This thesis fills a missing piece in research on multimodal performance measures for traffic on streets and highways. The Highway Capacity Manual (HCM) published by the Transportation Research Board (TRB) provides Level of Service (LOS) methodologies which enable engineers and planners to evaluate the overall performance of roadways and highways based on the physical characteristics of facilities. This allows for the evaluation of those facilities and offers a means for recognizing issues and planning, designing, implementing, and ultimately assessing improvements. Originally, level of service was developed for automotive traffic only, but with recent developments as part of the complete streets movement, the performance of infrastructure for alternative transportation modes have also started being assessed in this fashion. There are methodologies in HCM 2010 for bicycle traffic at signalized intersections, all-way stop-controlled intersections, roadway and highway segments, but as of yet, no bicycle level of service methodology exists for two-way stop-controlled intersections. This work attempts to fill this gap. The methodology utilized for this report includes video collection of sample two-way stop-controlled intersections throughout California, collection of survey responses from viewers of video, and linear regression of collected survey responses with physical attributes of each sample intersection as the explanatory variables. Data was analyzed from both combined and individual street movements to determine the final equation set. The final methodology involves two separate procedures for major and minor streets at TWSC intersections. Final factors deemed significant in bicycle level of service analysis include sight distances, speed limits, presence of bus stops, presence and type of bicycle infrastructure, street widths and types of lanes present, pavement quality, and traffic flows.

Of many modern constructions in geometry Calabi Yau manifolds hold special relevance in theoretical physics. These manifolds naturally arise from the study of compactification of certain string theories. In particular Calabi Yau manifolds of dimension three, commonly known as threefolds, are widely used for compactifications of heterotic string theories. Among the many constructions, that of complete intersection Calabi Yau manifolds (CICY) is generally regarded to be the simplest. Furthermore, CICY threefolds have been proven to exist only in finite number. In the following text CICY manifolds will be analyzed, with particular attention to threefolds. A general description of some of their topological quantities and their calculation is offered. Lastly, a proof of the finiteness of CICY threefolds is given.

Signalized Intersections on the State Roads in Hillsborough and Pinellas County, Florida with observed left turn lane overflow (spill) were selected for a safety and operational study. The study analyzed the crash data for safety hazards that the situation presents. Crashes within 100 feet from the center line of the crossroad of intersections under study to distances 200 feet beyond the end of the turn lane were chosen for the analysis. Left turn overflow is the situation at the approach of an intersection where left turning vehicles back up from the turn lane into the through traffic lane. Crashes within the intersection legs with the left turn lane overflow problems resulted in more crashes than the intersection legs without the spill problem at 95 percent confidence level. However the result was not overwhelming when 3 leg intersections are combined with 4 leg intersections. The rush periods within the leg of the intersection where left turn overflow occurred did not seem to have any correlation at all using paired t test.

In this thesis, the interaction pattern for a class of soliton solutions of the Kadomtsev- Petviashvili (KP) equation (−4ut + uxxx + 6uux )x + 3uyy = 0 is analyzed. The complete asymptotic properties of the soliton solutions for y → ±∞ are determined. The resonance characteristic of two sub-classes of the soliton solutions, in which N- incoming line solitons for y → −∞ interact to form N+ outgoing line solitons for y → ∞, is described. These two specific sub-classes of (N-,N+)-soliton solutions are the following: 1) [(2, 3), (2, 4), (2, 5)], 2) [(3, 2), (3, 3), (3, 4)]. The intermediate solitons and the interaction regions of the above soliton solutions are determined, and their various interaction patterns are explored. Maple and Mathematica are used to get the 3 dimensional plots and contour plots of the soliton solutions to show their interaction patterns. Finally, the spider-web-structures of the discussed solitons of the KP equation are displayed.

Dans ce travail, nous exploitons le potentiel offert par les véhicules autonomes coopératifs, pour fluidifier le trafic dans une intersection isolée puis dans un réseau d’intersections. Nous proposons le protocole SVAC (Système du Véhicule Actionneur Coopératif) permettant de réguler une intersection isolée. SVAC est basé sur une distribution individuelle du droit de passage qui respecte un ordre précis donné par une séquence de passage.Pour optimiser la séquence de passage, nous définissons la politique PED (Politique d’Evacuation Distribuée) permettant d’améliorer le temps d’évacuation total de l’intersection. La création de la séquence de passage est étudiée à travers deux modélisations. Une modélisation sous forme de graphes permettant le calcul de la solution optimale en connaissant les dates d’arrivée de tous les véhicules, et une modélisation de type réseaux de Petri avec dateurs pour traiter la régulation temps-réel. Des tests réels avec des véhicules équipés ont été réalisés pour étudier la faisabilité du protocole SVAC. Des simulations mettant en jeu un trafic réaliste permettent ensuite de montrer la capacité de fluidifier le trafic par rapport à une régulation classique par feux tricolores.La régulation d’un réseau d’intersections soulève les problèmes d’interblocage et de réorientation du trafic. Nous proposons le protocole SVACRI (Système du Véhicule Actionneur Coopératif pour les Réseaux d’Intersections) qui permet d’éliminer à priori les risques d’interblocage à travers la définition de contraintes d’occupation et de réservation de l’espace et du temps. Nous étudions également la possibilité d’améliorer la fluidité du trafic à travers le routage des véhicules, en tirant avantage du protocole SVACRI. Enfin, nous généralisons le système de régulation proposé pour la synchronisation des vitesses aux intersections. / The objective of this work is to use the potential offered by the wireless communication and autonomous vehicles to improve traffic flow in an isolated intersection and in a network of intersections. We define a protocol, called CVAS (Cooperative Vehicle Actuator System) for managing an isolated intersection. CVAS distributes separately the right of way to each vehicle according to a specific order determined by a computed sequence.In order to optimize the sequence, we define a DCP (Distributed Clearing Policy) to improve the total evacuation time of the intersection. The control strategy is investigated through two modeling approaches. First graph theory is used for calculating the optimal solution according to the arrival times of all vehicles, and then a timed Petri Net model is used to propose a real-time control algorithm. Tests with real vehicles are realized to study the feasibility of CVAS. Simulations of realistic traffic flows are performed to assess our algorithm and to compare it versus conventional traffic lights.Managing a network of intersections raises the issue of gridlock. We propose CVAS-NI protocol (Cooperative Vehicle actuator system for Networks of Intersections), which is an extension of CVAS protocol. This protocol prevents the deadlock in the network through occupancy and reservation constraints. With a deadlock free network we extend the study to the traffic routing policy. Finally, we generalize the proposed control system for synchronizing the vehicle velocities at intersections.

L’amélioration de la fluidité du trafic aux intersections a reçu une attention particulière depuis près d’un siècle. Avec la perspective de véhicules contrôlés et communicants, la régulation aux intersections connaît un nouvel essor. Dans cette thèse nous nous intéressons à la régulation coopérative des intersections par la synchronisation des vitesses. Afin d’éviter des arrêts inutiles aux intersections, les véhicules régulent leur vitesse en fonction non seulement des véhicules qui les devancent sur la même voie mais aussi des véhicules prioritaires provenant des autres voies en conflit. La synchronisation des vitesses grâce à la communication sans-fil a plusieurs avantages mais pour les exploiter pleinement, il est nécessaire d’aborder les problématiques des commandes longitudinale et latérale des véhicules. En ce qui ce concerne la commande longitudinale, la thèse s’intéresse à deux problématiques. Pour des raisons évidentes de sécurité, les délais de communication sans-fil avec les véhicules des autres voies, à savoir hors de la portée des capteurs, doivent être pris en compte. Pour ce faire, la commande longitudinale adoptée est une fonction non linéaire qui considère un temps maximal de communication et une borne de décélération. Si les contraintes ne sont pas respectées, la fonction déclenche l’arrêt du véhicule. Etant donné que les résultats de simulations sont concluants dans des cas extrêmes, la thèse aborde la problématique de fluidité du trafic à base de la commande proposée. En effet, le comportement du trafic dépend du choix du lieu où commence la synchronisation des vitesses. La thèse discute les deux approches classiques et propose une solution intermédiaire. Sur un circuit sous la forme d’un huit, l’approche proposée permet de réduire considérablement le recours au freinage contrairement aux deux autres approches actuelles. En ce qui concerne la commande latérale, l’intersection pose deux problèmes. Le premier est la limite du champ de vision à cause des courbures serrées des mouvements tournant et la deuxième est le délai du traitement par les caméras. Dans ce sens, la thèse propose une commande basée sur le calcul de la courbure de Frenet couplé à la correction des écarts. Le suivi des courbures et la correction sont tous les deux déduit à partir du mouvement circulaire induit par l’angle du volant. Les avantages de cette approche par rapport aux approches classiques (LQRwFF et Stanley) est d’une part, de ne pas être gourmande en termes de champs de vision nécessaire et d’autre part d’avoir des contraintes temps-réels plus souples que les approches de la littérature. La comparaison avec les techniques actuelles démontrent que notre approche, dans des conditions de circulation urbaine est capable de résister à des temps d’échantillonnage plus longs contrairement aux deux autres avec une visibilité plus faible. / In this thesis, we are interested in the cooperative intersection management by synchronizing the velocities of conflict vehicles. Thanks to the wireless communication, the synchronization of velocities has several advantages. But, for the purpose of full exploiting them, it is necessary to address at first the problems of the longitudinal and lateral control of vehicles. For the longitudinal control, the delay of wireless communication with the vehicles on other routes must be taken into account. The adopted longitudinal control is non-linear function that considers a maximum communication time and a deceleration boundary.The simulation results in extreme cases have concluded that the thesis addresses the problem of traffic fluidity. Indeed, the behavior of the traffic flow depends on the choice of the place where the synchronization of the speeds begins. The thesis discusses the two classical approaches and proposes a smoothing solution that significantly reduces the use of braking contrary to the two existing approaches. For the lateral control of vehicle at intersection, the thesis proposes a control based on the calculation of Frenet curvature coupled with correction of deviation from tracking path. Both the curve tracking and the correction are deduced from the circular motion induced by the steering wheel angle. The advantages of this approach compared to traditional approaches are to be not greedy in terms of the necessary field of vision and to have more flexible real-time constraints.

Cette thèse est consacrée au calcul des états atteignables des systèmes linéaires et hybrides. La première partie est consacrée aux systèmes linéaires. Après avoir présenté les méthodes existantes, nous introduisons notre principale contribution: un nouveau schéma algorithmique pour l'analyse d'accessibilité des systèmes linéaires invariants qui surclasse nettement les algorithmes existants. Une implémentation exacte peut produire des ensembles difficiles à manipuler, nous proposons donc une version produisant une sur-approximation non soumise à l'effet d'emballage, une accumulation incontrôlée des erreurs d'approximation, ainsi qu'une variante dédiée aux fonctions support, une représentation fonctionnelle des ensembles convexes. La deuxième partie adapte ces résultats aux systèmes hybrides. Nous montrons d'abord comment gérer les invariants, avant de nous intéresser à l'approximation de l'intersection entre l'ensemble atteignable par la dynamique continue et des gardes hyperplanaires.

Cette thèse porte sur la simulation numérique de modèles couplés pour l'écoulement et le transport dans les milieux poreux. Nous présentons une nouvelle méthode de couplage entre les réactions chimiques et le transport en utilisant une méthode de Newton-Krylov, et nous étudions également un modèle d'écoulement en milieu fracturé qui traite l'intersection des fractures par une méthode de décomposition de domaine. <br /> Ce travail est divisé en trois parties : la première partie contient une analyse de différents schémas numériques pour la discrétisation des problèmes d'advection-diffusion, notamment par une technique de séparation d'opérateurs, ainsi que leur mise en oeuvre informatique, dans un code industriel.<br /> La deuxième partie, qui est la contribution majeure de cette thèse, est consacrée à la modélisation et à l'implémentation d'une méthode de couplage globale pour le transport réactif. Le système couplé transport-chimie est décrit, après discrétisation en temps, par un système d'équations non linéaires. La taille du système sous-jacent, à savoir le nombre de points de grille multiplié par le nombre d'espèces chimiques, interdit la résolution du système linéaire par une méthode directe. Pour remédier à cette difficulté, nous utilisons une méthode de Newton-Krylov qui évite de former et de factoriser la matrice Jacobienne. <br /> Dans la dernière partie, nous présentons un modèle d'écoulement dans un milieu fracturé tridimensionnel, basé sur une méthode de décomposition de domaine, et qui traite l'intersection des fractures. Nous démontrons l'existence et l'unicité de la solution, et nous validons le modèle par des tests numériques.

Cette thèse présente une méthode de détection et de correction des intersections visuelles et singulières entre courbes B-splines adaptée à la généralisation des cartes marines. Dans une première partie, nous nous intéressons à la détection des intersections. La méthode proposée effectue d'abord un partitionnement du plan. Les courbes sont reparties dans les cellules sans calcul numérique. Le partitionnement est donc rapide et robuste. Ensuite, les intersections sont calculées à l'aide de schémas de subdivision. La deuxième partie concerne la correction des conflits par déformation respectant les contraintes cartographiques. Nous présentons une première méthode où le polygone de contrôle est assimilé à un réseau de barres déformé par l'application de forces externes. Une deuxième méthode est ensuite présentée où le déplacement est représenté par un snake soumis a des énergies définies en fonction des conflits. Les paramètres de forme sont réglés automatiquement.

Les corps flottants servant de capteur pour la récupération de l'énergie des vagues sont exposés, par nature, à des mers fortes et leur conception fait qu'ils seront a priori animés de grands mouvements. Cette particularité fait que la simulation numérique de leur comportement sur houle ne pourra pas se satisfaire de l'approche linéarisée. Une part importante et fortement non-linéaire de l'excitation du flotteur tient dans les termes dits « hydrostatiques » des efforts de pression dès lors que l'on tient compte de la déformation de la surface libre et du déplacement du corps. Ils se calculent par une intégrale dont le noyau est simple, mais dont le support (la surface instantanément mouillée) est ici bien plus difficile à déterminer. Ainsi, la première partie du travail présentée est consacrée au développement d'algorithmes permettant ce suivi de surface déterminé par l'intersection de la surface libre réelle et du corps (de forme non nécessairement simple) dans sa position déplacée. Pour la partie proprement hydrodynamique du problème, il a été utilisé une approche de champ complémentaire, déjà utilisée au LMF dans d'autres contextes, et en particulier pour les modélisations couplées fluide parfait/ fluide réel. Le champ incident est donné par une représentation spectrale qui permet d'avoir dans tout l'espace une expression analytique du champ incident en formulation non-linéaire. Le problème de la perturbation du champ incident est ensuite résolu par une méthode linéaire (singularités de Kelvin), en se basant sur des logiciels développés antérieurement au LMF. Les applications présentées concernent essentiellement la modélisation numérique du comportement du module SEAREV de récupération d'énergie des vagues.