Planifier les horaires des trains qui circulent sur un réseau constitue une tâche complexe. En Europe, elle s'inscrit dans un processus qui voit le gestionnaire d'infrastructure opérer des choix pour répartir une ressource rare, la capacité d'infrastructure, entre des usages concurrents - commerciaux (trains de voyageurs et de marchandises) et de maintenance (travaux) - et des demandeurs multiples. Dans ce travail, nous cherchons à mieux cerner comment s'organise et fonctionne le processus pour le réseau ferré français par le prisme du fret, activité ouverte à la concurrence depuis 2006 mais qui traverse une crise structurelle depuis plusieurs décennies. Les différentes facettes temporelles du processus de répartition des capacités constituent le fil conducteur de notre analyse. A travers une démarche croisant le point de vue du gestionnaire d'infrastructure et celui de ses clients, au premier rang desquels les entreprises ferroviaires, nous montrons que le fret occupe une place singulière dans ce processus qui se structure selon un calendrier spécifique, fruit de dispositions règlementaires européennes et d'héritages et de choix nationaux. La question de la qualité de sillons offerts par le gestionnaire d'infrastructure est appréhendée sous l'angle d'une articulation entre composantes de court et de long termes par rapport à l'échéance de circulation. Activité plurielle, le fret a besoin de flexibilité et de visibilité. Nous nous intéressons enfin aux sillons-catalogue en tant que dispositif participant à garantir de la capacité au fret. Une analyse de la méthode allemande, à travers le projet neXt, est proposée en guise de contrepoint. Nous mettons en évidence que l'équilibre entre des exigences industrielles (standardisation) et commerciales (personnalisation) dans la production des sillons est indispensable mais demeure délicat à établir / Train timetabling on a rail network is a complex task. In Europe, this issue lies within a process for which the infrastructure manager has to consider competing uses - passenger and freight trains as well as maintenance work - and several users of a scarce resource, infrastructure capacity. The aim of this research is to better understand the way this process is organised and works on the French rail network. We have chosen to tackle this issue focusing on freight as an activity which has been opened up to competition since 2006 but has experienced structural difficulties for decades. The various time aspects of the capacity allocation process are the key focus of our analysis. Our approach considers the perspectives of the infrastructure manager and of their customers, foremost among which are train operating companies. We highlight that freight occupies a unique place in this process which is based on a schedule resulting from both European regulations and the legacy of decisions taken at the national level. The issue of the quality of the train paths offered by the infrastructure manager is studied with a focus on the links between short and long term requirements with regard to the train running deadline. In spite of their diversity, we demonstrate that freight operators need flexibility and visibility. Finally, we analyse catalogue paths as a specific offer that aims to guarantee capacity for freight. The German method, through the neXt project, provides an alternative insight into this issue. Accommodating freight train paths into the timetable is essentially a necessary but delicate balance of interests: standardisation vs. customisation

L’essentiel des travaux de cette thèse porte sur les réseaux de collectes de données sans fil. Nous avons étudié différents problèmes d’optimisation dans ces réseaux qui représentent de vrais challenges pour les industriels du secteur. Le premier problème porte sur l’allocation de capacités sur les liens à coût minimum. Il a été résolu par une approche de programmation linéaire avec génération de colonnes. Notre modèle permet de résoudre des problèmes de grandes tailles. Nous avons ensuite étudié le problème du partage d’infrastructure réseau entre opérateurs virtuels avec comme objectif de maximiser les revenus de l’opérateur de l’infrastructure physique tout en satisfaisant les demandes et les contraintes de qualité de service des opérateurs virtuels clients du réseau. Dans ce contexte, nous avons proposé une formulation robuste du problème en programmation linéaire en nombres entiers mixte. Un autre point de dépenses dans ce type de réseau est la consommation d’énergie. Nous avons proposé une solution robuste, de routage basée sur la consommation d’énergie du réseau. Notre solution a été formulée en utilisant un programme linéaire en nombre entiers mixte. Nous avons aussi proposé des heuristiques afin de trouver assez rapidement des solutions pour de grandes instances. Le dernier travail de cette thèse porte sur les réseaux radio cognitifs et plus précisément sur le problème de partage de bande passante. Nous l’avons formalisé en utilisant un programme linéaire mais avec une autre approche d’optimisation robuste. Nous utilisons la méthode d'optimisation robuste à 2 niveaux pour le résoudre. / The main work of this thesis focuses on the wireless backhaul networks. We studied different optimization problems in such networks that represent real challenges for industrial sector.The first issue addressed focuses on the capacity allocation on the links at minimum cost. It was solved by a linear programming approach with column generation. Our method solves the problems on large size networks. We then studied the problem of network infrastructure sharing between virtual operators. The objective is to maximize the revenue of the operator of the physical infrastructure while satisfying the quality of service constraints of virtual operators customers of the network. In this context, we proposed a robust model using mixed integer linear programming. In the following problem, we proposed a robust energy-aware routing solution for the network operators to reduce their energy consumption. Our solution was formulated using a mixed integer linear program. We also proposed heuristics to find efficient solutions for large networks. The last work of this thesis focuses on cognitive radio networks and more specifi- cally on the problem of bandwidth sharing. We formalized it using a linear program with a different approach to robust optimization. We based our solution on the 2-stage linear robust method.

Le BIM est actuellement en pleine explosion. Il s'appuie sur la progression des outils informatiques. Toutefois, la gestion de l'information au sein d'un projet d'infrastructure nécessite également l'utilisation de méthodologies et de concepts spécifiques comme les notions de « niveau de détail », de « niveau de développement » ou de « niveau d'abstraction ». Ils servent à décrire l'information pertinente à échanger entre acteurs, selon des objectifs de modélisation, en vue de répondre à des exigences identifiées. Dans le contexte spécifique des projets d'infrastructures, ces outils ne sont mal définis, insuffisants et amènent parfois à des modélisations contradictoires.Dans une optique de progression vers une conception en ingénierie concourante, notre travail de recherche apporte une contribution en deux parties. En se basant sur les principes de l'ingénierie système, la première partie consiste en une méthodologie d'identification des exigences à satisfaire et de l'information pertinente pour y répondre et contrôler cette réponse. La seconde partie décrit le modèle conceptuel de données. Il traite de la structuration des objets qui modélisent le projet en lien avec la structuration des exigences. Cette proposition s'accompagne d'une redéfinition de plusieurs types de niveaux existants (de détail, de développement, d'information, d'abstraction, etc.). Ces éléments sont éprouvés sur un projet d'autoroute en milieu urbain.Les échanges d'informations sont au cœur du BIM. Leur précision ainsi que la qualité des informations échangées participent à la réussite tant technique que managériale du projet.Notre proposition méthodologique permet de faire évoluer les pratiques et le regard que le secteur de la construction porte sur l'information qu'il crée. Elle participe également à la numérisation du secteur de la construction / However, the information management within an infrastructure project (road, rail, airport and other civil engineering works) also requires the use of specific methodologies and concepts like the concepts of ”level of detail” , ”level of development” or ”level of abstraction”. They are used to describe the relevant information that have to be exchanged between stakeholders, according to the modeling objectives in order to meet the project requirements. In the specific context of infrastructure projects, these tools are poorly defined, insufficient and sometimes bring to contradictory models.With a view to progress towards concurrent engineering design, our research is a contribution in two parts. Based on the principles of systems engineering, the first part is about to provide a methodology for requirements and relevant information identification to respond and control this response. The second part describes the project conceptual data model : it deals with the structure of the objects that model in connection with the requirements identification. This proposal is accompanied by a redefinition of several types of existing levels (detail, development, information, abstraction, etc.). These inputs are tested on a project of urban freeway in an industrial context.The exchange of information is at the center of BIM. The accuracy and quality of exchanged information participate in both technical and managerial project success. Our proposed methodology allows to change practices and the vision that the construction sector looks forward to the information it creates. It also participates in the digitalization of the construction sector

Les changements d’usage des terres à des fins de développement s'accompagnent toujours de conflits entre les différentes parties prenantes, en particulier dans le cadre de la construction ou de l'expansion de projets de développement dans les pays en voie de développement. C’est le cas des projets d'infrastructure comme les barrages hydrauliques et de leurs conséquences à la fois positives et négatives. Dans ces projets les conflits émergent en raison des problèmes liés aux attentes foncières, ainsi qu’aux intérêts divergents des différentes parties prenantes. En fonction de leur intensité, ils apparaissent alors sous différentes formes, avec des impacts importants sur les populations locales.La thèse traite des conflits qui surgissent entre les différents acteurs liés au projet de construction du barrage Diamer Bhasha au Pakistan, ainsi de leurs impacts socioéconomiques sur les personnes affectées. Ce projet a commencé à faire face à des oppositions concernant les acquisitions de terres et provoqué des manifestations, des actions en justice, le blocage des routes et des menaces à l’égard des promoteurs du projet.Afin d'analyser les conflits et d'évaluer les impacts socioéconomiques du projet, nous avons utilisé différentes sources de données primaires et secondaires. 61 entretiens ont ainsi été réalisés avec des experts et des parties prenantes appartenant à différents domaines.De plus, 289 articles de différents quotidiens nationaux et régionaux concernant les conflits et les impacts socioéconomiques du barrage ont été étudiés afin de vérifier et de corroborer ces informations. En outre, certains documents publiés par des organisations, publiques et privées, ont également été consultés. Les résultats révèlent différents conflits entre les personnes affectées et le Gouvernement, ainsi qu’entre différents groupes locaux d’acteurs, au sujet des compensations foncières et des droits de propriété. L’étude met en évidence les problèmes posés par le projet au niveau socio‐économiques, qui concernent en particulier un plan de réinstallation inefficace et la perte massive d'emplois. En outre, il explore les causes profondes des conflits, dues à la mauvaise planification, la mauvaise gouvernance, la mauvaise gestion, la corruption et le népotisme dans les différentes activités du projet. L’absence de participation de toutes les parties prenantes et la diffusion inexistante de l'information sur les activités du projet, sont également de très importantes sources de conflits entre les différents acteurs. Enfin, le travail présente des mesures de politiques et des recommandations pour une meilleure gouvernance, en termes de renforcement des capacités des populations locales dans différents domaines et de participation de toutes les parties prenantes à l’ensemble des composantes du projet. / Land use change for the purpose of development always comes with conflicts among different stakeholders, especially under the construction or expansion of developmental projects in developing countries. Thus, infrastructural projects like dams have both positive and negative consequences in this regard. The conflicts in such projects emerge with view of issues associated with the superposition of land expectation, as well as different stakeholders' interests. They appear in different forms, depending upon their intensity, with severe impacts on local people. The article deals with conflicts arising among different actors and their socioeconomic impacts on affected people, due to construction of Diamer Bhasha Dam project in Pakistan. This project started facing opposition from land acquisition and encouraged protestations, legal action in court, road blockage, threatening the project contractor, and violation.In order to analyze the conflicts and to assess the socioeconomic impacts of the project, we used both primary and secondary data sources. About 61 interviews with experts and stakeholders of different backgrounds were conducted.Moreover, under the secondary source about 289 articles from different national and regional dailies on conflicts and socioeconomics impacts of the Dam were studied in order to cross check the information. Further, some literature published by public and private organizations was also consulted.Preliminary results show different conflicts between affected people and Government and also among different groups of locally affected people, over land compensations and property rights. This study further highlights the socioeconomic issues of the project in the form of ineffective resettlement plan and loss of employment opportunities. It further, explores the root causes of conflicts, due to poor planning and governance, mismanagement, corruption and cronyism in different project activities. Lack of participation of all stakeholders and proper information dissemination about all project activities are also main source of conflicts among different actors. Finally, it provides policy measures and recommendations for better governance in the form of capacity building of local people in different areas and participation of all stakeholders in all project activities.

Cette thèse s’intéresse au problème du renouvellement des infrastructures des services de distribution d’eau potable. Nous observons aujourd’hui dans les pays développés qu’une grande partie des canalisations atteint un état d’obsolescence avancé.  La principale conséquence de cette obsolescence est l’apparition de fuites importantes. L’eau perdue dans ces fuites entraîne des pertes économiques liées au gaspillage des ressources investies dans la production d’eau potable, une baisse de qualité de l’eau et des pertes financière. Dans cette thèse j’explore les raisons pour lesquelles le taux de renouvellement des réseaux de distribution d’eau est si faible comparé aux besoins manifestes. Cette thèse est composée de trois chapitres. Dans le premier chapitre, je présente un modèle statique de minimisation des coûts pour obtenir un indice de qualité qui est « cost-efficient ». Cet indice est défini comme une proportion des canalisations de « bonne qualité » par rapport à la longueur totale du réseau. La solution optimale dépend de l’arbitrage entre le coût des pertes en eau par rapport au coût des canalisations de bonne qualité. Lorsque des économies d’échelle liées à la densité du réseau existent, comme dans les services urbains, les pertes en eau représentent un coût important et la réduction des pertes en eau par une augmentation de la qualité du réseau est une solution bénéfique pour les services d’eau. Cependant, nous montrons que les services d’eau dans les milieux ruraux font face à de plus grandes difficultés, à la fois pour pouvoir assurer une réduction des pertes en eau et pour répercuter le coût de renouvellement dans les prix.Dans le deuxième chapitre, je présente un modèle de « optimal switching time » qui étudie la date optimale de renouvellement des infrastructures déterminée à partir d’un modèle de maximisation des profits des services d’eau. Dans ce modèle, nous analysons le choix entre la réhabilitation et le remplacement des canalisations. Cela signifie que les services d’eau peuvent choisir une option moins coûteuse caractérisée par la réhabilitation des vielles canalisations ou le remplacement immédiat qui entraîne un coût nettement supérieur. Les résultats nous montrent que le remplacement direct est un choix plus raisonnable puisque les gains associés à la réduction temporaire des pertes en eau et au prolongement de la durée de vie des canalisations ne compensent pas le coût supplémentaire associé à la réhabilitation. Ceci est particulièrement visible dans le cas des services d’eau en milieux urbain.Dans le troisième chapitre, je présente une étude empirique concernant le taux de remplacement des canalisations dans les services d’eau en France. Les résultats nous montrent que les taux de remplacement sont en moyenne plus élevés dans les services gérés par des régies qu’en affermage. Ceci peut s’expliquer par le fait que les services en régie sont majoritairement présents dans les services de petites tailles. Par conséquent, des taux de remplacement élevés sont souvent associés à des réseaux de petite taille (faible kilométrage de canalisations). De plus, dans les petits services ruraux, les travaux de remplacement sont souvent réalisés en parallèle d’autres travaux. Néanmoins nous observons également dans les services de grande taille des taux de remplacement plus élevés dans les services en régie que dans les services en affermage. Ceci peut s’expliquer par une différence d’objectif défini par les services en régie et les services en affermage : les services en affermage ne sont pas responsables du renouvellement des canalisations à moins que ceci soit spécifié dans leurs contrats. De plus, nos résultats montrent que même s’il existe un effet négatif de la taille des services sur les taux de remplacement, dans les très grandes villes, les taux de remplacement sont plus élevés. Ceci est cohérent avec les résultats théoriques obtenus dans les deux premiers chapitres. / This dissertation focuses on the issue of water infrastructure renewal in potable water distribution networks. I investigate the reasons why water infrastructure in certain water utilities are not renewed. This dissertation is divided into three chapters. The first chapter is based on theoretical models that solve for the optimal water main network quality index. The second chapter studies the optimal timing of water mains replacement. And finally, the third chapter is based on an empirical study on the factors that influence the water main replacement rates in French utilities.In the first chapter I present a static cost minimisation model to solve for the cost-efficient water main quality index. This quality index is defined as the proportion of ``new" mains (which we denote as ''good quality mains'') to the total length of mains. The solution depends on the arbitrage between the cost of water loss and the cost of good quality mains. Where economies of network density are present such as urban utilities, water loss represents a cost burden to the water utility; hence water loss reduction (high network quality) is beneficial. Furthermore, we show that rural utilities face the largest difficulty in achieving both water loss reduction and cost recovery of network renewal.In the second chapter I present a two-stage optimal switching timing model that solves for the profit-maximising timing of water mains replacement. This model considers the option between rehabilitation and replacement. Water utilities may be inclined to rehabilitate old mains to extend their longevity since rehabilitation costs are much lower than replacement costs. We show that it is beneficial for the utilities to replace mains that are already obsolete than to rehabilitate since the generated benefit from temporary water loss reduction and the postponement of replacement is not worth the cost of rehabilitation. This is particularly noticeable in large urban utilities that face large costs of water loss.In the third chapter, I present an empirical study on the water mains replacement rates observed in French water utilities. The empirical results based on cross sectional data show that publicly operated utilities on average have higher replacement rates than outsourced utilities. This is because most of the public utilities have short total network length (very high replacement rates are associated with small network length). Moreover, small rural networks tend to conduct replacement of mains alongside other roadworks. However results also show that public utilities have higher replacement rates over outsourced ones in very large urban utilities. This result reflects the difference of priorities defined by in-house operated utilities and outsourced utilities. This difference does not imply that outsource utilities neglect network renewal; instead it reveals the nature of the structure of outsourced utilities. The responsibility of outsourced utilities are defined in the contract signed with the local authority. If network renewal is not specified, there is no incentive for replacing mains. Moreover, in practice, outsourced utilities often manifest higher prices which are accompanied by higher water quality. Furthermore, the results show that the size of the network has a large impact on replacement rates. The longer the length, the proportion of replaced mains are smaller; however, for very large utilities the negative effect disappears. The results show that replacement rates are indeed greater in very large urban utilities. This result is coherent with the theoretical models presented in the first chapter that shows the urgent need for high network quality in large urban utilities.

Cette thèse analyse les tendances mondiales dans le financement de grands projets d'infrastructure dans le secteur des transports, en identifiant les caractéristiques distinctives du financement dans les pays développés et en développement. Un nouveau mécanisme de financement est proposé dans le contexte de contraintes budgétaires strictes grâce à l'utilisation d'un certain nombre d'effets économiques indirects découlant de l'amélioration de l'accessibilité des différents territoires en matière de transport. Comme le sujet de l'analyse, il y avait un projet de la construction d'un chemin de fer à grande vitesse en Russie Moscou-Kazan. / This paper analyzes global trends in financing large infrastructure projects in the transport sector, identifying the distinctive features of financing in developed and developing countries. A new financing mechanism is proposed in the context of strict budgetary constraints through the use of a number of indirect economic effects arising from improved transport accessibility of individual territories. As the subject of the analysis, there was a project of the construction of a high-speed railway in Russia Moscow-Kazan.