La maintenance de flottes de systèmes mobiles dans le monde du transport et de la logistique revêt de nos jours une importance croissante de par l’augmentation des attentes des exploitants et opérateurs en termes de sécurité, de fiabilité, de suivi, de diagnostic et de maintenance de ces systèmes. Dans ce contexte, Les mainteneurs des flottes doivent souvent faire face à d'énormes quantités de données brutes, informations et événements de surveillance liés aux contexte de leurs systèmes. De plus, ces événements, données et informations manquent souvent de précision et sont souvent contradictoires ou obsolètes. Enfin, le degré d'urgence des décisions de maintenance est rarement pris en compte. Ce travail est consacré à la proposition et à la mise au point d’une architecture de surveillance pour l’aide à la maintenance d’une flotte de systèmes mobiles. Cette architecture, appelée EMH², est destinée à faciliter le diagnostic et le suivi de ce type de flotte. Elle est construite sur les principes holoniques, des plus bas (capteurs) aux plus hauts niveaux (ensemble d’une flotte de systèmes mobiles). Elle se base également sur une standardisation des événements traités afin de traiter les données de manière générique. Cette architecture, indépendante des types de systèmes surveillés et de leur niveau hiérarchique, peut devenir l'épine dorsale d’une stratégie efficace de maintenance proactive d’une flotte. Une méthodologie de déploiement est ainsi proposée. Une étude en simulation et une application sur une flotte de 10 trains actuellement en service est présentée. / The maintenance of mobile systems fleets in the world of transport and logistics is of increasing importance today due to the increasing expectations of operators in terms of safety, reliability, monitoring, diagnosis and maintenance of these systems. In this context, fleet maintainers often have to deal with huge amounts of raw data, information and monitoring events related to the context of their systems. Moreover, these events, data and information are often lack precision and often contradictory or obsolete. Finally, the urgency of maintenance decisions is rarely taken into account. This work is devoted to the proposal and the development of a monitoring architecture to help maintain a fleet of mobile systems. This architecture, called EMH², is intended to facilitate the diagnosis and monitoring of this type of fleet. It is built on holonic principles, from the lowest (sensors) to the highest levels (a whole fleet of mobile systems). It is also based on a standardization of processed events in order to process the data generically. This architecture, independent of the types of systems monitored and their hierarchical level, can become the backbone of an effective strategy for proactive fleet maintenance. A deployment methodology is thus proposed. A simulation study and an application on a fleet of 10 trains currently in service is presented.

Les travaux de cette thèse portent sur la définition et la validation d’une méthode de modélisation-simulation de foule permettant le transfert des principes et des mesures établis dans un contexte source d'observations vers des contextes cibles, non observables a priori. A partir de l'observation de comportements de piétons d’un contexte environnemental, social et urbain, nous inférons les règles et des motivations, rendant possible la modélisation et la simulation du comportement individuel de piétons dans ce contexte source, puis à évaluer la transférabilité du modèle dans un autre contexte cible. Nous appuyons nos travaux sur un cas réel. Il s’agit de la simulation du comportement des voyageurs entrants et sortants des trains dans une gare à fort trafic. Après une revue des théories, de modèles de simulation, nous retenons une approche basée sur la simulation microscopique d’agents sociaux, situés, basée sur les motivations. Nous argumentons le choix par le fait que, par rapport à une simulation de foule classique elle, a priori, l’avantage de favoriser la transférabilité. L’objectif de cette simulation est d’étudier, entre autres, les évolutions architecturales des stations permettant de raccourcir les temps d’arrêt des trains. / This thesis focuses on the definition and the validation of a crowd-simulation modeling method. This method allows transferring principles and measurements established in a source observation context to a target one. From the observation of pedestrian behavior in a social and urban context, our approach infers rules and motivations in order to model and simulate the individual pedestrian behavior in this source context. This allows, in a second step, to evaluate the transferability of the model to a given target context. Our work is based on a real case: the simulation of the passenger’s behavior while boarding and alighting trains (platform-train exchange) in a high-traffic station (dense situation). Starting from the state of the art of theories, models and types of simulation, we choose an approach based on the microscopic simulation of social agent’s motivation. This choice relies mainly on the fact that, compared to a classic crowd simulation, it has, a priori, a better transferability potential. The goal of this type of simulation is to study the architectural evolutions of the stations that could allow to control or shorten train dwell times.

Ce travail analyse l'intégration de la dimension transport dans la production vivrière et sa commercialisation. Il reconstitue dans le cas de la Côte d'Ivoire la chaîne de transport en étudiant toutes les étapes du parcours des produits, depuis les champs jusqu'aux zones de consommation. En considérant l'écoulement des produits vivriers dans son environnement socio-économique, la thèse décrit et analyse d'abord les circuits de commercialisation, l'organisation des opérations de transport et les relations entre les opérateurs économiques et les stratégies mises en oeuvre. Identifiant ensuite les contraintes, les blocages et les enjeux correspondants, elle s'achève sur des propositions relatives à la contribution du transport pour assurer, dans de meilleures conditions économiques, l'approvisionnement des centres urbains, principaux débouchés de l'agriculture vivrière. Les contraintes résident dans les mécanismes réglementaires et le fonctionnement du transport routier de marchandises, dans les problèmes de surcoût et la non rationalisation des circuits, dans l'insuffisance des moyens de transport au niveau le plus bas de la hiérarchie du système de transport et des marchés en milieu rural, dans le caractère atomisé et dispersé de la production vivrière qui, ajouté à la faible accessibilité des zones de production, rend peu efficace l'organisation de la collecte et de l'évacuation des produits vers les marchés urbains et, enfin, dans la faiblesse de la trésorerie des commerçants privés. L'enjeu d'une bonne organisation du transport n'est pas seulement d'assurer la rentabilité des prestations des transporteurs mais aussi de permettre aux producteurs d'écouler plus régulièrement leurs récoltes et d'améliorer leurs revenus. Compte tenu de la part élevée du prix de transport dans les coûts de commercialisation, les grossistes s'approvisionnent en priorité dans les zones de proximité, ce qui pénalise les zones de production reculées. Au niveau des grands centres urbains de consommation comme Abidjan, le transport constitue un facteur de compétitivité et de concurrence. L'ouverture de la thèse sur les problèmes de la compétition entre produits domestiques et produits importés, cultures vivrières et cultures d'exportation permet d'analyser l'influence des aspects extravertis du système de production-commercialisation. Les produits importés comme le riz importé ainsi que les cultures d'exportation connaissent une meilleure organisation du transport assurant une meilleure utilisation des véhicules et des opérations de transport plus rémunératrices. Cette compétition se traduit bien souvent en terme d'offre de transport insuffisante pour les produits vivriers locaux. Des éléments d'action, prenant en compte non seulement le volet transport mais considérant aussi des aspects commerciaux, agricoles et institutionnels, sont élaborés afin d'assurer une bonne articulation entre le transport en zone de production (transport local) et le transport interrégional. Les propositions d'ordre organisationnel, technique et financier ont été formulées dans le but de rendre plus efficace l'ensemble du système production-commercialisation des produits vivriers et d'impulser par là une plus grande dynamique de développement en milieu rural.

Le système électrique ferroviaire est composé d'un ensemble de conducteurs métalliques de différentes natures et ayant, pour la plupart d'entre eux, la particularité d'avoir une longueur très importante par rapport aux dimensions transversales. Cet ensemble de conducteurs est inséré dans un environnement complexe composé de plusieurs autres éléments, tel que le réseau de transport d'énergie à haute tension, le réseau de gaz, le réseau des télécommunications, ainsi que des habitations, des passagers, des rivières, des fermes, etc. Pour assurer sa bonne compatibilité électromagnétique avec l'environnement, il est important de limiter les niveaux d'émissions électromagnétiques provenant du système ferroviaire qui pourraient perturber les éléments extérieurs ou mettre en danger des personnes. En même temps, il est important que le système ferroviaire soit suffisamment immunisé contre des éventuelles perturbations externes, de façon à assurer le bon fonctionnement des installations ferroviaires et la sécurité des passagers et du personnel. Parmi les types de perturbations électromagnétiques existant, les Élévations de Potentiel de Sol (EPS) méritent une attention particulière. Le sol naturel est un milieu conducteur de très grande taille. Il est souvent utilisé pour drainer des excès de charges électriques d'un système quelconque, ainsi comme un milieu d'échange de courant électrique entre des systèmes qui sont à des potentiels électriques différents.Des protections sont alors systématiquement installées de sorte à limiter l'impact des EPS sur les éléments voisins. Ces protections ont souvent un coût d'installation et de maintenance très élevé pour le système ferroviaire; elles doivent être optimisées au cas par cas, de façon à garantir la sécurité des personnes et le bon fonctionnement des équipements, et en même temps rester financièrement accessibles. La majorité des méthodes existantes aujourd'hui pour le calcul des EPS ne permet pas la prise en compte de tous ces facteurs. Elles se limitent à intégrer le sol de façon passive, et en général en le modélisant de nature homogène ou quasi-homogène.Dans cette optique, nous proposons une nouvelle méthode pour le calcul des EPS, plus complète et par conséquent plus précise que celles existantes aujourd'hui. Cette méthode permet d'intégrer dans la modélisation la présence d'un sol hétérogène multicouche, construit à partir de mesures réalisées sur le terrain et spécifiques à chaque contexte de sol. La présence de conducteurs enterrés dans la région de l'EPS est tenue en compte dans un modèle multiconducteur qui permet intégrer en même temps tous les conducteurs de la zone. La méthode développée est particulièrement dédiée au calcul des EPS en contexte ferroviaire. Cette approche s'appuie sur une méthode hybride qui prend en compte les phénomènes d'induction et de conduction dans un système multiconducteurs et qui intègre la présence d'un sol multicouche. Ce type d'approche s'est déjà avéré pertinent dans le cadre de l'étude des interactions entre des perturbations électromagnétiques générées par une ligne à haute tension et des canalisations enterrées. Notre méthode est dans un premier temps validée dans des configurations académiques puis mise en œuvre dans l'étude de sites ferroviaires où des comparaisons avec des mesures sont présentées. / The railway electrical system is composed of multiple metallic conductors of different kinds and having, for most of them, the particularity of being very long in comparison with its perpendicular dimensions. This set of conductors is integrated in a complex environment composed of many other elements, such as power transmission lines, pipelines, telecommunication lines, but also houses, people, rivers, farms, etc. To assure its electromagnetic compatibility with its environment, it is important to restrict the level of hazardous electromagnetic emissions coming from railway system that could disturb neighboring systems or risk people’s safety. At the same time, it is important that railway system is immunized against electromagnetic emissions coming from its neighbor, in order to assure the correct functioning of railway installations and the safety of passengers and staff. Among the different kinds of electromagnetic perturbations, the Ground Potential Rising (GPR) deserves a special treatment. The natural ground is a conductor environment of great size. It is often used to drain excessive electric charges from systems, and also as an environment allowing electrical charges exchange between systems in different electrical potential.Protections are then systematically deployed in order to limit the impact of GPR on neighboring elements. In the case of railway system, these protections have a very high cost of installation and maintenance. They must be optimized on a case to case basis, in order to assure security of people and equipments but also to be affordable.The majority of methods to calculate GPR don’t allow the integration of the complex electric environment of the ground. Most of them integrate the ground in a passive way, most of the time being a homogeneous ground.In this regard, we propose a new method of GPR calculation, more complete so more precise than what is used today. This method allows the integration into the model of a heterogeneous multilayer ground, built after measurements that have to be done on a case to case basis. The presence of buried conductors in the area of the GPR is also taken into account in a multiconductor model, which integrates at the same time all the conductors inside the zone.The method that we developed gets its full meaning when applied to GPR in railway context, thanks to the presence of many buried cables in the same environment. This approach is based on a hybrid method that takes into account induction and conduction phenomena in a multiconductor system and integrating a multilayer ground. This kind of approach has already been used in the calculation of electromagnetic induction between a power line and a pipeline. We first validated our method by calculating GPR in simple configurations. We then applied our calculations in order to calculate GPR in a railway context, which was then compared with measurements.

Le problème de la commande de machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse est très étudié dans les domaines de l'automatique et de l'électrotechnique. Ce travail porte sur la faisabilité de ce type de commande sur l'ensemble de la plage de vitesse et pour tout type de machine asynchrone afin d'être utilisée en traction ferroviaire. Une étude poussée de l'observabilité permet de définir une mesure quantitative continue de l'observabilité de la vitesse de la machine, appelée index d'observabilité. La synthèse d'un observateur confirme ainsi la correspondance entre les zones de faible index d'observabilité et celles où l'observation est de mauvaise qualité. L'index d'observabilité défini dans cette thèse permet donc de prédire les performances d'observation d'un système. L'originalité principale des travaux présentés tient dans l'utilisation de cet index d'observabilité dans la commande de la machine asynchrone sans capteur mécanique de vitesse. En tirant profit du degré de liberté qu'offre la variation d'amplitude du flux, nous proposons de garantir un index d'observabilité au-dessus d'un seuil tout en respectant les autres contraintes de la commande. L'observation de la vitesse devient alors précise sur toute la plage de vitesse, et un fonctionnement long est possible en tout point sans perturber le couple réalisé. Des expérimentations sur simulateur numérique viennent confirmer ces résultats, y compris lors de phases de patinage. L'observation des paramètres électriques est également étudiée afin de garantir la précision de l'observation de vitesse. Pour cela, la sensibilité de l'observation de vitesse aux variations de paramètres électriques et l'observabilité de ces paramètres sont étudiées, permettant de définir une nouvelle stratégie d'observation des paramètres électriques. Des essais sur banc de puissance, puis en application réelle sur un train régional, valident les performances de la commande sans capteur de vitesse proposée sur toute la plage de vitesse, et son adéquation aux contraintes d'une application ferroviaire. / The problem of speed sensorless control of induction machine is a well-studied problem in the field of automatic control and electrical engineering. This work addresses the problem of the feasibility of induction machine control over the whole speed range and for any type of induction machine, aiming at being used in a railway application. An intensive study of observability has defined a continuous quantitative measurement of the speed observability, named observability index. An observer was developped to confirme the correspondence between low-observability index areas and poor observation quality. The observability index defined in this thesis is thus a way to predict the observation performance of systems. The main originality of the work presented in this thesis is the use of this observability index in the induction machine speed sensorless drive. By taking advantage of the degree of freedom given by the variation of the flux amplitude, we propose to guarantee the observability index value above a given threshold while respecting the other constraints of the control. The speed observation becomes precise over the entire speed range, and a long time operation is possible on any point, without interfering with torque regulation. Experiments on real-time simulator confirm these results, including when slipping and sliding occurs. The electrical parameter observation is also studied to ensure the accuracy of speed observation. For this, the sensitivity of the speed observation to electrical parameter variations and the observability of these parameters are studied, leading to the definition of the electrical parameter observation strategy. The testings on power bench, and in real application on a regional train, validate the performance of the speed sensorless drive proposed on the entire speed range, and its suitability to the constraints of a railway application.

L'analyse régionale est une investigation délicate puisqu'une région est un ensemble hétéroclite et complexe d'invariants et de paramètres, visibles ou invisibles, mobiles ou inertes, en relation continue et interdépendante. Cerner toutes les composantes spatiales d'une région donnée est presque du domaine de l'impossible; seulement, il faut que les facteurs pris en considération soient essentiels et déterminants et permettent donc de mettre en relief les principaux écarts et décalages qui caractérisent une région quelconque.<br />C'est ainsi que l'objectif qui a déterminé la démarche de notre étude a été d'essayer de dépeindre la configuration spatiale antérieure et actuelle de l'Algérie à travers sa partie orientale qui est "l'Est Algérien". Pour tenter d'y parvenir, nous avons pris en considération trois types de maillages qui sont les territoires (wilayas et communes), le réseau urbain (toute taille confondue) et le réseau des voies de communication avec la trame routière et le réseau ferroviaire. Pour chaque type de réseau (territoires, réseau urbain et voies de communication), il a été à chaque fois nécessaire de présenter son évolution depuis presque l'antiquité, d'étudier sa configuration actuelle puis de la confronter avec des modèles théoriques en utilisant des outils d'analyse et d'investigation mis au point dans ce contexte.<br />Il ressort cependant que quel que soit le réseau ou le maillage pris en considération, l'Est Algérien s'est toujours montré comme un exemple typique d'un espace qui présente des formes opposées identifiables quelle que soit la méthode d'analyse utilisée. Il en résulte ainsi que la région, c'est à dire l'Est Algérien, est dominée par deux systèmes spatiaux dualistes :<br />+ un système classique traditionnel caractérisant les régions périphériques (partie occidentale du Tell, sud des Hautes Plaines ou la Steppe, les Nememcha, la région du Hodna et l'Atlas Saharien) qui accusent souvent des retards et des décalages négatifs dans tous les domaines;<br />+ un système spatial hérité légué principalement par le pouvoir colonial et qui se présente globalement comme une région polarisée linéairement le long des principales voies de communication en reliant les villes les plus importantes.<br />Il s'agit en fait du modèle de la région anisotropique qui se présente sous la forme d'une succession de sous-régions polarisées autour de grands centres urbains et bien connectés par les voies de communication suivant un axe préferentiel. De part et d'autre de ce premier système hérité subsistent des sous-systèmes spatiaux marginaux.

Cette thèse analyse la portée et les limites de la politique nationale des transports collectifs urbains élaborée en 1976 par l'Etat fédéral brésilien. Elle met en évidence les grandes différences dans les résultats de cette politique d'une ville à l'autre. En particulier, on y procède à la reconstitution historique du processus d'élaboration et d'application des politiques locales de transports dans les villes de Recife et de Curitiba. Cette analyse permet de montrer que ce processus est compréhensible à partir de l'analyse des relations entre les acteurs des transports et de leurs interventions propres. Ces relations sont elles-mêmes tributaires des contextes économiques, urbains, politiques et sociaux locaux.

The work in this thesis is separated into two parts. The first part deals with the load planning and sequencing problem for double-stack intermodal railcars, an operational problem found at many rail container terminals. In this problem, containers must be assigned to a platform on which the container will be loaded, and the loading order must be determined. These decisions are made with the objective of minimizing the costs associated with handling the containers, as well as minimizing the cost of containers left behind. The deterministic version of the problem can be cast as a shortest path problem on an ordered graph. This problem is challenging to solve because of the large size of the graph. We propose a two-stage heuristic based on the Iterative Deepening A* algorithm to compute solutions to the load planning and sequencing problem within a five-minute time budget. Next, we also illustrate how a Deep Q-learning algorithm can be used to heuristically solve the same problem.The second part of this thesis considers sequential models in deep learning. A recent strategy to circumvent the exploding and vanishing gradient problem in recurrent neural networks (RNNs) is to enforce recurrent weight matrices to be orthogonal or unitary. While this ensures stable dynamics during training, it comes at the cost of reduced expressivity due to the limited variety of orthogonal transformations. We propose a parameterization of RNNs, based on the Schur decomposition, that mitigates the exploding and vanishing gradient problem, while allowing for non-orthogonal recurrent weight matrices in the model. / Le travail de cette thèse est divisé en deux parties. La première partie traite du problème de planification et de séquencement des chargements de conteneurs sur des wagons, un problème opérationnel rencontré dans de nombreux terminaux ferroviaires intermodaux. Dans ce problème, les conteneurs doivent être affectés à une plate-forme sur laquelle un ou deux conteneurs seront chargés et l'ordre de chargement doit être déterminé. Ces décisions sont prises dans le but de minimiser les coûts associés à la manutention des conteneurs, ainsi que de minimiser le coût des conteneurs non chargés. La version déterministe du problème peut être formulé comme un problème de plus court chemin sur un graphe ordonné. Ce problème est difficile à résoudre en raison de la grande taille du graphe. Nous proposons une heuristique en deux étapes basée sur l'algorithme Iterative Deepening A* pour calculer des solutions au problème de planification et de séquencement de la charge dans un budget de cinq minutes. Ensuite, nous illustrons également comment un algorithme d'apprentissage Deep Q peut être utilisé pour résoudre heuristiquement le même problème. La deuxième partie de cette thèse examine les modèles séquentiels en apprentissage profond. Une stratégie récente pour contourner le problème de gradient qui explose et disparaît dans les réseaux de neurones récurrents (RNN) consiste à imposer des matrices de poids récurrentes orthogonales ou unitaires. Bien que cela assure une dynamique stable pendant l'entraînement, cela se fait au prix d'une expressivité réduite en raison de la variété limitée des transformations orthogonales. Nous proposons une paramétrisation des RNN, basée sur la décomposition de Schur, qui atténue les problèmes de gradient, tout en permettant des matrices de poids récurrentes non orthogonales dans le modèle.