximation d'un équilibre dans les jeux de congestion et jeux agrégatifs avec un très grand nombre de joueurs et en présence de contraintes couplantes.Ces résultats, obtenus dans le cadre des inégalités variationnelles et sous certaines hypothèses de monotonie, peuvent être utilisés pour calculer un équilibre approché comme solution d'un problème de petite dimension.Toujours dans la perspective de modéliser un très grand nombre d'agents, nous considérons des jeux de congestion nonatomiques avec contraintes couplantes et avec une infinité de joueurs hétérogènes~: ce type de jeux apparaît lorsque les caractéristiques d'une population sont décrites par une fonction de distribution paramétrique.Sous certaines hypothèses de monotonie, nous prouvons que les équilibres de Wardrop de ces jeux, définis comme solutions d'une inégalité variationnelle de dimension infinie, peuvent être approchés par des équilibres de Wardrop symétriques de jeux annexes, solutions d'inégalités variationnelles de petite dimension.Enfin, nous considérons un modèle de jeu pour l'étude d'échanges d'électricité pair-à-pair au sein d'une communauté de consommateurs possédant des actifs de production électrique renouvelable.Nous étudions les équilibres généralisés du jeu obtenu, qui caractérisent les échanges possibles d'énergie et les consommations individuelles.Nous comparons ces équilibres avec la solution centralisée minimisant le coût social, et nous évaluons l'efficacité des équilibres via la notion de prix de l'anarchie. / In the context of smart grid and in the transition to decentralized electric systems, we address the problem of the management of distributed electric consumption flexibilities. We develop different methods based on distributed optimization and game theory approaches.We start by adopting the point of view of a centralized operator in charge of the management of flexibilities for several agents. We provide a distributed and privacy-preserving algorithm to compute consumption profiles for agents that are optimal for the operator.In the proposed method, the individual constraints as well as the individual consumption profile of each agent are never revealed to the operator or the other agents.Then, in a second model, we adopt a more decentralized vision and consider a game theoretic framework for the management of consumption flexibilities.This approach enables, in particular, to take into account the strategic behavior of consumers.Individual objectives are determined by dynamic billing mechanisms, which is motivated by the modeling of congestion effects occurring on time periods receiving a high electricity load from consumers.A relevant class of games in this framework is given by atomic splittable congestion games.We obtain several theoretical results on Nash equilibria for this class of games, and we quantify the efficiency of those equilibria by providing bounds on the price of anarchy.We address the question of the decentralized computation of equilibria in this context by studying the conditions and rates of convergence of the best response and projected gradients algorithms.In practice an operator may deal with a very large number of players, and evaluating the equilibria in a congestion game in this case will be difficult.To address this issue, we give approximation results on the equilibria in congestion and aggregative games with a very large number of players, in the presence of coupling constraints.These results, obtained in the framework of variational inequalities and under some monotonicity conditions, can be used to compute an approximate equilibrium, solution of a small dimension problem.In line with the idea of modeling large populations, we consider nonatomic congestion games with coupling constraints, with an infinity of heterogeneous players: these games arise when the characteristics of a population are described by a parametric density function.Under monotonicity hypotheses, we prove that Wardrop equilibria of such games, given as solutions of an infinite dimensional variational inequality, can be approximated by symmetric Wardrop equilibria of auxiliary games, solutions of low dimension variational inequalities.Again, those results can be the basis of tractable methods to compute an approximate Wardrop equilibrium in a nonatomic infinite-type congestion game.Last, we consider a game model for the study of decentralized peer-to-peer energy exchanges between a community of consumers with renewable production sources.We study the generalized equilibria in this game, which characterize the possible energy trades and associated individual consumptions.We compare the equilibria with the centralized solution minimizing the social cost, and evaluate the efficiency of equilibria through the price of anarchy.

Les ressources d'un réseau informatique sont partagées par un grand nombre d'utilisateurs, le réseau peut devenir congestionné voire saturé. Le contrôle de congestion est un élément critique garantissant son bon fonctionnement. Encore récemment, les problématiques d'ingénierie de trafic et de QoS n'étaient pas explorées dans le cadre des réseaux CCN (Content-Centric Networking).L'objectif de cette thèse consiste à évaluer l'impact de la congestion dans CCN, à concevoir un mécanisme de contrôle de congestion et à en évaluer l'efficacité.Nous avons réalisé une telle solution en deux temps. D'une part, nous proposons le mécanisme HoBHIS qui repose sur l'équilibrage de flot définie dans CCN. Ce mécanisme, déployé sur chaque routeur CCN, consiste à surveiller les échanges réalisés sur un même tampon de transmission. Il contrôle dynamiquement le taux d'envoi des demandes de contenu afin de garantir qu'au niveau du goulot d'étranglement, la taille de la file d'attente des paquets de donnée correspondante tende vers un seuil préconfiguré. D'autre part, nous proposons un mécanisme contrôlant le débit d'envoi d'un client afin d'éviter une congestion des files d'attente des noeuds CCN impliqués dans la communication.Nous avons prouvé mathématiquement l'efficacité de nos mécanismes et évalué leur performance à l'aide du simulateur ndnSIM.Les résultats de notre travail sont publiés dans des conférences internationales renommées. Nous avons aussi collaboré avec Cisco Systems (Boston, USA), qui s'est intéressé à nos travaux. Les résultats issus de cette collaboration sont publiés dans un article international qui a reçu un "Best Paper Award" et sont présentés dans cette thèse. / The network resources are shared between a large number of users. It may potentially create a risk for buffer overflow and performance degradation. That is why congestion control is critical to guarantee network performance. Congestion control schemes have been widely studied in the past but only recently in the context of CCN (Content-Centric Networking).This thesis explores the congestion control risk of CCN, identifies the bottlenecks and proposes strategies to circumvent them. We have designed our original hop-by-hop Interest shaping mechanism (HoBHIS) that nicely exploits the flow balance enforced in CCN between Interest and Chunk packets. It monitors active conversations sharing the transmission buffer of a CCN node face in order to dynamically adjust their Interest sending rate and enforce the Chunk queue length to converge to a defined objective. This mechanism is implemented in each CCN node. Then, we extended HoBHIS in order to address several important concerns that might occur in CCN. We proposed a Tolerance mechanism that controls the Clients sending rate as well as prevents the loss of Interest packets. We demonstrated the efficiency of our mechanisms through mathematical proofs and simulations performed in ndnSIM.Our results have been published in international conferences. The work has generated interest from the networking community. Particularly, "Cisco Systems" invited us to join their project on developing Named-Data Networking (NDN) traffic control mechanism. As one of the important results of this collaboration is a research article that got a SIGCOMM ICN workshop’13 “Best paper award”. This paper is also presented as a part of the dissertation.

Les systèmes de transport intelligents coopératifs permettent la communication des véhicules entre eux ainsi qu'avec l'infrastructure, afin d'assurer la disponibilité des informations d'une manière plus fiable sur les véhicules, leurs positions et les conditions de la route. Cet échange d'informations pertinentes permet d'améliorer la sécurité routière, réduire les incidents du trafic et d'assurer l'efficacité de la mobilité des véhicules. IEEE 802.11p est standardisé comme la technologie par défaut pour les communications des véhicules. Dans ce contexte, le standard européen ETSI s'attaque en particulier aux applications de la sécurité routière. Pour ce faire, il standardise plusieurs types de messages comme CAM (Cooperative Awareness Message) et DENM (Decentralised Event Notification Message). Les CAMs sont des messages de diffusion à un seul-saut, envoyés par chaque véhicule contenant des informations sur sa position, sa vitesse, sa direction, etc., afin d'assurer une coopération lucide entre les autres usagers de la route (y compris les véhicules). Les DENMs sont envoyés à la détection d'un événement sur la route, comme le cas d'un accident, embouteillages, etc. Si nécessaire, une communication multi-saut, exploitant des algorithmes de routage standardisés, est mise en {oe}uvre pour disséminer ces messages au-delà de la portée du transmetteur. La faiblesse de 802.11p réside dans la congestion du canal radio due à la bande passante limitée (5.9 GHz). Afin de pallier à cela, ETSI a proposé un cadre pour le contrôle de la congestion appelé DCC (Distributed Congestion Control). Celui-ci permet l'échange d'informations, en particulier l'état du canal radio, entre les couches de la pile protocolaire. Ainsi, chaque protocole de communication contrôle ses propres paramètres pour éviter la congestion du canal. Par ailleurs beaucoup d'approches de contrôle de la congestion DCC existent pour les messages CAM tel que le contrôle de la période de génération des CAMs sur la couche Facilities. La puissance de transmission ou le débit sur la couche Accès, etc. En revanche, peu de travaux ont été faits sur DENMs. A cet égard, nous avons proposé une approche DCC sur la couche GeoNetworking qui contrôle les paramètres de routage en se basant sur l'état du canal radio. Une évaluation du dual-DCC, à savoir CAM sur Facilities et DENM sur GeoNet, a démontré l'efficacité de l'approche proposée. En outre, certaines applications tel que la gestion d'une flotte de véhicules, ont besoin d'un centre de contrôle localisé sur Internet qui communique avec la flotte. Pour ce type d'échange, une communication hybride (IP et Géo) est nécessaire. De plus pour assurer la fluidité de la communication, la gestion de la mobilité est primordiale. Tout en restant dans le cadre de l'architecture Mobile IP, nous proposons notre approche d'adressage qui constitue une adresse IP routable avec une adresse GeoNetworking, ce qui permet de traiter le problème d'accessibilité des véhicules en mouvement sur la route à partir d'une entité située sur Internet. Contrairement à Mobile IP, notre approche permet de réduire la surcharge de la signalisation. Et cela grâce au partitionnement de la route en zones de routage (RA) de telle sorte que l'accès à Internet se fait via une passerelle RSU-FA qui contrôle la RA. Chaque RA regroupe un certain nombre de RSUs. / Cooperative intelligent transport systems allow vehicles to communicate with each other as well as with the infrastructure in order to ensure the availability of information more reliably on vehicles, their positions and road conditions. This exchange of relevant information improves road safety, reduces traffic incidents and ensures efficient mobility of vehicles. IEEE 802.11p is standardized as the default technology for vehicle communications. In this context, the European ETSI standard addresses in particular road safety applications. To do this, it standardizes several types of messages such as CAM (Cooperative Awareness Message) and DENM (Decentralized Event Notification Message). CAMs are single-hop broadcast messages, sent by each vehicle containing information on its position, speed, direction, etc., in order to ensure lucid cooperation between other road users (including vehicles). The DENMs are sent when there is a detection of an event on the road, as in the case of an accident, traffic jams, etc. If necessary, multi-hop communication, using standardized routing algorithms, is implemented to disseminate these messages beyond the scope of the transmitter. The weakness of 802.11p lies in congestion of the radio channel due to the limited bandwidth (5.9 GHz). In order to compensate for this, ETSI proposed a framework for congestion control called DCC (Distributed Congestion Control). This allows the exchange of information, in particular the state of the radio channel, between the layers of the protocol stack. Thus, each communication protocol controls its own parameters to avoid congestion of the channel. In addition, many DCC congestion control approaches exist for CAM messages such as the control of the CAM generation period on the Facilities layer. Transmission power or data rate on the Access layer, etc. On the other hand, little works have been done on DENMs. In this regard, we proposed a DCC approach on the GeoNetworking layer which controls the routing parameters based on the state of the radio channel. An evaluation of the dual-DCC, namely CAM on Facilities and DENM on GeoNet, demonstrated the effectiveness of the proposed approach. In addition, some applications such as managing a fleet of vehicles require a localized control center that communicates with the fleet. For this type of exchange, a hybrid communication (IP and Geo) is necessary. Moreover, to ensure the fluidity of communication, the management of mobility is paramount. While remaining within the framework of the Mobile IP architecture, we propose our approach of addressing which constitutes a routable IP address with a geonetworking address, which makes it possible to deal with the problem of accessibility of vehicles moving on the road from of an entity on the Internet. Unlike Mobile IP, our approach reduces the overhead of signaling. This is done by partitioning the road into routing area (RA) in such a way that the access to the Internet is via a RSU-FA gateway that controls the RA. Each RA regroups a number of RSUs.

El crecimiento de los computadores paralelos basados en redes de altas prestaciones ha aumentado el interés y esfuerzo de la comunidad investigadora en desarrollar nuevas técnicas que permitan obtener el mejor rendimiento de estas redes. En particular, el desarrollo de nuevas técnicas que permitan un encaminamiento eficiente y que reduzcan la latencia de los paquetes, aumentando así la productividad de la red. Sin embargo, una alta tasa de utilización de la red podría conllevar el que se conoce como "congestión de red", el cual puede causar una degradación del rendimiento. El control de la congestión en redes multietapa es un problema importante que no está completamente resuelto. Con el fin de evitar la degradación del rendimiento de la red cuando aparece congestión, se han propuesto diferentes mecanismos para el control de la congestión. Muchos de estos mecanismos están basados en notificación explícita de la congestión. Para este propósito, los switches detectan congestión y dependiendo de la estrategia aplicada, los paquetes son marcados con la finalidad de advertir a los nodos origenes. Como respuesta, los nodos origenes aplican acciones correctivas para ajustar su tasa de inyección de paquetes. El propósito de esta tesis es analizar las diferentes estratégias de detección y corrección de la congestión en redes multietapa, y proponer nuevos mecanismos de control de la congestión encaminados a este tipo de redes sin descarte de paquetes. Las nuevas propuestas están basadas en una estrategia más refinada de marcaje de paquetes en combinación con un conjunto de acciones correctivas justas que harán al mecanismo capaz de controlar la congestión de manera efectiva con independencia del grado de congestión y de las condiciones de tráfico. / Ferrer Pérez, JL. (2012). DESIGN OF EFFICIENT PACKET MARKING-BASED CONGESTION MANAGEMENT TECHNIQUES FOR CLUSTER INTERCONNECTS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18197

M. Tech. (Information Technology, Faculty of Applied and Computer Sciences), Vaal University of Technology / Traffic congestion is a concern within the main arteries that link Johannesburg to Pretoria. In this study Matlab function Randperm is used to generate random vehicle speeds on a simulated highway. Randperm is used to mimic vehicle speed sensors capturing vehicle traffic on the highway. Java sockets are used to send vehicle speed to the Road Traffic Control Centre (RTCC)-database server through a wireless medium. The RTCC-database server uses MySQL to store vehicle speed data. The domain controller with active directory together with a certificate server is used to manage and provide security access control to network resources. The wireless link used by speed sensors to transmit vehicle speed data is protected using PEAP with EAP-TLS which employs the use of digital certificates during authentication. A java database connectivity driver is used to retrieve data from MySQL and a multilayer perceptron (MLP) model is used to predict future traffic status on the highway being monitored i.e. next 5 minutes from previous 5 minutes captured data. A dataset of 402 instances was divided as follows: 66 percent training data was used to train the MLP model, 15 percent data used during validation and the remaining 19 percent was used to test the trained MLP model. An excel spreadsheet was used to introduce novel (19 percent data not used during training) data to the trained MLP model to predict. Assuming that the spreadsheet data represent captured highway vehicle data for the last 5 minutes, the model showed 100 percent accuracy in predicting the four classes: congested, out congested, into congested and normal traffic flow. Predicted traffic status is displayed for the motorist on the highway to know. Ability of the proposed model to continuously capture the traffic pattern on the highway (monitor) helps in redirecting (controlling) the highway traffic during periods of congestion. Implementation of this project will definitely decrease traffic congestion across main arteries of Johannesburg. Pollution normally experienced when cars idle for a long time during congestion will be reduced by free highway traffic flow. Frequent servicing of motor vehicles will no longer be required by the motorists. Furthermore the economy of Gauteng and South Africa as a whole will benefit due to increase in production. Consumers will also benefit in obtaining competitive prices from organizations that depend on haulage services.

Les conditions de circulation sur un réseau routier subissent souvent de la congestion. Selon ses sources, la congestion routière peut être classée en deux catégories : la congestion récurrente déterminée par les lois de trafic et la congestion non-récurrente due aux incidents, accidents ou autres aléas sur la route. Grâce à l'avancement des technologies, notamment en informatique, communication et techniques de traitement des données, l'exploitant est devenu capable de détecter les perturbations, de mesurer les effets et même d'anticiper l'état du trafic afin de mieux adapter ses actions d'exploitation. L'information dynamique concernant les conditions de trafic permet aux usagers de réduire l'inconfort et d'effectuer leur choix d'itinéraire de manière plus raisonnable. Pour l'exploitant, le service d'information aux usagers peut servir à la gestion du trafic. Nous avons étudié la contribution potentielle de l'information dynamique au profit individuel des usagers et à la performance collective du système en prenant en compte : i) la congestion récurrente et non-récurrente ; ii) des différents comportements de choix d'itinéraire en fonction de l'accessibilité à l'information ; iii) d'autres actions de gestion du trafic menées par l'exploitant. Un modèle théorique avec une application analytique sur un réseau élémentaire de deux routes parallèles, une paire origine-destination et deux classes d'usagers respectivement informée ou non-informée nous a permis de retirer de nombreuses indications : i) la diffusion excessive de l'information avec un contenu « neutre » dégrade à la fois le profit individuel et la performance du système ; ii) l'information dynamique avec certain contenu « coopératif » peut contribuer l'optimisation du système sans causer le problème d'acceptabilité ; iii) l'information dynamique et d'autres mesures de gestion dynamique s'interagissent de manière complémentaire à l'optimisation du trafic / Traffic conditions on a road network often suffer from congestion. According to sources, the traffic congestion can be classified into two categories : recurrent congestion determined by the physic laws of traffic and non-recurrent congestion due to incidents, accidents or other hazards on the road. Thanks to the advancement of technologies, including computers, communications and data processing, the traffic operator is now able to detect disturbances, to measure the effects and even to anticipate traffic conditions to better match traffic management activities. Dynamic information on traffic conditions enables users to reduce discomfort and make their route choice decision more reasonable. For the operator, the service user information may be used as a traffic management tool. We investigated the potential contribution of dynamic traffic information for the benefit of individual users and system performance by taking into account : i) recurring congestion and non-recurring ; ii) different route choice behaviours based on accessibility to information service ; iii) other traffic management actions taken by the traffic operator. A theoretical model with an analytical application on a simple two-parallel-road network, an origin-destination pairs and two user classes, respectively-informed or non-informed has given many conclusions : i) an excessive distribution of traffic information with a « neutral » content damages both the individual profit and system performance ; ii) traffic information with some « cooperative » content may help optimize the system performance without causing acceptability problem ; and iii) dynamic information and other traffic management tools interplay in a complementary manner to optimize the traffic

Cette thèse analyse la possibilité d'utiliser des communications sans fil inter-véhiculaires pour améliorer la sécurité routière. Les performances du nouveau réseau ainsi créé (réseau ad-hoc véhiculaire) sont étudiées analytiquement et par des simulations dans un environnement réaliste. La thèse se concentre surtout sur des scénarios avec une forte densité de véhicules. Dans ce cas, l'accès au support devient un problème essentiel, en principal pour les applications de sécurité routière qui nécessitent une qualité de service élevée pour fonctionner dans un tel contexte. Ce travail montre que la version actuelle du standard IEEE 802.11, proposé comme méthode d'accès dans les réseaux véhiculaires, ne peut pas résoudre ce problème de passage à l'échelle pour supporter correctement les applications de sécurité routière. Plusieurs améliorations possibles sont analysées, liées à l'utilisation optimale de certains paramètres du protocole comme la taille de la fenêtre de contention ou bien le seuil de détection de la porteuse. Des nouveaux mécanismes adaptatifs visant ces paramètres sont proposés et les améliorations ainsi obtenues sont non-négligeables. Finalement, une nouvelle méthode d'accès est définie, en tenant compte des caractéristiques des applications de sécurité routière. Toujours basée sur des techniques CSMA, cette technique donne des résultats largement supérieurs à la version standard actuelle. / The equipment of vehicles with wireless communication devices in order to improve road safety is a major component of a future intelligent transportation system. The success and availability of IEEE 802.11-based products make this technology the main competitor for the Medium Access Control (MAC) layer used in vehicle-to-vehicle communication. The IEEE 802.11p amendment has been specially designed in this special context of wireless access in vehicular environments. However, as all the other approaches based on Carrier Sense Multiple Access (CSMA), this protocol presents scalability problems, which leads to poor performance in high density scenarios, quite frequent in the case of a vehicular ad hoc network (VANET). This thesis studies the congestion control problem in the context of safety vehicular communications, with a special focus on the back-off mechanism and the carrier sense function. First of all, a number of important characteristics presented by the safety messages are discovered and understood by the means of an analytical framework. Second, the lessons learned from the analytical study are put into practice with the design of two adaptive mechanisms (one for the contention window and the other one for the carrier sense threshold) that take into account the local vehicular density. These mechanisms remain simple, but highly efficient, while also being straightforward to integrate in IEEE 802.11 devices. Finally, by taking into account the most important properties of a safety VANET, a new CSMA-based MAC protocol is proposed. This new access method, named Safety Range CSMA (SR-CSMA), relies on the idea that collisions can not be avoided in a high density network. However, by increasing the number of simultaneous transmissions between geographically distant nodes, SR-CSMA manages to better protect the immediate neighborhood, the most important area for safety applications.

Cette thèse porte sur les modèles d'équilibre dynamique sur un réseau de transport et de leurs applications à l'affectation de trafic. Elle vise à proposer une formulation à la fois générale, mathématiquement rigoureuse et microéconomiquement cohérente de l'équilibre dynamique. Une attention toute particulière est accordée à la représentation de la demande de transport et plus spécifiquement à la modélisation des hétérogénéités dans les préférences des usagers du réseau, ainsi que de leurs stratégies de choix d'horaires dans leurs déplacements. Tout d'abord nous exprimons l'équilibre dynamique comme un jeu de Nash avec un continuum de joueurs. Cette formulation nous permet d'obtenir un résultat d'existence. Celui-ci s'applique notamment au plus simple des modèles d'équilibre dynamique, où les usagers sont identiques et ne choisissent pas leurs horaires de départ. Ensuite, nous présentons deux modèles d'équilibre pour lesquels une solution analytique peut être établie. Le premier est une généralisation du modèle de goulot de Vickrey. Alors que Vickrey considère une distribution des horaires préférés d'arrivée en forme de S, nous traitons de distributions quelconques. Le deuxième modèle proposé est un réseau à péage avec deux routes et des usagers dont la valeur du temps est distribuée. Ce modèle nous permet d'investiguer les efficacités relatives de différentes stratégies de tarification et de voir comment celles-ci sont affectés par le niveau d'hétérogénéité dans la valeur du temps. Pour finir, un modèle calculable est présenté et des méthodes de résolution sont proposées. Le modèle est testé sur le réseau routier national. Par ailleurs, il est exploité pour tester une tarification modulée en fonction du temps dont l'objectif est d'atténuer la congestion lors des grands départs de vacances / This thesis is focused on dynamic user equilibrium (DUE) models and theirapplications to traffic assignment. It aims at providing a mathematically rigorous and general formulation for the DUE. Particular attention is paid to the representation of transport demand and more specifically to trip scheduling and users with heterogeneous preferences.The DUE is first expressed as a Nash game with a continuum of players. It strongly relies on up-to-date results from mathematical economics. This formulation allows to prove an existence result for DUE. This results notably applies to one of the simplest dynamic user equilibrium model, where users are homogeneous and departure time choice is not allowed.Then, two simple DUE models for which the solutions can be derived analytically are presented. The first one is a generalization of the Vickrey's bottleneck model. Whereas Vickrey assumed that the distribution of preferred arrival time is S-shaped, we consider more general distributions. In the second model, we have a two-route tolled network where users are continuously heterogeneous with respect to their value of time. This allows us to conduct a study on the relative efficiencies of various pricing strategy and how it is affected by the level of heterogeneity in users' value of time.Finally, a computable model is designed and corresponding solution methods are proposed. A test on the french national road network is conducted. The model is used to assess an hypothetical time-varying pricing scheme intended to ease summer traffic congestion

Cette thèse décrit de façon précise les éléments techniques et les fondements économiques qui permettent de caractériser la problématique de la contrainte de capacité ferroviaire dans son ensemble. Jusqu’à présent, la question de la contrainte de capacité ferroviaire a principalement été étudiée d’un point de vue ingénierie, dans un univers monopolistique où la répartition de la capacité et les ajustements en cas de conflit étaient gérés par des processus internes. Néanmoins, compte tenu d’une ouverture progressive à la concurrence du monde ferroviaire, analyser économiquement cette question devient un enjeu clé pour le gestionnaire d’infrastructure, dans un contexte de plus en plus régulé.Ce manuscrit aborde dans un premier temps, la définition de la contrainte de capacité selon la perspective de l’ingénieur, à travers la conception de l’horaire, un élément majeur de la rencontre entre l’offre et la demande pour les transports programmés. Une meilleure connaissance des méthodes de construction horaire a permis de mettre en évidence les arbitrages implicites entre la capacité offerte et la qualité de service en termes de fiabilité. La vision technique de l’ingénieur combinée à la vision économique développée dans les autres modes de transport, nous a permis d’élaborer dans un second temps, un modèle microéconomique du coût généralisé de l’usager, considérant les spécificités ferroviaires de la construction horaire. Cette modélisation a mis en évidence le double effet d’une fréquence ferroviaire supplémentaire, d’une part sur le coût de « deshorage » (effet Mohring) et d’autre part sur l’espérance du coût du retard, lié à un usage intensif du réseau. Une fois la fonction de coût généralisé spécifique au ferroviaire déterminée, nous avons construit un modèle d’équilibre offre-demande, en considérant le comportement des usagers ainsi que les coûts des opérateurs. Ce modèle décrit les interactions entre l’offre et la demande selon les différentes structures de marché. L’analyse développée démontre que sous certaines conditions, le régulateur peut être amené à valider une tarification de la contrainte de capacité, afin d’internaliser les effets externes générés et d’envoyer les bons signaux-prix aux agents économiques. Néanmoins, dans certains cas, une fréquence additionnelle génère une externalité positive (effet Mohring), justifiant ainsi une subvention pour intensifier l’usage de la ligne et non une tarification complémentaire. / This PhD dissertation addresses the foundations of a detailed characterisation of rail capacity constraints from an economic perspective.Traditionally, railway capacity has been studied from the standpoint of engineering in a monopolistic world where capacity choices were considered as an organisational issue and set out in internal procedures. However, there is now a growing interest in analysing this issue from an economic perspective, specially regarding the ongoing deregulation tendency.Firstly, the definition of railway capacity constraints is presented from an engineering perspective via timetable design, a key element in matching supply and demand for planned transport services. A better understanding of timetable construction methods led to highlighting the implicit trade-offs between the capacity supplied and service quality in terms of reliability in the current graphic timetable construction processes in European infrastructure managers. Secondly, this technical vision of the engineer is combined with the economic vision developed for other modes of transport. It allows us to formulate a microeconomic model of the consumer generalized cost function, specific to the railway services. This model highlights the dual effects for the users of a higher frequency of rail traffic. It impacts the expected scheduled delay cost (Mohring effect) on the one hand, and a congestion effect linked to the intensive use of the network on the other. Once the detailed generalised cost function for train users has been determined, we develop an equilibrium model, by considering users’ behavior, operators’ costs and by describing how supply and demand interact under different market conditions. We analyse the interactions between demand and supply and show that, under some conditions, it is optimal from a welfare point of view to charge the cost of capacity constraints in order to internalize the negative external effects generated, and send the right price signals to economic operators. Nevertheless, in certain cases, an additional frequency generates a positive externality (Mohring effect), thereby justifying a subsidy to encourage using the railway line rather than increases access charges.