Les trois chapitres de ce texte traitent quatre problemes de nature geometrique, dynamique ou algebrique, ayant un lien avec le procede de suspension (ou mapping-torus). Le premier chapitre presente un theoreme de combinaison general pour les graphes de groupes relativement hyperboliques (Gromov, Farb). Le deuxieme chapitre aborde deux questions de dynamique topologique : d'une part la generalisation, aux applications continues de graphes, de la notion de type d'orbite (Sharkovskii, Boyland) ; d'autre part la caracterisation de l'existence d'une structure de suspension pour certaines surfaces branchees (Williams). Le troisiµeme chapitre traite de la recherche de caracterisations, combinatoires ou dynamiques, des automorphismes geometriques parmi les automorphismes du groupe libre.

Ces deux dernières décennies, les systèmes embarqués ont été introduits dans de nombreux domaines d'application (transport, industrie, habitat, médical...). Ces systèmes se sont vu confier des tâches plus importantes pour délivrer de nouveaux services aux utilisateurs avec des délais de mise sur le marché toujours plus courts et à moindre coût. L'intégration rapide de ces systèmes au sein de produits manufacturés est un avantage concurrentiel pour les industriels. Cependant, les pannes associées à ces systèmes et le niveau de complexité croissant des équipements ont rendu les interventions de maintenance bien plus délicates. L'identification des causes de certaines pannes représente actuellement un véritable challenge dans les activités de la maintenance. Elles entrainent une indisponibilité excessive des équipements.Cette thèse propose une architecture générique de surveillance "active" pour l'aide à la maintenance de systèmes mobiles. Cette architecture repose sur des entités de surveillance "intelligentes" capables d'évaluer l'état de santé des équipements surveillés. Notre contribution se situe à la rencontre de différentes communautés de Recherche et s'appuie notamment sur des concepts développés par lacommunauté PHM (Pronostics and Health Management).L'architecture proposée est mise en œuvre et appliquée a la surveillance d'un système réel de transport ferroviaire dans le cadre du projet SURFER (SURveillance active FERroviaire) conduit par Bombardier-Transport.

Les Infrastructures de Transport Terrestre (ITT), c'est-à-dire les routes et les lignes ferroviaires, sont une des principales causes du déclin de la biodiversité. En France, les évaluations environnementales des projets d'ITT ont permis des progrès dans la prise en compte des impacts sur les milieux naturels, mais elles présentent des limites. Leur contenu est basé sur des données qualitatives prenant encore peu en considération les processus écologiques et leurs échelles spatio-temporelles. La thèse élabore trois méthodes complémentaires permettant le développement d'une évaluation quantitative des impacts des projets sur les milieux. Celles-ci sont définies suivant trois échelles écologiques, l'état prévisionnel des habitats, la sensibilité des écosystèmes, et l'organisation spatiale de l'écocomplexe dans le territoire. La première est basée sur un modèle spatio-temporel de taux de dégradation des écosystèmes. Elle identifie l'ensemble des effets potentiels des projets aux stades construction, exploitation et entretien afin d'en caractériser les effets majeurs. La seconde méthode élabore des indicateurs basés sur les impacts. La chaîne de causalité des effets sur les cibles de l'écosystème est quantifiée par l'algorithme PageRank® et identifie la plus pertinente pour la recherche d'indicateurs. Certains indicateurs, peu documentés dans la bibliographie internationale donnent lieu à des études de terrain sur les populations d'arthropodes, de rhopalocères et de chiroptères en milieu forestier. La troisième méthode replace les écosystèmes dans un paysage et propose la notion de coût écologique des projets. Le coût représente l'ensemble des vulnérabilités des milieux naturels traversés.

Les travaux menés dans le cadre de cette thèse consistent à développer un modèle permettant d'évaluer et d'améliorer la résilience d'un système de transport ferroviaire de masse. L'état de l'art des approches de quantification de la résilience a montré leurs limites quant à leur adéquation au système de transport ferroviaire de masse. Le système modélisé dans le cadre de cette étude se compose des quatre sous-systèmes respectivement de transport, d'énergie, de télécommunication et d'organisation. La caractérisation et la modélisation des interdépendances intra et inter sous-systèmes conduisent à mieux comprendre et étudier ce type de système. Des indicateurs de performance adaptés à ce système (le nombre de passagers arrivés à destination, le retard cumulé et la charge des passagers) permettent de quantifier la performance puis la résilience du système. Une application de ce modèle est proposée sur le réseau de transport ferroviaire de Paris. Par la suite, la modélisation des perturbations et des plans de gestion de crise ont permis d'évaluer l'impact/l'efficacité de ces plans de gestion pour les améliorer. A partir de ce modèle, un simulateur a été développé, et une procédure de mise en place d’une démarche de résilience de bout en bout dans un système de transport ferroviaire de masse est proposée. Les conditions d'exploitation sont intégrées dans les indicateurs topologiques des systèmes de transport que l'on trouve dans la littérature via le modèle. Les indicateurs de résilience ainsi obtenus se montrent plus pertinents que ces indicateurs topologiques usuels / This thesis aims to develop a model that assesses and improves the resilience of mass railway transportation system. A state of the art on resilience quantification approaches in sociotechnical systems reveals some limitations relative to their adequacy to the mass railway transportation systems. The model developed in this work is helping to give some answers to these limitations. We identify and develop four interrelated subsystems: transportation, power, telecommunication and organization subsystems. We also characterized and modeled these subsystems' interdependencies. This allows us to get insight into the system holistically. We also propose and quantify some performance indicators of this system. These performance indicators are used afterwards to quantify the resilience of the system. The number of passengers that reach their destination station, passenger delay and passenger load are performance indicators used in this work. The model is applied to the Paris mass railway transportation system. After modeling perturbations, we also assess the extent to which some crisis management plans are taken into account in the model. Then, a simulator has been developed, and an approach that aims to implement an end-to-end resilient system is proposed. Operating conditions of railway transportation system are incorporated into topological indicators of transportation systems found in the literature through the model. This allows us to show the relevance of these operating-conditions dependent indicators relative to the usual topological indicators of the studied network

On étudie les feuilletages transversalement affines des surfaces compactes, avec ou sans bord. On met en relation plusieurs méthodes de construction de tels feuilletages: application de premier retour et échanges d'intervalles affines (pour un feuilletage pas nécessairement orientable) ; mesure brisée sur un réseau ferroviaire; feuilletage mesuré sur le revêtement universel avec automorphismes du revêtement agissant de manière affine ; recollement le long de leur bord de surfaces munies de feuilletages affines. On étudie l'injectivité des applications à image dans l'espace des classes d'équivalence des feuilletages transversalement affines qui résultent de ces diverses constructions. / We study the affine foliations on a compact surface in both cases : with a boundary and without a boundary. We connect between several ways of constructing these foliations. These ways are the first return map, the affine interval exchange (for a foliation which is not necessarily orientable), the train tracks with broken measures, the gluing affine foliations on surface with boundary, and the measured foliation on the universal covering with covering translation acting in affine ways. We study the injectivity of the applications with image in the space of equivalence classes of affine foliations which result from these various constructions.

Au cours des 60 dernières années le développement des infrastructures de transports (Autoroutes, Lignes Grandes Vitesse, Nationales doubles voies) a fragmenté l'habitat des cerfs élaphe (Cervus elaphus). D'après les observations naturalistes, cette anthropisation a causé la fragmentation de deux populations géographiques existantes en sept dans la partie Sud et d'une en trois dans la partie Nord. Afin d'évaluer l'impact de ces infrastructures sur la structuration génétique de ces populations de cerfs, nous avons échantillonné chacune de ces populations grâce à la coopération de trois fédérations de chasse. Le cours laps de temps écoulé depuis la construction de ces infrastructures nous a conduits à choisir comme marqueurs moléculaires les microsatellites, efficaces dans l'inférence d'évènements récents. Les nouvelles techniques de séquençages (NGS) permettent d'obtenir d'importants jeux de données rapidement, nous avons choisi d'utiliser ces méthodes de séquençage pour obtenir nos données. Aucun logiciel ne permettant de traiter les données de séquençage haut débit des microsatellites pour des espèces dont le génome n'est pas complètement séquencé, nous avons alors réalisé un programme, MicNeSs qui permet de génotyper rapidement et objectivement (sans intervention humaine) un grand nombre d'individus et de locus. Nous avons utilisé MicNeSs pour génotyper 345 individus pour 17 locus microsatellites. A partir de ce jeu de données, nous avons montré l'existence d'une structuration génétique des populations de cerfs élaphe en Île-de-France en liaison avec les infrastructures routières et ferroviaires. Nous avons mis en évidence un effet fort des jumelages autoroutes/LGV et une efficacité différentielle des passages grande faune de 2ème et 3ème génération sur les populations de cerfs élaphe en Île-de-France. / During the last 60 years, the development of urban areas, main roads, highways and railways in Île de France, has fragmented the habitat of the red deer (Cervus elaphus). According to naturalistic observations, it caused the fragmentation of the two existing putative populations in the South in to seven putative populations and one in three in the North.In order to estimate the impact of the infrastructure on the genetic structure of these populations we sampled each of the putative population with the help of three hunting societies. Due to the short time passed since the first highway construction we chose microsatellite loci as molecular markers, efficient in the inference of recent events. The next generation sequencing (NGS) enable to have quickly important data set, we chose to use this technic to obtain our data. No software permits to treat microsatellites data from NGS for the species without complete genome, we made one program, MicNeSs which genotypes quickly and objectively a lot of individuals and loci. We used MicNeSs to genotype 345 individuals for 17 microsatellite loci. With this data set we showed the presence of a genetic structure of the red deer populations in association with the road and rail infrastructure. We highlighted a strong impact of the paired of highway/railway and a differential efficiency of the wildlife passages of the second and third generation on the red deer populations in Île-de-France.

De nos jours, le degré de complexité des systèmes de transport notamment ferroviaires est important et grandissant. En effet, les nouvelles technologies et besoins des grandes métropoles contraignent les concepteurs de ces systèmes à toujours intégrer de plus en plus de fonctionnalités. Cette complexité rend obsolète les méthodes de conception traditionnelles qui reposent sur l'expertise d'ingénieurs. La conception du système est définie sur plusieurs documents de spécification, de centaines de pages chacun. Ces derniers comprennent généralement la description des différentes exigences, fonctionnalités et sous-systèmes, ils sont rédigés en langage naturel. Ceci est source d'erreurs et ambigüités lors des différentes phases de conception et de validation sécuritaire. De ce fait, l'ingénierie système basée sur les modèles propose des solutions outillées afin de structurer et spécifier de manière systématique le fonctionnement du système. Dans cette thèse, nous proposons une approche de rétro-ingénierie de ces spécifications système. Cette approche nous permet de définir une méthodologie orientée-scénarios pour la formalisation et analyse de spécifications système. Elle est basée sur le langage de modélisation semi-formel ScOLa (Scénarios Oriented Language) et un modèle d'exécution formel basé sur le langage AltaRica 3.0. Nous proposons, á partir de ScOLa, des techniques contribuant aux analyses de sûreté fonctionnelles du système. Ces techniques permettent de clarifier, structurer et analyser / As of today, the complexity of transportation systems and especially railways is continuously growing. Indeed, new technologies and needs of major metropolitan areas constrain system designers to integrate more and more functionalities. Traditional methods for the design of systems are mainly based on the knowledge of experts. Systems are specified in several documents, of hundreds of pages each. These documents provide a general description of the requirements, functionalities and sub-systems, and are written in a natural language. This is error-prone and source of ambiguities. Model-based systems engineering proposes systematic solutions to structure and specify systems architectures. In this thesis, we propose a reverse engineering approach that is able to capture systems concepts. This leads us to propose ScOLa, a scenario-oriented modeling language for systems specifications with the following features:- A scenario-oriented approach to provide a more contextual view of the system, at several abstraction levels.- A co-construction of the architecture and behavior of the system in the same model.- The use of ScOLa for a seamless integration of system specification and safety analysis. We propose ascenario-oriented methodology for safety analysis, implemented using AltaRica 3.0.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2013

La maîtrise du calcul prévisionnel du comportement dynamique des stators de machines de traction est un enjeu majeur pour le constructeur tant sur le plan de la compréhension de certains phénomènes physiques, que sur le plan de l amélioration de la conception en présence de facteurs mal maîtrisés. La démarche proposée dans ce travail a d abord consisté à construire et valider le modèle d un stator type en effectuant des corrélations calculs-essais et un recalage de modèle. Ceci a permis de caractériser le comportement moyen de cet assemblage hétérogène et surtout d établir des règles de modélisation transposables à d autres types d architectures. L étude s est poursuivie ensuite avec l investigation des incertitudes affectant cette modélisation ainsi que leur propagation. Afin de prendre en compte tous types d incertitudes, aléatoires ou épistémiques, sur une même procédure, une méthode hybride paramétrique non-paramétrique de modélisation et de propagation des incertitudes a été proposée. En raison de la taille importante des modèles industriels des stators, le problème est traité dans un contexte de sous-structuration et revient à réaliser une réanalyse approchée. Afin d assurer un compromis entre un coût de calcul raisonnable et une bonne prédiction des bases de réduction, la méthode des Approximations Combinées a été adaptée à la sous-structuration afin d être intégrée au processus de réanalyse. Outre ses avantages en termes de gain en temps de calcul parrapport à une réanalyse exacte, nous avons également montré sa robustesse par rapport à une méthode de réduction standard ou à une méthode améliorée de type enrichissement par résidus statique. / Mastering numerical simulations of the behaviour of railway stators remains an important challenge for designers. This allows both the understanding of some physical phenomena and the improvement of design in presence of different sources of uncertainties. The approach proposed in this work consists firstly on building and validating a numerical model of a typical design stator. By carrying out numerical-experimental confrontations and updating models, this first step allowed us to characterize the mean behavior of this heterogeneous assembling and mainly to establish generic modeling rules for other design stators. The second part of this work deals with the investigation of uncertainties affecting the structure or its model. In order to take into account all uncertainties types while performing a calculation of uncertainties propagation, a stochastic hybrid method, combining parametric and non-parametric models, was proposed. Because of the large sizes of finite element models of stators, the problem is treated in a component mode synthesis context. It amounts to carry out an approach reanalysis. In order to ensure a good compromise between reasonable calculation times and an acceptable precision, a generalized variant of the Combined Approximations method (VCA) has been introduced and adapted to component mode synthesis. The VCA method allows both a significant gain in computation time, comparing to an exact calculation, and a high robustness performance comparing to a standard reduction method or an improved method by static residual vectors.

Le secteur des transports ferroviaires en France est marqué par un dynamisme lié notamment à l'essor du réseau à grande vitesse et à la réimplantation du tramway dans de nombreuses agglomérations. Dans ce contexte, la réduction des nuisances sonores apparaît comme un enjeu majeur pour son développement. Afin d'agir efficacement à la source, il est indispensable d'identifier et d'étudier précisément les sources responsables de ces nuisances au passage des véhicules. Parmi les approches possibles, les antennes microphoniques et les traitements associés sont particulièrement adaptés à la caractérisation des sources ponctuelles mobiles, omnidirectionnelles et décorrélées.Pour les vitesses inférieures à 300 km/h, le bruit de roulement constitue la source principale du bruit ferroviaire ; il résulte du rayonnement acoustique des éléments tels que les roues, le rail et les traverses. Le rail, dont la contribution au bruit de roulement est prépondérante aux moyennes fréquences (entre 500 He et 1000 Hz environ), est une source étendue et cohérente pour laquelle les principes classiques de traitement d'antenne ne sont pas adaptés.La méthode de caractérisation proposée dans cette thèse est une méthode inverse d'optimisation paramétrique utilisant les signaux acoustiques issus d'une antenne microphonique. Les paramètres inconnus d'un modèle vibro-acoustique sont estimés par minimisation d'un critère des moindres carrés sur les matrices spectrales mesurée et modélisée au niveau de l'antenne. Dans le modèle vibro-acoustique, le rail est assimilé à un monopôle cylindrique dont la distribution longitudinale d'amplitude est liée à celle des vitesses vibratoires. Pour le calcul de ces vitesses, les différents modèles proposés mettent en évidence des ondes vibratoires se propageant dans le rail de part et d'autre de chaque excitation. Chacune de ces ondes est caractérisée par une amplitude au niveau de l'excitation, un nombre d'onde structural réel et une atténuation. Ces paramètres sont estimés par minimisation du critère, puis utilisés pour reconstruire le champ acoustique.Dans un premier temps, des simulations sont réalisées pour juger des performances de la méthode proposée, dans le cas d'excitations ponctuelles verticales. En particulier, sa robustesse est testée en présence de bruit ou d'incertitudes sur les paramètres supposés connus du modèle. Les effets de l'utilisation de modèles dégradés sont également étudiés. Concernant l'estimation des amplitudes, les résultats ont montré que la méthode est particulièrement robuste et efficace pour les excitations les plus proches de l'antenne. En revanche, pour l'estimation des autres paramètres, les performances sont supérieures pour les positions d'antenne excentrées. De manière générale, le nombre d'onde est correctement estimé sur l'ensemble des fréquences étudiées. Dans les cas à faible atténuation, un traitement classique par formation de voies en ondes planes suffit. En ce qui concerne l'estimation de l'atténuation, la faible sensibilité du critère limite l'efficacité de la méthode proposée.Enfin, certains résultats obtenus à partir des simulations ont été vérifiés lors de mesures in situ. L'excitation d'un rail expérimental par un marteau de chocs a tout d'abord permis de valider le modèle vibratoire pour la flexion verticale. Pour tester la méthode d'optimisation paramétrique, le rail a également été excité verticalement à l'aide d'un pot vibrant. Les principaux résultats des simulations ont été retrouvés, et des comportements particuliers relatifs à la présence de plusieurs ondes dans le rail ont été observés, ouvrant des perspectives de généralisation du modèle vibratoire utilisé.