Modelling and control of a multimodal traffic system

Le trafic routier englobe plusieurs facteurs, entre autres la géométrie des infrastructures routières, le comportement des conducteurs, la diversité des flux de véhicules,etc...Les situations auxquelles sont confrontés les exploitants des réseaux routiers dépendent du type de réseau dont ils ont la charge. Cette complexité du trafic en a fait un domaine de recherche d'un intérêt croissant et ce depuis les premières études qui ont donné naissance au modèle LWR au milieu des années cinquante. Afin de modéliser le trafic sur un réseau routier, deux approches, complémentaires l'une de l'autre sont nécessaires. La première est la modélisation de l'écoulement qui permet de décrire l'évolution des flux de trafic sur un tronçon de route et l'affectation qui décrit la façon dont les usagers choisissent leurs itinéraire sur un réseau. L'objet de ces travaux de thèse est d'apporter une contribution à cette amélioration de la modélisation des flux de trafic, en se concentrant dans un premier lieu sur la modélisation d'un trafic autoroutier constitué de deux classes de véhicules: des véhicules particuliers et des bus. L'étude numérique du modèle se fait en adaptant le modèle de transmission cellulaire de Daganzo. Un estimateur des densités et autre des vitesses de ce trafic mixte sur un tronçon de route ont été présentés. Des résultats de stabilité dans les différents régimes de ce trafic ont été établis. Dans un second lieu sur la modélisation d'un trafic urbain multimodal constitué de trois classes de véhicules: aux deux classes précedement citées, est intégrée une nouvelle classe de bus à haut niveau de service BHNS ou BRT, classe qui tend à se propager au milieu urbain et suburbain et qui est perçue comme solution à de nombreux problèmes liés au trafic par les exploitants de la route.Nous proposons deux modèles pour modéliser la progression du BRT sur le réseau, puis nous développons une stratégie de régulation de ce système de tranport urbain trimodal.L'objectif de la régulation est double, veiller à la fluidité du trafic en général et le respect de positions réferences pour le mode bhns.L'architecture s'appuie sur la commande des systèmes en boucle fermée et utilise la commande prédictive généralisée. Nous avons proposé un modèle hybride de trafic routier basé sur le couplage d'un modèle macroscopique générique de second ordre et d'un modèle microscopique en coordonnées Lagrangiennes. Pour la validation de la bonne transmission de l'information à travers le schéma de couplage, nous avons étudié la propagation et la remontée d'une congestion.The traffic includes several factors, including the geometry of the road infrastructure, driver behavior, the diversity of vehicle flow, etc ... The situations faced by network operators depend on the type of road network under their charge. This complexity has made traffic a research area of growing interest ever since the first studies that gave rise to the LWR model in the mid-fifties.To model the traffic on a road network, two approaches are complementary to each other are needed. The first is the flow modeling for describing the evolution of traffic flows on a stretch of road and the assignment that describes how users choose their route on a network. The purpose of this thesis work is to contribute to the improvement of the modeling of traffic flows, focusing in primarily on the modeling of a motorway traffic consists of two classes of vehicles: passenger cars and buses. The numerical study of the model is done by adapting the cell transmission model of Daganzo. An estimator for densities and speeds of the mixed traffic on a stretch of road have been submitted. Stability results in the different regimes of trafficking have been established. In the second place on the modeling of a multimodal urban traffic consists of three classes of vehicles: for the two classes mentioned above, is part a new class of high-level bus service class BRT, that tends to spread to urban and suburban which is seen as a solution to many problems related to traffic by the operators of route. We propose two models for the BRT and we develop a control strategie of this system of urban tranport trimodal (cars, buses and BRT). The purpose of the regulation of this strategy is twofold, to ensure the flow of traffic in general and respect for the positions references for the BRT mode. The architecture is based on the control of closed loop systems and uses the generalized predictive control. We have proposed a hybrid model of traffic based on the coupling of a generic second order macroscopic model and a microscopic model in Lagrangian coordinates. To validate the correct transmission of information through the coupling scheme, we have studied the spread and the rise of a congestion