La ligne de Petite Ceinture de Paris est un ancien chemin de fer à double voie de 32 kilomètres de longueur (hors raccordements) qui faisait le tour de Paris à l’intérieur des boulevards des Maréchaux. Ouverte par tronçons de 1852 à 1869, elle est d’abord exclusivement consacrée au trafic de marchandises avant d’être ouverte au trafic de voyageurs, à l’exception de la ligne d’Auteuil, à l’inverse directement ouverte aux voyageurs en 1854 et seulement en 1867 pour les marchandises. Désertée par les Parisiens en raison de la concurrence croissante du métropolitain à partir de 1900, la ligne est, pour l’essentiel de son parcours, fermée au trafic de voyageurs le dimanche 22 juillet 1934, hormis la ligne d’Auteuil, restée ouverte jusqu’en 1985. Le trafic de marchandises a également disparu depuis le début des années 1990, et la ligne est aujourd’hui en grande partie abandonnée et amputée d’une partie de sa longueur. Une portion de la ligne d’Auteuil a toutefois été intégrée en 1988 à la ligne C du RER. De nombreuses gares ont été détruites dont Montsouris. La gare de Passy a été conservée en étant transformée en restaurant. Des gares ont été converties comme la gare de Charonne. Restée à l’abandon depuis 1993, la Petite Ceinture a fait l’objet d’une première phase de concertation en 2013 afin d’en esquisser l’avenir. Notre travail de recherche s’inscrit au coeur de ce débat du devenir de la Petite Ceinture de Paris. Il vise à démontrer l’importance de cette emprise ferroviaire depuis sa création en 1852 jusqu’à sa fermeture en 1934 pour le service de voyageurs. Nous proposons une analyse comparative de la situation de la gestion comptable et financière depuis 1854 à 1934 pour déterminer les différents résultats d’exploitation réalisés afin d’évaluer la performance financière de la ligne. Notre démarche consiste à comprendre pourquoi des hommes intelligents, en possession de tous leurs moyens, ont-ils pu prendre la décision d’interrompre volontairement l’activité de la ligne Petite Ceinture. Quels sont les conséquences de la mise en jachère de très long terme de cette plate-forme ferroviaire ? Quels sont les manques à gagner de cette mise en sommeil ? Peu de recherches se sont basées sur cette démarche, et notre travail de recherche était d’étudier les différentes approches de la décision fondées sur les théories de la décision rationnelle de Simon, de Cyert et de March et sur les théories de la décision absurde de Christian Morel. Après confrontation de ces différentes approches, nous avons tiré comme résultat pour échapper à la non décision, l’application de la théorie de la métarègle de la fiabilité. / The Line Little Belt is a former Paris railway line double track 32 kilometers in length (excluding connections) who went around Paris within the boulevards of the Marshals. Opened by sections 1852 to 1869, it is first devoted exclusively to freight traffic before being opened for passenger traffic, with the exception of the Auteuil line, unlike directly open to travelers in 1854 and only in 1867 for goods. Deserted by Parisians because of growing competition from the Metropolitan in 1900, the line is, for most of his career, closed to passenger traffic Sunday, July 22, 1934, except the Auteuil line remained open until in 1985. Freight traffic has disappeared since the early 1990s, and the line is now largely abandoned and missing a portion of its length. A portion of the Auteuil line, however, was built in 1988 to the RER C line. Many stations were destroyed including Montsouris. Passy Station has been preserved by being converted into a restaurant. Stations were converted as station Charonne. Remained abandoned since 1993, the Little Belt has been the subject of a first phase of consultation in 2013 in order to sketch the future. Our research is at the heart of the debate about the future of the Little Belt Paris. It aims to demonstrate the importance of the railway line since its inception in 1852 until it closed in 1934 for passenger service. We provide a comparative analysis of the situation of the accounting and financial management from 1854 to 1934 to determine the different results of operations conducted to evaluate the financial performance of the line. Our approach is to understand why intelligent men, in possession of all their resources, they have taken the decision to voluntarily stop the activity of theLittle Belt line. What are the consequences of setting aside of the very long term of this railway platform? What are theshortfalls of this Sleep? Little research has been based on this approach, and our research was to study the differentapproaches to the decision based on the theories of rational decision of Simon of Cyert and March and the absurd theories of decision Christian More l . After comparison of these different approaches, we have learned as a result to escape the non-decision, applying the theory of meta-rule of the reliability.

La spécification d’un système industriel nécessite la collaboration d’un ingénieur connaissant le système à modéliser et d’un ingénieur connaissant le langage de modélisation. L'utilisation d'un langage de spécification graphique, tel que les ASTD (Algebraic State Transition Diagram), permet de faciliter cette collaboration. Dans cette thèse, nous définissons une méthode de spécification graphique et formelle qui combine les ASTD avec les langages Event-B et B. L’ordonnancement des actions de la spécification est décrit par les ASTD et le modèle de données est décrit dans la spécification Event-B. La spécification B permet de vérifier la cohérence du modèle : les événements Event-B doivent pouvoir être exécutés lorsque les transitions associées doivent l’être. Un raffinement combiné des ASTD et d’Event-B permet la spécification incrémental du système. Afin de valider son apport, la méthode de spécification a été utilisée pour la spécification de cas d’études / Specifying industrial systems requires collaboration between an engineer that knows how the system works and an engineer that know the specification language. Graphical specification languages can help this collaboration. In this PhD Thesis a method is defined that combines ASTD (Algebraic State Transition Diagram), a formal graphical notation, with B and Event-B langagues. The ordering of actions is specified using ASTD and the data model is specified using Event-B. B specification is used to verify the consistency of the model : Event-B events have to be executed when the corresponding transitions have to be executed. A combined refinement allows to incrementaly design the system

Les interactions entre transport et territoire sont l’objet d’une littérature scientifique permanente, questionnant les impacts économiques et démographiques d’une nouvelle infrastructure, souvent évoqués à l’échelle d’un projet. L’objectif de la thèse est de réinvestir les composantes de l’interaction par les larges échelles spatiales et temporelles, en posant l’hypothèse que la profondeur temporelle et l’échelle du territoire national sont porteuses de nouvelles explications. Ce travail s’appuie sur la collecte, l’exploitation et l’analyse de la large base de données FRANcE (French RAilway NEtwork), qui recense chaque section du réseau ferroviaire français depuis le début du XIXème siècle et les recensements démographiques. Cette base renferme également les traces de la vitesse, qui constituent une information inédite sur l’ensemble du réseau et qui permet de faire de l’accessibilité une variable décisive dans les explications. Plutôt que de se concentrer sur l’acquisition de nouvelles données au prix d’une lourde collecte, nous misons sur la construction d’un appareil méthodologique pour étudier les deux sens de l’interaction entre réseau et territoire, qui requiert toutefois une adaptation des dispositifs de structuration des données et d’analyse. La démarche de la thèse consiste en une modélisation croissante du phénomène, de la compréhension et la formalisation des objets jusqu’à la formalisation des données et des analyses, ce qui nécessite le recours à d’autres disciplines. Ce travail utilise le formalisme des graphes pour investiguer les deux sens de la relation. Il aide à étudier l’effet du réseau à partir d’une diversification de la donnée et de sa modélisation pour rendre compte de portées spatiales et temporelles. Il aide à étudier l’impact d’une structure préexistante dans la morphogénèse du réseau ferroviaire français à partir d’un modèle d’évolution endogène, entre diffusion du rail et hiérarchisation des infrastructures. Ce travail vise à mieux comprendre les liens qui unissent réseau et territoire, dont les outils méthodologiques peuvent être appliquées à d’autres réseaux, d’autres temporalités, jusqu’à des problématiques actuelles. / The interaction between space and network are frequently questioned in the academic literature, by asking the economical and demographical impacts of a new infrastructure, often studied at the scale of a project. This work aims to investigate the components of the interaction in both large spatial and temporal scales. The hypothesis is that the temporal depth and the national scale could bring new explanations. This work is based on the collect, the exploitation and the analysis of the large spatio-temporal database FRANcE (French Railway Network). It identifies all sections of the network since the 19th century and the population census. This database also contains the traces of the speed, which are novel information for network, and allows the accessibility to become a decisive variable in the explanations. Rather than acquisition new data with an intensive phase of collect, we aim to build a methodological chain to study the two senses of interaction between space and network. It requires the adaptation of data structuration and analysis. The approach of this thesis consists on the growing modelling of the phenomenon, from the comprehension to formalization of data to the analysis, which requires the use of other disciplines. This work uses the graph theory to investigate the two senses of the relationship. It permits to study the network effect in the long run by diversifying the data to identify spatial and temporal ranges. It permits to study the impact of a pre-existing structure in the morphogenesis of the network, by using a dynamic model of network evolution, between diffusion and hierarchical organization. This work aims to understand the link between space and network, where the methodological tools can be adapted to other networks, other times and actual questioning.

La présente thèse sur travaux a pour objectif de montrer l’influence de la couche intermédiaire dans le comportement de la voie ferrée. Par analogie, la couche intermédiaire peut être assimilée à la sous-couche sur les lignes ferroviaires récentes. Elle est présente sur les lignes classiques construites depuis le début du réseau ferroviaire français au milieu du XIXème siècle. Cette couche est située sous le ballast et contribue à la stabilité de la voie. Elle s’est formée au cours du temps par l’interpénétration entre le ballast et le sol support. Sa densification a été obtenue par le passage des circulations durant près de 150 ans. Le présent travail s’appuie sur trois thèses réalisées au cours de la dernière décennie. Ces recherches réalisées par Trinh (2011), Duong (2013) et Lamas-Lopez (2016) ont permis de mieux appréhender le comportement de cette couche en étudiant respectivement le comportement hydromécanique d’une couche saine ; le mécanisme de création et dégradation de la couche intermédiaire ; et enfin son comportement dynamique. Sur la base de ces travaux, en se basant sur les approches de dimensionnement des structures développées dans le domaine routier et sur les données de maintenance des voies ferrées de groupes 3 et 4, on a pu développer une nouvelle approche de dimensionnement permettant la prise en compte de la couche intermédiaire dans le bon fonctionnement de la voie ferrée. La finalité de ce travail est de développer une méthodologie d’analyse du comportement de la voie afin de prescrire les « justes travaux » (RVB, relevage, assainissement…) permettant d’atteindre les objectifs de performance visés / The aim of this PhD thesis is to show the influence of the interlayer in the behaviour of the rail track. By analogy, the interlayer can be comparable with the sub-ballast layer on the high speed lines. It is present on the conventional lines built since the beginning of the French railway network in the middle of the 19th century. This layer is located under the ballast and contributes to the stability of the rail track. It was formed over time by the interpenetration between the ballast and the ground support. Its density was obtained by the passage of trains for almost 150 years. This work is based on three PhD theses carried out over the past decade. The research conducted by Trinh (2011), Duong (2013) and Lamas-Lopez (2016) has allowed a better understanding of the behaviour of this layer by respectively studying the hydraulic behaviour of a good layer; the creation mechanism of and degradation of the interlayer; and finally its dynamic behaviour. On the basis of this work and on approaches of sizing structures developed in roads, and on the data of maintenance of railways of UIC 3 and 4, we can develop a new approach to sizing by taking into account the role of the interlayer in the performance of the rail track. A method of analysis of the behaviour of the rail track has been developed to prescribe “good job” (track renewal, lifting, drainage…) in order to achieve the performance objectives

Ce travail de thèse porte sur l'étude du renforcement par «soil-mixing» des plateformes ferroviaires en France. Cette recherche, à dominante expérimentale, s'appuie sur une approche du type modélisation physique. Deux cas d'études ont été abordés, la dégradation du frottement à l'interface sol-colonne et le comportement mécanique du matériau « soil-mix » à jeune âge sous l'effet de chargements cycliques. En ce qui concerne l'étude du comportement de l'interface entre la colonne en «soil-mix» et le sol environnant, on a développé un essai de chargement d'un tronçon modèle de colonne instrumenté de capteurs de forces, dans un massif de limon reconstitué. L'objectif principal a été d'évaluer le frottement latéral unitaire le long de ce tronçon de « soil-mix », sous chargements monotones et cycliques. On s'est intéressé, plus particulièrement, à l'évolution du frottement latéral sous chargement cyclique à déplacement contrôlé à grand nombre de cycles (100 000 cycles). Le programme d'essais a permis de mettre en évidence l'influence des paramètres principaux du problème comme l'amplitude du déplacement cyclique, la contrainte verticale appliquée au massif, le sens de chargement. Les résultats obtenus montrent une bonne cohérence avec les résultats de la littérature dans le cas de l'interface entre un pieu métallique et un massif de sable. Dans un second temps, on s'est intéressé à l'effet des chargements cycliques sur le comportement du matériau «soi-mix» pendant les premières heures de prise après la réalisation des colonnes. Ce cas d'étude s'inscrit dans le contexte ferroviaire pour lequel une des contraintes principales est d'assurer la continuité du trafic ferroviaire. Des essais sur un modèle physique simplifié ont permis d'étudier le comportement mécanique du matériau «soil-mix» à 2h, 4h, 6h, 8h, 12h et 24 h après la mise en place du soil mix et après avoir subi un chargement cyclique de 2000 cycles. On a pu montrer que le chargement cyclique ne provoque pas de dégradation du matériau «soil-mix». Au contraire, on observe un accroissement de la résistance à la compression simple d'autant plus fort que le matériau est chargé rapidement après la mise en place du soil mix / The present work deals with the behaviour of soil-mix columns used to reinforce railway platforms in France. This research, mainly experimental, is based on a physical modelling approach. Two case studies have been conducted, the degradation of the local friction mobilized at the interface soil-column and the mechanical behaviour of the material “soil-mix” at young age under cyclic loading. Concerning the degradation of the local friction mobilized at the interface soil-column, an experimental program on a physical model has been carried out. A model of a column slice instrumented with load sensors within a mass of reconstituted silt has been developped. The main objective was to evaluate the local skin friction mobilized along the soil-mix column under monotonic and cyclic loading. The main point of interest was the evolution of skin friction under large number of cycles (100 000 cycles). The experimental program highlighted the influence of key parameters such as the cyclic displacement amplitude, the vertical stress applied to the soil sample, the loading direction. The results obtained show a good consistency with the results of the literature on steel piles in sand. In a second step, we studied the effect of cyclic loading on the behaviour of the material “soil-mix” during the first hours after the realization of the columns. This case is directly related to the railway context in which the constraint of traffic continuity is one strong request of SNCF. Tests on a simplified physical model have been carried out in order to study the mechanical behaviour of the material "soil mix" at 2h, 4h, 6h, 8h, 12h and 24 h after realization of the column and after 2000 loading cycles. It has been shown that the cyclic loading does not cause degradation of the "soil-mix" material. On the contrary, there is an increase of the unconfined compression strength, the higher as the column is loaded rapidly after its realization

Le ruissellement pluvial est à l’origine de phénomènes violents tels que des inondations, de l’érosion ou des coulées de boue. Les voies ferrées interceptent les écoulements de surface, ce qui peut engendrer une dégradation précoce de l’infrastructure ou la destruction d’éléments, tels que la plateforme ou les talus. La méthode IRIP, « Indicateur de Ruissellement Intense Pluviale », permet de représenter le ruissellement en trois cartes, la production, le transfert et l’accumulation. La méthode IRIP se veut simple et robuste, pour un usage sur tous types de territoires et sans calage. Comme tout modèle de ruissellement, l’évaluation de la méthode IRIP se heurte au manque de données. Pourtant, l’évaluation est une étape cruciale dans le développement de modèles. Pour un usage opérationnel ou pour poursuivre les développements, il est nécessaire d’estimer la valeur et la fiabilité des informations produites. L’objectif de la thèse est donc de proposer une méthode d’évaluation de la méthode IRIP par comparaison à des données d’impacts sur les voies ferrées. La difficulté réside dans la différence de fond et de forme des données à comparer et dans la nécessité de prendre en compte la vulnérabilité de l’infrastructure. La méthode d’évaluation proposée est basée sur le calcul de tableaux de contingence et d’indicateurs de performance, couplé à des analyses détaillées d’incidents. Après une estimation de la performance de la méthode IRIP, des développements sont testés et évalués grâce à la méthode d’évaluation élaborée. La lisibilité des cartes est finalement améliorée, tout en gardant de bons scores de performance. En appliquant la méthode IRIP à des contextes opérationnels, il est montré en quoi IRIP peut être considéré comme un outil d’aide à l’expertise. Différentes tâches du processus de gestion des risques sont testées, telles que les diagnostics de risques sur les voies ferrées, les retours d’expérience post-évènement ou encore la réalisation de zonage règlementaire. De manière générale, cette thèse contribue à l’amélioration des connaissances sur le phénomène du ruissellement et propose des méthodes pour améliorer la gestion des risques liés au ruissellement. / Surface runoff is the source of severe hazards such as floods, erosion or mudflows. Railways can disturb natural surface water flow path, which can generate accelerated deterioration of the infrastructure, or the destruction of railway elements, such as the roadbed or the embankments. The IRIP method ‘Indicator of Intense Pluvial Runoff’ (French acronym) allows mapping surface runoff through three maps, generation, transfer and accumulation. The IRIP method aims to be simple and reliable, in order to be used on all types of lands, without calibration stage. As for others surface runoff models, the IRIP method evaluation faces the lack of data. However, evaluation is a crucial stage for the development of models. In the perspective of an operational use, or simply for the model development, it is essential to estimate the value and the reliability of the model outputs. The thesis objective is to provide an evaluation method using surface runoff impacts on railways. Difficulties lie in the fact that data to be compared differ in terms of form and content. Moreover, the infrastructure vulnerability must be characterized. The proposed evaluation method is based on the computation of contingency tables and of verification indicators, together with detailed analysis of specific impacts. After an estimation of the IRIP method performance, further developments can be tested and evaluated thanks to the proposed evaluation method. Finally, maps comprehensibility is enhanced, while preserving satisfying performance scores. By applying the IRIP method to operational contexts, it has been shown how the IRIP method can be used as a tool in expert appraisals. Different tasks of the risk management process have been studied such as risk analysis on railways, post-event investigation or the realisation of regulatory zonings. More generally, this thesis contributes to improve knowledge about surface runoff and provide methods for improving the risk management.

Un siècle aura suffi à révolutionner les habitudes de transport des voyageurs grâce à la popularisation du rail puis de l’aviation civile. Cette révolution s’est accompagnée progressivement de nouvelles règles de protection des passagers notamment sur les aspects « sécuritaires ». L’objectif de ces travaux de recherche est de parvenir ainsi, à partir de l'étude juridique de la notion de la sûreté de l’aviation civile et de la notion de sûreté ferroviaire et des particularités inhérentes à ces deux modes de transport, à dresser une définition générale de la « sûreté des transports ». / It will have taken only one century to revolutionize the transport habits of travelers through the popularization of rail and then civil aviation. This revolution has gradually been accompanied by new passenger protection rules, particularly on "security" aspects. The goal of this research work is to draw up a general definition of "transport security" from the legal study of civil aviation security and of railway security concepts and the particularities of these two means of transport.

Les réseaux ferroviaires sont sujets à des dégradations de leur voie qui impactent directement le service offert aux voyageurs. Des politiques de maintenance sont donc déployées pour en limiter les effets sur la qualité et la disponibilité du réseau. Ce mémoire propose une modélisation générique de ces politiques reposant sur la fiabilité, et ce à partir du seul formalisme des réseaux bayésiens (RB). La fiabilité du système est caractérisée par un RB dynamique particulier tenant compte des temps de séjour dans chacun de ses états (hypothèse semi-markovienne). Les outils de diagnostics et les actions et les actions de maintenance sont également modélisés, autorisant la description fine de stratégies complexes. La prise en compte de l'utilité de chaque attribut du modèle (disponibilité/sécurité/coût) permet l'évaluation des politiques de maintenance innovantes en particulier prévisionnelles. La méthodologie est appliquée au cas précis du réseau RER de la RATP relativement au problème du rail cassé. / Rail networks are prone to degradations of their railtrack that directly impact the commercial service. Therefore, maintenance policies are implemented in order to limit the loss of network quality and avaibility. This thesis proposes a generic modelling for these policies based on the reliability, using Bayesian Network (BN) formalism. The system reliability is captured by dedicated dynamic BN, allowing to take in account the sojorn-time in each system state (semi-markovian assumptiun). The diagnostic tools and the maintenance actions are also represented to accurately describe complex strategies. The consideration of the utility associated to each model ,attribute (availabiblity/security/cost) enables to evaluate innovative predictive maintenance policies. This methodology is applied to the RATP RER network to deal with the rail break prevention problem.

Cette thèse est consacrée à la planification robuste du matériel roulant ferroviaire dans un contexte de transport de voyageurs régional. Il s'agit de déterminer pour chaque engin une suite de trajets à réaliser sur une période donnée de façon à résister au mieux aux aléas pouvant apparaître en opérationnel. Dans ce but, nous proposons une définition et une caractérisation de la robustesse par des indicateurs propres au contexte d'étude. Nous abordons le problème par une approche structurelle différente des approches robustes classiques qui permet d'agir sur la structure d'une solution en fonction des indicateurs définis. Trois méthodes sont alors mises en œuvre dans le cadre de ce travail. Une résolution approchée par une heuristique gloutonne et une recherche locale permet d'obtenir des solutions rapidement. Une méthode de résolution approchée par génération de colonnes a été développée afin de prendre en compte plus de contraintes de façon intégrée. Une méthode basée sur un programme linéaire en nombres entiers résolu exactement traite un problème plus général. Afin de limiter le coût de la robustesse, ces méthodes sont basées sur un existant à SNCF répondant au problème de planification des ressources matérielles à coûts de production minimaux. Un outil de simulation du comportement des solutions en situation perturbée permet de comparer les solutions entre elles par évaluation des indicateurs de robustesse. Des expérimentations sur des instances réelles ont prouvé la pertinence des approches et ont mené à l'industrialisation d'un prototype. / This thesis deals with robust rolling-stock planning problems for passenger regional trains. It consists in building robust rolling-stock schedules to operate trains under technical constraints while anticipating operational disturbances that can occur. First of all, we define indicators to characterize robustness in context. We use these indicators to have an effect on solutions that we build. This structural approach is unusual compared to classical robust optimization approaches. We have implemented three methods to solve the problem. A sequential heuristic method enhanced by a local search gives solutions quickly. A column-generation method calculates approximate solutions.An integer linear program is solved exactly to obtain solutions to a global problem. These methods are based on an existing tool at SNCF that optimizes the rolling-stock planning problem to assure optimal production costs. A simulation tool evaluates robustness indicators to compare solutions. Tests on real instances have proved the relevance of the approaches and have lead to the use of a prototype in production

L’objectif principal de cette thèse est de développer une méthodologie qui permette de définir des sollicitations simplifiées représentatives des sollicitations réelles rencontrées en exploitation, c’est-à-dire équivalentes en sévérité vis-à-vis du phénomène d’amorçage de fissure par fatigue mécanique. Cette méthodologie doit être adaptée aux problèmes multi-paramètres car les sollicitations subies par les roues ferroviaires sont multidimensionnelles (chargement vertical et latéral) et indépendantes. Enfin, la thèse vise aussi à proposer une approche fiabiliste globale du problème de fatigue des roues, qui pourra être une extension de la méthode Contrainte-Résistance aux cas des sollicitations multi-entrée. Un critère de fatigue pour l’acier des roues est identifié à partir des nouveaux essais. / The main objective of this PHD thesis is to develop a method for the definition of simplified equivalent loads representative of real loads (the severity is equivalent from fatigue phenomenon point of view). This method must be adapted to multi-input problems because loads applied on wheels are multi-dimensional (vertical and lateral loads) and independent. Finally, the thesis also aims to provide a comprehensive approach to fatigue-reliability problem of the wheels, which can be an extension of the stress-strength method for multi-input loads. A fatigue criterion for the railway will is presented and identified using a new test campaign.