Dans cette thèse, nous nous intéressons à la problématique de transport usager dans un contexte multimodal, multi-objectif et dépendant du temps. Notre première contribution porte sur la définition du graphe de transfert, un modèle de représentation des réseaux multimodaux. Sur base de ce modèle, cette thèse propose plusieurs algorithmes de calculs d’itinéraires multimodaux et dépendants du temps mais simplement mono-objectifs. Toujours dans le souci de faire face aux exigences des usagers, nous nous intéressons dans une deuxième partie de cette au problème multi-objectif. Nous avons expérimenté dans un premier temps, la version dépendante du temps de l’algorithme exact de Martins, ensuite proposé une solution basée sur les algorithmes génétiques. Ces deux approches restent limitées faute de temps ou d’espace. L’algorithme hybride combinant la rapidité des méta-heuristiques et la complétude des méthodes exactes a donné de meilleurs résultats / The focus of this thesis is about multi-modal, multi-objective and time-dependent in passengers transport networks. We propose itineraries processing solutions that satisfy the user needs, as much as possible. The first part of our contributions begins with the definition of the transfer-graph model that is consistent with the distributed nature of multi-modal transport networks. Based on this model, we propose several itineraries processing algorithms. We have been interested, in a second part of this thesis, in developing multi-objective solutions to satisfy more constraints at the same time. We first experimented the time-dependent version of an exact algorithm based on Martins. We then proposed a solution based on a genetic algorithm. Both of these approaches are limited because of either excessive time response or memory space limit. The hybrid algorithm which combines the speed of meta-heuristics and completeness of exact methods, provide better results

Cette thèse s'intéresse à la conception de systèmes complexes d'automatisation sûrs de fonctionnement dont l'évaluation est basée sur des scénarios. Pour déterminer un système optimal, il est important de disposer d'outils de modélisation et d'évaluation rapides ainsi que des algorithmes d'optimisation adaptés au sein d'une méthodologie globale de conception. Cette méthodologie doit également permettre d'étudier l'impact des défaillances sur le comportement final du système contrôlé. Dans ce cadre, la détermination d'un architecture matérielle, son optimisation vis-à-vis de critères comme la longueur minimale des scénarios et le nombre de combinaisons de scénarios sont considérés. Nous proposons une modélisation fonctionnelle et dysfonctionnelle utilisant les scénarios de modes de défaillances. Le niveau de détail considéré est suffisamment fin pour décrire différentes possibilités d'agencements des composants utilisables ainsi que plusieurs types de composants. Si la modélisation fonctionnelle est facile à appréhender, la modélisation dysfonctionnelle tenant compte des scénarios est plus difficile. Afin de répondre à ce problème, nous proposons un modèle graphique baptisé "Arbre de défaillances multiples amélioré" permettant de modéliser, à l'aide d'opérateurs temporels et de relations entre modes de défaillances, ce comportement dysfonctionnel. L'application de cette méthodologie à un système de ferroutage est présentée. Les résultats obtenus pour les fonctionnalités liées au problème de l'incendie et du désarrimage sont comparés avec une méthode classique d'évaluation afin de montrer l'efficacité de l'approche proposée. L'intégration de ces travaux dans un logiciel dédié à la conception de systèmes d'automatisation (plate forme ALoCSyS : Atelier Logiciel de Conception de Systèmes Sûrs) est décrite.

Perçus pendant longtemps comme faisant parti d'un secteur d'activité économique archaïque, les terminaux portuaires de conteneurs constituent un maillon important et méconnue de plusieurs chaînes de transport intermodal. La croissance rapide des volumes de conteneurs manutentionnés dans ces terminaux a pour conséquence d'entraîner une congestion de ceux-ci et, par le fait même, une perturbation des réseaux d'approvisionnements de plusieurs entreprises. En conséquence, l'objectif de ce mémoire peut être divisé en deux temps. Dans un premier temps, la première partie de ce mémoire vise à comprendre le fonctionnement et les problématiques liées à la gestion des terminaux portuaires de conteneurs. Pour ce faire, une revue de la littérature liée à la planification et la gestion des terminaux portuaires de conteneurs est effectuée, ainsi qu'une étude des processus de ces terminaux. Dans un second temps, ce mémoire vise à proposer des pistes de solutions afin de faciliter la transition des conteneurs dans ces terminaux. La principale piste de solution identifiée est l'application des systèmes de transport intelligents aux terminaux portuaires de conteneurs. Dans ce sens, une étude comparative de l'utilisation des systèmes de transport intelligents entre les ports de la côte est canadienne et les ports du reste du monde est présentée. Ensuite, une première version d’un simulateur des opérations d’un terminal portuaire de conteneurs est développée, afin d'être utilisée comme outil d'analyse pour mesurer l'impact d'une introduction plus importante des systèmes de transport intelligents dans les terminaux portuaires de conteneurs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Terminaux portuaires de conteneurs, systèmes de transport intelligents, simulation, transport intermodal, transport de marchandises.

Le travail de recherche porte sur deux thèmes: 1. développement d'un modèle dynamique multimodal basé sur les activités ; 2. développement de méthodes de résolution de l'équilibre du réseau multimodal dynamique. Nous proposons un modèle dynamique multimodal simulant l'enchaînement des déplacements basé sur les activités. Deux nouvelles méthodes de résolution du problème d'équilibre du réseau sont proposées : 1. l'algorithme de colonie de fourmis en discrétisation temporelle ; 2. la méthode de l'Entropie Relative. Cette dernière constitue une avancée méthodologique qui considère que l'équilibre du réseau est un événement rare parmi les états possibles du réseau. Pour réduire les besoins en moyens de calcul pour l'application dans un grand réseau, nous simulons les voyageurs par paquets en nous appuyant sur un nouveau modèle macroscopique de trafic en coordonnées Lagrangiennnes. Ce modèle permet de décrire la propagation des paquets conformément au modèle macroscopique du premier ordre.

Les ports maritimes se confrontent à des exigences rigoureuses imposées par l'évolution de la taille de la flotte mondiale des porte-conteneurs et des zones de stockage qui arrivent à des niveaux de saturation élevés. Pour répondre à ces défis, plusieurs ports ont décidé de créer des terminaux multimodaux qui jouent le rôle de méga-hubs pour les terminaux maritimes, en vue de libérer les zones de stockage de ces terminaux, de développer la part du transport massifié de conteneurs et de réduire les émissions des gaz à effet de serre en utilisant des modes alternatifs à la route. Néanmoins, la gestion de ces nouveaux schémas logistiques est laborieuse. Cela s’explique par plusieurs facteurs, entre autres, la nature dynamique et distribuée de ces systèmes, la diversité des opérations et le manque des informations nécessaires au contrôle de flux. La finalité de cette thèse est de développer des approches capables de répondre aux besoins des opérateurs portuaires dans un terminal multimodal, avec prise en compte des différentes sources d’incertitudes. Deux problèmes d'optimisation sont principalement considérés dans cette thèse, à savoir : l'optimisation de tournées de navettes ferroviaires (The Rail Shuttle Routing Problem) et l'ordonnancement de grues de quai (The Quay Crane Scheduling Problem). En vue d'aborder la complexité et l’aspect incertain de ces problèmes, nous proposerons des modélisations mathématiques, ainsi que des approches de résolution basées sur l’optimisation par colonies de fourmis, l’optimisation robuste et le couplage Simulation-Optimisation. Les différents tests numériques effectués ont prouvé l’efficacité des algorithmes proposés et leur robustesse. / Today, seaports face increasingly stringent requirements imposed by the considerable growth of goods transited by sea. Indeed, the organization of the port sector has evolved rapidly and has caused several negative impacts, including pollution and congestion of terminals, which constitute today the major concerns of port operators. To address those challenges, several ports have decided to build multimodal terminals that act as mega-hubs for maritime terminals, in order to free the storage areas on the maritime terminals, to promote the use of consolidated container modes of transfer and to reduce greenhouse gas emissions by using alternative modes to the road. Nevertheless, the management of these new logistic systems is laborious. This is due to several factors, including the dynamic and distributed nature of these systems, the variety of operations, and the lack of information needed to control flow. The aim of this thesis is to develop approaches capable of meeting the needs of port operators in a multimodal terminal, taking into account the different sources of uncertainty. Two optimization problems are mainly considered in this thesis, namely : the Rail Shuttle Routing Problem(RSRP) and the Quay Crane Scheduling Problem(QCSP). To address the complexity and uncertainties of these problems, we propose new mathematical models, as well as some heuristics approaches based on ant colony optimization, robust optimization and Simulation-Optimization. The various numerical tests carried out proved the effectiveness and the robustness of the proposed algorithms.

Un nouveau concept de mobilité urbaine est apparu : Les Cybercars : Des véhicules routiers autonomes économiques et propres et qui viennent en complément des transports publics. <br />Cette thèse a pour cadre le plan plur-formation « cœur de Ville ». Ce PPF a pour objectif de traiter les problématiques relatives à la mise en place des Cybercars dans un contexte urbain.<br />L'objectif de notre travail de recherche est de fournir un outil d'aide à la décision aux régulateurs de transport multimodal. Il s'agit de les aider dans le choix de la stratégie d'exploitation à adopter, en mode dégradé, en présence de perturbations simultanées dans le réseau. Ce système d'aide à la décision est basé sur une phase de construction des décision qu'il serait possible d'appluiquer, suivie d'une phase d'évaluation multicritère des différentes stratégies candidates au moyen de l'Intégrale de Choquet. Cette phase permet d'affinier le choix proposé au régulateur vu que l'évaluation tient compte des interactions entre les critères et donne au régulateur une image ciblée des repercutions de chaque stratégie sur le réseau de transport .L'originalité de nos travaux réside dans le fait d'intégrer l'utilisation des Cybercars comme stratégie d'exploitation qui s'ajoute à celles des modes de transports multimodaux. L'aspect temps-réel et la complexité du problème de régulation nçous ont guidés dans le choix des algorithmes évolutionnaires à adopter pour la mise en place de cretaines stratégies d'exploitation.Les résultats de simulations ont permis d'appuyer l'idée d'utiliser les Cybercars dans les milieux urbainn, non seulement pour les déplacements planifiés mais également pour résorber les perturbations qui affectent le réseau.

De nos jours, les informations liées au déplacement et à la mobilité dans un réseau de transport représentent sans aucun doute un potentiel important.Ces travaux visent à mettre en œuvre un Système d'Information de Service d'Aide à la Mobilité Urbaine (SISAMU).Le SISAMU doit pouvoir procéder par des processus de décomposition des requêtes simultanées en un ensemble de tâches indépendantes. Chaque tâche correspond à un service qui peut être proposé par plusieurs fournisseurs d'information en concurrence, avec différents coûts, temps de réponse et formats. Le SISAMU est lié à un Réseau informatique Etendu et distribué de Transport Multimodal (RETM) qui comporte plusieurs sources d'information hétérogènes des différents services proposés aux utilisateurs de transport. L'aspect dynamique, distribué et ouvert du problème, nous a conduits à adopter une modélisation multi-agent pour assurer au système une évolution continue et une flexibilité pragmatique. Pour ce faire, nous avons proposé d'automatiser la modélisation des services en utilisant la notion d'ontologie. Notre SISAMU prend en considération les éventuelles perturbations sur le RETM.Ansi, nous avons créé un protocole de négociation entre les agents. Le protocole de négociation proposé qui utilise l'ontologie de la cartographie se base sur un système de gestion des connaissances pour soutenir l'hétérogénéité sémantique. Nous avons détaillé l'Algorithme de Reconstruction Dynamique des Chemins des Agents (ARDyCA) qui est basé sur l'approche de l'ontologie cartographique. Finalement, les résultats présentés dans cette thèse justifient l'utilisation de l'ontologie flexible et son rôle dans le processus de négociation

Afin d'éviter au voyageur de consulter plusieurs sites web d'opérateurs de transport en commun pour planifier son déplacement, ce travail vise à concevoir un Système d'Information Coopératif de Mobilité (SICM) pour l'aide au déplacement multimodal. Il s'agit d'automatiser cette démarche de recherche et de composition d'itinéraires, pour fournir une information multimodale via un système intégrateur, en s'appuyant sur la théorie des systèmes multi agents (SMA) pour l'intégration et la médiation des systèmes d'information des différents opérateurs de transport.<br /><br />Pour produire l'information multimodale et multi opérateurs nécessaire à l'aide au déplacement, le SICM doit accéder aux différents systèmes d'information des opérateurs de transport et intégrer des résultats de recherche qui sont générés par les différents algorithmes des différents opérateurs. Dans cette approche, le SICM est un intergiciel (middleware) qui devient un client parmi d'autres usagers des systèmes d'information existants. Le SICM devient alors l'intermédiaire entre les différentes sources d'informations hétérogènes et distribuées d'une part et les clients d'autre part. Ce système doit être capable à la fois de trouver la bonne source d'information pour l'interroger selon les différentes requêtes des utilisateurs, et de regrouper les informations de manière cohérente pour répondre aux requêtes. Pour fournir un itinéraire composé mais surtout optimisé selon les critères de l'utilisateur, le recours à des algorithmes de plus courts chemins distribués « en ligne », et adaptés à des graphes dynamiques (dépendant du temps) a été retenu afin de réaliser ce moteur de recherche et de composition d'itinéraires multimodaux en ligne.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse s'intègrent dans le cadre du projet national VIATIC.MOBILITE du pôle de compétitivité I-TRANS « Le ferroviaire au cœur des systèmes de transports innovants » (http://www.i-trans.org/index.htm). De nos jours, les informations liées au déplacement et à la mobilité dans un réseau de transport représentent sans aucun doute un potentiel important. En effet, on peut imaginer une infinité de services innovants liés à la mobilité, non seulement à destination du grand public, mais également à des entreprises, dans le conseil en mobilité pour leurs plans de déplacement. Le but de cette thèse est donc de fournir un système d'aide à la mobilité qui s'articule autour des motifs de déplacements quotidiens, occasionnels, de tourisme, de culture, etc. avec la possibilité de pouvoir bénéficier d'une information pertinente et exploitable.<br />Ces travaux de recherche visent à mettre en œuvre un Système d'Information de Transport Multimodal (SITM) pour optimiser la gestion de flux des requêtes utilisateurs qui peuvent être nombreuses et simultanées. Dans ce cas, le SITM doit pouvoir procéder par des processus de décomposition des requêtes simultanées en un ensemble de tâches indépendantes. Chaque tâche correspond à un service qui peut être proposé par plusieurs fournisseurs d'information, en concurrence, avec différents couts, formats et temps de réponse. Un fournisseur d'information voulant proposer ses services via le SITM, doit d'abord y enregistrer son système d'information, en assumant la responsabilité des aspects juridiques et qualitatifs de ses données. Le SITM est donc lié à un Réseau informatique Etendu et distribué de Transport Multimodal (RETM) qui comporte plusieurs sources d'information hétérogènes des différents services proposés aux utilisateurs de transport.<br />L'aspect dynamique, distribué et ouvert du problème, nous a conduits à adopter une modélisation multi-agent pour assurer au système une évolution continue et une flexibilité pragmatique. Le système multi-agent proposé s'appuie sur les métaheuristiques pour la recherche et la composition des services; la recherche des services se base sur le paradigme Agent Mobile (AM) utilisant un algorithme d'optimisation dynamique de construction des Plans De Routes (PDR). Cette première étape d'optimisation prépare les parcours des AMs en prenant en considération l'état du RETM. La composition des services utilise les algorithmes évolutionnistes pour optimiser les réponses en termes de coût et de temps, sachant qu'une réponse à une requête utilisateur ne doit pas dépasser un temps maximum autorisé et qu'un utilisateur cherche toujours à avoir le meilleur rapport qualité prix pour les services qu'il demande.<br />Enfin, le SITM prend en considération les éventuelles perturbations sur le RETM (pannes, goulets d'étranglements, etc.) pour satisfaire les requêtes utilisateurs dans tous les cas de figure. Dans ce contexte, nous avons créé un protocole de négociation entre les agents mobiles et les agents responsables des choix des fournisseurs d'information pour les services demandés, ces agents sont appelés agents Ordonnanceurs. Le protocole proposé dépasse les limites d'une communication agent traditionnelle, ce qui nous a incités à associer au système une ontologie flexible qui permet d'automatiser les différents types d'échanges entre les agents grâce à un vocabulaire approprié. <br />Les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse justifient l'utilisation du paradigme agent mobile dans notre système qui remplace parfaitement bien les paradigmes classiques telle que l'architecture client/serveur. Les simulations présentées montrent différents scénarios de gestion d'un nombre des requêtes simultanées plus ou moins important. En effet, quelque soit le nombre de requêtes utilisateurs formulées pendant un court laps de temps , le système se charge de leur décomposition, de l'identification des services demandés et des fournisseurs d'information susceptibles d'y répondre.

L'objectif de notre travail est la réalisation d'un système interactif d'aide aux déplacements, en mode normal, et en mode dégradé de fonctionnement du réseau de transport en commun. Ce système vise par ailleurs à minimiser le temps d'attente des voyageurs, en mode dégradé, dans les pôles d'échanges et à leur assurer, dans la mesure du possible, la continuité des déplacements dans les réseaux multimodaux. Il s'agit donc d'améliorer la qualité du service rendu aux voyageurs et les maintenir informés. Une grande partie du travail de cette thèse concerne la conception, le développement et la validation des approches qui permettent de donner des solutions optimales ou quasi optimales, pour un réseau de transport normal et perturbé. Ces approches utilisent une méthode multicritère de recherche d'itinéraire qui s'appuie sur une hybridation entre un algorithme de Dijkstra modifié et un algorithme génétique, pour générer une population de chemins minimums . L'algorithme de Dijkstra modifié nous donne un ensemble de solutions servant de population initiale pour l'algorithme génétique.<br />La modélisation du réseau de transport est représentée par une architecture multi-zones . Cette architecture nous montre l'aspect distribué du système, les interactions et les relations qui peuvent avoir lieu entre les différenttes zones. Nous présentons dans ce travail un Système Multi-Agent d'Aide au Déplacement, SMAAD. Les agents de ce système utilisent le module d'optimisation développé dans la première partie. Notre travail est réalisé dans le cadre du projet « VIATIC-MOBILITE », qui est le projet 6 du pôle de compétitivité I-Trans.