Algorithme de jumelage multimodal pour le covoiturage

RÉSUMÉ : Le covoiturage multimodal urbain est une solution économique pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans les villes. Le but du projet présenté dans ce mémoire est de modéliser et d’implémenter un algorithme de jumelage multimodal permettant de mettre en relation conducteurs et passagers pour effectuer des trajets quotidiens en zone urbaine. Cet algorithme a pour vocation d’être rapide et d’offrir des jumelages de qualité, en termes de détour acceptable et de respect des horaires. Il a également pour ambition de coupler le covoiturage avec les transports en commun. Ce projet est en partenariat avec Netlift, startup Montréalaise, ainsi qu’avec un autre étudiant en maîtrise recherche au département de Génie Civil de l’École Polytechnique de Montréal, qui travaille principalement sur les données utilisées. Les objectifs de ce mémoire sont multiples. Le premier consiste à construire une structure de données permettant de modéliser la ville de Montréal et de calculer des temps de parcours. Ceci permettrait de comparer les différents trajets des utilisateurs. Aussi, cette structure de données doit permettre le calcul d’itinéraires multimodaux, auto et transports en commun combinés. Le second objectif est de modéliser et d’implémenter en JAVA un algorithme de jumelage passagers/conducteurs pour le covoiturage dit « classique » (auto uniquement) et pour le covoiturage multimodal. Une revue de littérature a permis de diriger les travaux à mener. Ce travail est présenté dans le premier chapitre. Après une brève synthèse des concepts relatifs au covoiturage, une classification des systèmes et algorithmes existants permet d’amener différentes conclusions quant à la structure de données à implémenter, sur laquelle s’appuie l’algorithme envisagé. Elle doit permettre d’accéder rapidement aux données nécessaires à l’obtention de jumelages pour un passager donné. La structure du reste du mémoire est influencée par la chronologie du projet : la définition du besoin et les objectifs à atteindre ont été définis au fur et à mesure avec Netlift et les différents collaborateurs. Le second chapitre du corps du mémoire concerne les premières avancées menées en parallèle de la définition du besoin, tandis que le troisième chapitre décrit l’algorithme et la structure de données retenus pour satisfaire les objectifs fixés. Le quatrième et dernier chapitre présente les conclusions et les perspectives de recherche. Dans le second chapitre, on essaye d’établir des indicateurs de potentiel de covoiturage au moyen d’un score et de différentes régressions linéaires. Ce sont ces recherches préalables qui ont conduit à l’élaboration d’une structure de données plus complexe, présenté dans le troisième chapitre, qui fait appel aux concepts de la théorie des graphes. L’algorithme développé dans cette partie fait notamment appel à des calculs de plus courts chemins. Il permet de trier une liste de conducteurs pour un passager donné en fonction de leur potentiel de covoiturage – notion qui sera expliquée en détail. Son évaluation est réalisée à l’aide de différentes métriques relatives aux données fournies par Netlift (jumelages trouvés par leur algorithme) et aux données de l’enquête Origine-Destination de Montréal pour l’année 2008. Les résultats sont satisfaisants pour le covoiturage classique (sans transports en commun) puisque l’algorithme implémenté réussit à fournir rapidement des covoitureurs de bonne qualité pour une grande partie des utilisateurs. Parmi les passagers des données de l’enquête Origine-Destination, plus d’un passager sur deux possède un conducteur qui peut covoiturer avec lui pour des détours de 10min maximum. Le potentiel du covoiturage multimodal pour la période de pointe du matin est évalué grâce à une étude des trajets de l’enquête OD de 2008. Les jumelages obtenus sont moins bons que pour le covoiturage classique, mais la méthode employée présente une marge d’amélioration et une perspective de recherche future. Ce projet permet à Netlift de gagner en pertinence et en rapidité par rapport aux jumelages proposés dans leur application actuelle.----------ABSTRACT : Urban multimodal ridesharing is an economical way to reduce greenhouse gases emissions in cities. The goal of the project presented in this thesis is to modelise and implement a multimodal matching algorithm able to match drivers and passengers for everyday short ridesharing. This algorithm aims to be fast and to offer precise matches regarding acceptable detour and schedule respect. It also tries to mix ridesharing with public transportation. This project is led in partnership with Netlift, a Montreal startup, an another master’s student linked to the Civil Engineering department of Polytechnique Montreal, working especially on data. Multiple objectives are targeted in this thesis. The first one consists of making a data structure representing Montreal and enabling travelling time calculation. This could lead to compare user’s paths. Multimodal paths need also to be calculated thanks to this data structure. The second objective is to modelise and implement in JAVA a matching algorithm between riders and drivers for « classic » ridesharing (only car) and multimodal ridesharing (car and public transportation). In the first part of this thesis, a litterature review has been conducted in order to guide the goals to achieve. After a short synthesis of ridesharing concepts, a classification of existing articles about ridesharing leads to conclusions related to the data structure to implement. A need of speed is necessary to propose matched drivers to a given passenger. The structure of this thesis is affected by the chronology of the project : the requirements definition and goals to achieve have been precised all along with Netlift and the other partners. The second chapter of the thesis deals with the initial steps conducted at the same time than the requirements definition. The third chapter describes then the data structure and algorithm selected to achieve goals. In the second chapter, ridesharing potential is represented by two differents indicators : a score and different linear regressions. These preliminary searches led to the development of a data structure more complex, presented in the third chapter. Graph theory is central in this chapter. The final algorithm particularly uses shortest path calculation. It sorts a list of drivers for a given rider according to their ridesharing potential. A dedicated section of the thesis details this notion. The algorithm is evaluated thanks to different metrics related to Netlift data (found matches by Netlift algorithm) and the Origin-Destination Survey of Montreal conducted in 2008. The results are satisfying for classic ridesharing (without public transportation) since the implemented algorithm succeeds to give good drivers for a big amount of passengers fastly. More than one out of two among riders from the OD Survey has a driver to share the ride with for detours less than 10 minuts. The multimodal ridesharing potential for the morning peak period is evaluated by a study of rides from the Montreal 2008 OD Survey. Obtained matches lack of quality compared to classic ridesharing, but the used method deserves improvements and a perspective of future research. This project enables Netlift to gain in relevance and computation speed against the matches proposed by the current algorithm

Planification de réseaux hyperconnectés et mutualisés de transport urbain de marchandises

RÉSUMÉ : Les secteurs de la logistique et du transport jouent un rôle essentiel dans les économies modernes, puisqu’ils représentent les différentes possibilités d’amélioration de la compétitivité des pays et ils imposent d’importants défis sociaux et environnementaux. En 2015, les coûts de logistique et de transport ont représenté respectivement 7,85% et 10% des PIB des États-Unis et de l’Union européenne. Pour la même année, ces industries ont contribué pour 5,5% aux émissions mondiales de GES ([Crainic et Montreuil, 2016]; [Fontaine et al., 2017]). Ces résultats découlent des nouvelles tendances du marché et de l’émergence des exigences (urbanisation, commerce électronique, etc.) et des systèmes logistiques et de transport de nature « complexe » (par exemple, plusieurs acteurs ayant différents objectifs, incertitudes, etc.). Pour faire face aux problèmes mentionnés, les réorganisations des systèmes logistiques et du transport actuels doivent encore être étudiées, planifiées, testées et évaluées. Au cours des dernières années, les cadres théoriques de la logistique urbaine (CL) et de l’Internet Physique (PI) ont pris de l’ampleur dans le monde de la recherche scientifique. L’objectif principal de la Logistique Urbaine est de réduire les impacts négatifs des mouvements de véhicules de fret en termes de congestion, de mobilité et d’impacts environnementaux, sans pénaliser les différentes activités sociales et économiques ([Taniguchi et Thompson, 2002]; [Taniguchi, 2014]). Plus précisément, il vise, tout d’abord, à réduire et contrôler la présence de véhicules de fret dans les zones urbaines. Deuxièmement, améliorer l’efficacité des mouvements de marchandises et réduire les impacts sur l’environnement, notamment en minimisant le trafic à vide des véhicules de fret sur les routes urbaines ([Benjelloun et Crainic, 2008]; [Dablanc, 2007]). L’Internet Physique (PI) est un nouveau concept de transport de marchandises et de logistique visant à améliorer l’efficacité économique, environnementale et sociale et la durabilité de la manière dont les objets physiques sont déplacés, stockés, réalisés, fournis et utilisés dans le monde entier ([Montreuil et al., 2013] ; [Montreuil et al., 2012]). Utilisant les mêmes concepts de l’Internet Numérique et de la même manière que les paquets de données transitent dans les réseaux Internet numériques, l’idée de PI est d’acheminer les marchandises encapsulées dans des conteneurs modulaires via un réseau global, interconnecté et ouvert ([Montreuil, 2009]; [Sarraj et al., 2012]). Le concept de PI est de plus en plus présent dans la recherche et les applications récentes qui ont démontré de vrais gains potentiels dans le transport de marchandises interurbain, les chaînes d’approvisionnement et la logistique ([Ballot et al., 2014]; [Sarraj et al., 2014]). Plusieurs concepts tels que la coopération, la consolidation, la manière de mettre en œuvre les activités de transport et de stockage de marchandises, sont des concepts-clés à la fois pour la logistique urbaine et l’Internet physique. Ces systèmes de transport sont complémentaires, puisque la logistique urbaine fournit les derniers segments de la logistique interconnectée et des réseaux de transport Internet physique. Malgré l’importance de ces concepts, [Crainic et Montreuil, 2016] ont affirmé qu’aucune étude n’avait exploré les liens et les synergies entre ces systèmes avancés de transport de marchandises et de logistique. De plus, à notre connaissance, aucune méthode de planification, de modélisation ou d’optimisation n’a été développée pour ce type de réseaux hyperconnectés. On vise à combler ces lacunes en introduisant l’idée des systèmes de la Logistique Urbaine Hyperconnectée et Mutualisée (HCL) "Hyperconnected City Logistics (HCL)". On discute des concepts-clés, des avantages potentiels et des défis en termes de recherches et de développements de la logistique urbaine hyperconnectée. Notre principal problème de recherche est le développement des modèles d’optimisation afin de mettre en place une planification d’un réseau HCL. On évalue les avantages et les enjeux de l’introduction du concept de coopération entre de nombreux acteurs logistiques, en particulier dans le cadre du partage des ressources dans un système de la logistique urbaine hyperconnectée. Dans ce mémoire, on propose des décisions tactiques liées à la conception et à la gestion du réseau de services. Dans notre modèle, on modélise les différents types de ressources, comme la taille des flottes et la capacité des satellites et des centres de distribution. De plus, notre modèle est multimodal puisqu’on considère plusieurs modes de transport comme les camions et les trams. On introduit, également, les concepts de coopération et de partage des ressources à la formulation classique de problème de conception de réseaux. Ce problème consiste à satisfaire la demande, tout en respectant les contraintes et les exigences de la mutualisation et du système HCL. L’objectif vise à minimiser les coûts de sélection et d’exploitation d’un service et les coûts d’affectations de la coalition considérée. Enfin, on effectue une série d’expériences numériques afin d’évaluer, d’une part, la performance du modèle et de l’approche proposée et, d’autre part, l’impact de l’adaptation de l’approche mutualisée et la multimodalité dans les modèles de planification tactique proposés dans le cadre d’un réseau HCL mutualisé. On a conclu que l’approche mutualisée et la multimodalité donnent plus de flexibilité et de meilleurs résultats pour les réseaux HCL. Les solutions obtenues ont validé les modèles de planification et les hypothèses proposés.----------ABSTRACT : Transport and logistics become increasingly important in the development, organization and operation of our society. Recently, the intensity of logistic activities has grown strongly in terms of volume since most of our activities require the movement of people and goods, that must be efficient and at minimum cost. However, these requirements can only be achieved with efficient infrastructure, services and logistics and transport activities. More specifically, the transportation of goods is an important factor for most economic and social activities in urban life [OECD, 2003]. In fact, the transport of goods in the city constitutes from 15% to 20% of all vehicle trips. This complexity is amplified by the increase of population and urbanization. In 2014, 54% of the world’s population was living in urban areas. The [Unies, 2004] are expecting a raise of 66% until 2050 and 85% until 2100 [OECD, 2003]. It results an increase in, both, demands and complexity of the distribution networks have increased. Therfore, ransportation industry becomes a source of various kinds of nuisances such as: noise, congestion, pollution, etc. In order to solve these problems, new paradigms have emerged, we are specifically interested in City Logistics (CL) Physical Internet (PI). The main objective of Urban Logistics is to reduce negative impacts of freight vehicle movements in terms of congestion, mobility and environmental impacts, without penalizing the different social and economic activities ([Taniguchi et Thompson, 2002]; [Taniguchi, 2014]). More specifically, it aims, first of all, to reduce and control the presence of freight vehicles in urban areas. Secondly, to improve the efficiency of goods movements and to reduce environmental impacts, especially by minimizing the empty traffic of freight vehicles in urban roads ([Benjelloun et Crainic, 2008]; [Dablanc, 2007]). The Physical Internet (PI), is a new concept for freight transportation and logistics aiming to improve the economic, environmental and social efficiency and sustainability of the manner that physical objects are moved, stored, realized, supplied and used around the world ([Montreuil et al., 2013]; [Montreuil et al., 2012]). Using the same concepts of the Digital Internet and in the same way that data packets transit in digital Internet networks, the idea of PI is to route goods whitch are encapsulated in modular containers through a global, interconnected and open network ([Montreuil, 2009]; [Sarraj et al., 2012]). The concept of PI is increasingly present in research and recent applications that have demonstrated a real potential gains in interurbain freight transportation, supply chains, and logistics ([Ballot et al., 2014]; [Sarraj et al., 2014]). Several concepts such as cooperation, consolidation, the way of implementing the activities of transport and storage of goods, are key concepts for both City Logistics and Physical Internet. This transport systems are complementary, since City Logistics provides the final segments of interconnected logistics and Physical Internet transportation networks. Despite the importance of these concepts, [Crainic et Montreuil, 2016] have claimed that no study has explored the links and synergies between these advanced systems of freight transport and logistics. Moreover, to the best of our knowledge, no planning, modeling or optimization methods have been developed for this type of hyperconnected networks. We aim to fill these gaps by introducing the Hyperconnected Urban Logistic Systems idea "Hyperconnected City Logistics (HCL)". We will discuss key concepts, potential benefits and challenges in term of research and development of the Hyperconnected City Logistics. Our main research problem is the development of optimization models in order to set up an hyperconnected urban network planning. We will propose tactical decisions related to the design and management of the hyperconnected service network. We evaluate how an Hyperconnected City Logistics system can be profitable when introducing the concept of cooperation between many logistic actors especially under the sharing of resources. Further, we model the resources, like feet size and satellite capacity, in our model. We also consider in our problem setting not only trucks but also other transportation mode for example Trams. We, also, introduce a new Integer Programming formulation for the problem. This formulations benefits from the fact that, compared to classical network design formulations, we introduce cooperation and ressouces sharing

Méthodologie de caractérisation d'un réseau de transport en commun

RÉSUMÉ Ce mémoire de recherche se positionne dans un contexte où l’on souhaite optimiser les systèmes de transport en commun (TC) qui se situent au centre d’un cocktail de différents modes de transport en une certaine compétition. Afin d’optimiser le service de TC et de le rendre attractif aux yeux des utilisateurs, de nombreuses recherches ont été effectuées au niveau de la demande observée, mais une lacune des connaissances au niveau de l’analyse de l’offre de TC perdure encore. En réponse à cette problématique, l’objectif de cette recherche est de développer un cadre d’analyse permettant le diagnostic systématique d’un réseau de transport en commun à l’aide des données General Transit Feed Specification (GTFS).----------ABSTRACT This thesis lies in a transit network optimization context. Transit is located in the middle of a large offer of different travel modes, each competing in a certain way with the others. In order to optimize a transit system and make it attractive to users, many researches were conducted, typically involving post-processing of demand-related data. However, there is a shortage of information on travel supply and networks. To address this issue, this research aims to develop an analysis framework to systematically characterize a transit network with the use of GTFS data

Corridors de demande : modélisation et contributions à l'évaluation du niveau de durabilité

RÉSUMÉ Le corridor de transport apparaît dans la littérature comme un concept permettant de traiter à la fois des enjeux traditionnels liés à la mobilité que des impacts et interactions liés au développement durable tels que l’occupation du sol, l’environnement, la santé humaine et le développement économique. L’utilisation du concept dans le domaine du transport n’est pas nouvelle. En effet, il existe une importante littérature qui étudie le corridor en tant que produit économique et politique issu du développement urbain notamment associé à la présence de services et d’infrastructures de transport (offre de transport). Cependant, l’utilisation de ce concept plurivoque dans la planification et l’évaluation de l’offre au niveau urbain demeure encore limitée, compte tenu de l’absence d’une définition claire et d’une approche de modélisation adaptée à la nature des déplacements, très dispersés, dans l’aire urbaine.----------ABSTRACT Many researchers have benefited from the concept of the transport corridor to cover mobility issues and their interactions with land use, the environment, human health, and economic development. However, most of the available literature examines the economic and the political impacts of corridors and links it to the presence of transportation services and infrastructures (the supply). Moreover, the use of this concept in the urban transportation assessment and planning process remains limited due to the lack of a clear definition and modeling approach adapted to the very scattered nature of travel in urban areas. This thesis provides a deep reflection on the transport corridor’s definition and characteristics and offers a modeling framework to identify urban transportation corridors using the transport demand, represented by the Origin and Destination (OD), in the absence of supply elements

Tendances liées à la composition, la motorisation et la localisation spatiale des ménages

RÉSUMÉ Selon les données de l’enquête Origine-Destination de la région de Montréal en 2008, le nombre moyen de kilomètres parcourus quotidiennement par les 25-55 ans était de 19,3 km pour les personnes habitant seules, de 21,6 km pour les individus habitant en duo, de 22,6 km pour ceux faisant ménage à 3 et de 23,6 km pour ceux habitant un ménage de 4 personnes et plus. Au niveau du nombre de déplacements, les femmes âgées entre 30 et 44 ans vivant dans ce dernier type de ménage réalisent en moyenne 3,4 déplacements par jour contre 2,7 pour celles habitant à deux. Quant à la motorisation, le nombre de véhicules par ménage croît en fonction de sa taille et de sa distance au centre-ville quoiqu’un plateau de 0,8 véhicule par individus de 16 ans et plus soit atteint à partir de 24 kilomètres du centre-ville et cela pour tous les types de ménage mentionnés précédemment. Enfin, la présence de membres dépendants au sein d’un ménage, tels que de jeunes enfants, viennent affecter à la fois les comportements de mobilité des individus, la motorisation et la localisation spatiale des ménages. Ces distinctions de comportements par type de ménage se conjuguent avec des tendances lourdes au niveau de la croissance accélérée du nombre de ménages. Dans la région métropolitaine de recensement (RMR) de Montréal, environ 15 000 ménages supplémentaires y sont recensés annuellement. Dans un portrait plus large, entre 1991 et 2006, la croissance de la population a été de 2,9 % alors que le nombre de ménages a augmenté de 11,3 %.----------ABSTRACT According to data from the Origine-Destination survey conducted in the Montreal region in 2008, the average daily distance travelled by 25 to 55-year-olds amounted respectively to 19.3 km for single-person households, 21.6 km for adults from two-person households, 22.6 km for adults from three-person households, and 23.6 km for those belonging to households of four persons or more. In that last household type, women between age 30 and 44 make approximately 3.4 trips a day, whereas women in a two-person household make 2.7 trips a day. As for motorisation, the number of vehicles by household increased according with the household size and the distance from home to downtown. Also, the presence of dependant members of a household, such as young children, affects the mobility behaviours of people, as well as the motorisation and geographic location of households. These behaviour distinctions vary according to large tendencies in the accelerated growth of the number of households. In the Montreal Census Metropolitan Area (CMA), about 15 000 more households are annually identified. In a larger portrait, between 1991 and 2006, the population growth was 2.9%, when the number of households increased to 11.3%

Analyse des données issues d’un système de perception par carte à puce d’une société de transport en commun : normalité des déplacements et influence des conditions météorologiques

RÉSUMÉ Le développement des transports en commun constitue de nos jours une préoccupation grandissante due entres autres à l’expansion urbaine, à la croissance démographique, à l’engorgement des réseaux de transport ou encore à la prise de conscience environnementale. La volonté d’étendre et d’améliorer les réseaux de transport collectif rend indispensable l’évolution des processus et des technologies mis en place par les agences de transport. La technologie de la carte à puce, dont l’utilisation s’amplifie dans de nombreux autres secteurs, fait partie inhérente de ces évolutions comme système de perception sur les réseaux de transport. En effet, cette technologie comporte de nombreux avantages pour les usagers principalement en termes de paiement et d’accès ainsi que pour les agences de transport notamment dans le cadre de la planification et de l’optimisation des opérations. Comparativement aux enquêtes origine-destination qui étaient la principale méthode de collecte de données sur les usagers, les cartes à puce permettent de recueillir d’immenses volumes de données collectées en continu sur l’ensemble du réseau de transport ce qui représente une nouvelle mine d’informations sur le comportement des utilisateurs. L’essor de l’utilisation de la carte à puce étant récent, plusieurs études ont été menées dans le but de mesurer le potentiel de cette technologie et d’élaborer des méthodologies d’analyse à partir des données de cartes à puce. Cependant, il reste beaucoup à faire dans le domaine de la recherche quant à l’exploitation de ces données en vue d’analyser en profondeur le comportement des usagers des transports collectif et l’application des résultats dans les processus de planification et d’opération des réseaux. En ce sens, l’état de l’art présenté à la suite de l’introduction permet de mettre en évidence l’immense potentiel des données collectées grâce aux cartes à puce. Cette revue de littérature sert de référence aux études menées dans le cadre de cette maîtrise en confrontant dans un premier temps la technologie des cartes à puce aux autres méthodes de collecte de données en transport puis en exposant dans un second temps l’état des connaissances concernant les deux objectifs principaux de cette recherche. Ainsi, les études présentées dans ce mémoire sont orientées autour de deux grands objectifs et réalisées à partir de presque six années de données de cartes à puce fournies par la Société de Transport de l’Outaouais (STO), une agence de transport de taille moyenne opérant sur la grande ville de Gatineau (Québec) et dont le système de perception par cartes à puce est opérationnel depuis 2001. Le premier objectif, développé dans le Chapitre 4, consiste à caractériser la normalité des déplacements des usagers sur le réseau, c'est-à-dire à identifier les éventuelles tendances et autres phénomènes saisonniers et de quantifier ces variations de fréquentation. Cette première étude à caractère exploratoire aborde plusieurs axes d’analyses comme le type d’usager, l’échelle temporelle, l’influence des vacances et des jours fériés ainsi que le mode de paiement. Cette partie de l’étude a notamment permis de mettre en évidence l’inégale répartition d’achalandage selon le type d’usagers et d’identifier des comportements clairement différents entre ces classes d’usagers. Il a été possible de montrer les différentes tendances, globalement à la hausse d’année en année, et les variations périodiques considérables principalement liées aux périodes vacances, à l’exception de la fréquentation des ainés. Le deuxième objectif, présenté dans le Chapitre 5, vise à étudier l’impact des conditions météorologiques sur l’achalandage quotidien du réseau. Globalement, l’influence des conditions météorologiques sur les déplacements s’avère ardue à identifier et à quantifier à l’échelle quotidienne exception faite des ainés qui sont les plus affectés. Cependant, les conditions météorologiques extrêmes, fortes pluies et tempêtes de neige, entraînent des baisses d’achalandage plus ou moins spectaculaires selon le type d’usager. Ces deux études sont dépendantes car les résultats obtenus lors de la partie sur la normalité des déplacements sont amplement exploités lors de l’étude de l’impact des conditions météorologiques. La méthodologie adoptée, exposée lors du Chapitre 3, vise à l’obtention de résultats clairs et concrets et repose sur l’exploitation de la propriété désagrégée des données de cartes à puce, l’enrichissement avec des données calendaires et météorologiques, l’utilisation d’opérations statistiques élémentaires et des outils Excel.----------ABSTRACT Nowadays, the public transport development represents a growing concern. It can mostly be explained by the spreading of urbanization, the demographic growth, the congestion of transport networks and the environmental awareness. The willing to extend and to improve the public networks implies that transit agencies have to adapt their process and the technologies they use. Smart card technology is used in many other sectors than transport and is very promising in public transport. Indeed this technology includes many advantages for users with regard to payment and access convenience as well as for transit agencies for planning and operational optimization in particular. Compared to household travel surveys, smart card automated fare collection systems allow to gather continuously huge amounts of data on an entire public transport network. The generated databases represent a mine of information about users’ behavior. The smart card use in public transport is booming so several researches have been conducted to measure the potential of this technology and to work out analysis methodologies. However, the research effort must be carry on about smart card data analysis to improve users’ behavior understanding and results implementation in planning and operation process, which is the main goal of this study. The literature review presented highlights the huge potential of smart card data and consitute a frame for the performed studies, confronting smart card technology to other data collection methods and then exposing current knowledge about the two main objectives of this research. Thus the studies carried out in this research aim to reach two main goals and have been performed thanks to an almost six years of smartcard dataset collected by the Société de Transport de l’Outaouais (STO). This medium sized transit agency based in Gatineau, Québec, has an operational smartcard system since 2001. The first goal, presented in Chapter 4, aims to characterize ridership normality on the network which means to identify and quantify trends and other seasonal variations in ridership. This exploratory study goes into smart card data in depth in regard to the category of user, the temporal scale, the impact of holiday and public holiday and the method of payment. This part of the study gave prominence to unequal share of ridership between the different types of users and to detect several behaviors according to these types of users. Overall increasing trends and periodic variations linked to holiday and public holiday have been identified, excepted for elder people. The second goal, presented in Chapter 5, aims to study the impact of weather on daily transit ridership. On the whole, weather implications on ridership are hard to identify and to quantify excepted for elder people who are the most affected. However, extreme weather like heavy rains and snowstorms implies more or less a significant drop in ridership depending on the type of user. These two studies are dependents because several results about ridership normality are taken in account in the analysis of weather impacts

Analyse de la variabilité individuelle d'utilisation du transport en commun à l'aide de données de cartes à puce

RÉSUMÉ L’achalandage des réseaux de transport en commun varie en fonction de nombreux paramètres. Des facteurs exogènes tels que la météo sont souvent rapportés dans la littérature mais il existe aussi des facteurs individuels : en effet, chaque usager a une utilisation temporelle et spatiale du transport en commun qui lui est propre. D’une part, des différences sont visibles entre les individus. Cette variabilité interpersonnelle est particulièrement prononcée dans les réseaux qui desservent un grand nombre de personnes du fait de la grande hétérogénéité des comportements observés.----------ABSTRACT Transit ridership varies according to many parameters. Exogenous factors such as weather are often reported in the literature, but there are also individual factors, as every user has a specific temporal and spatial use of the transit system. On the one hand, differences can be found between individuals. This interpersonal variability is particularly pronounced in networks which serve a lot of people because of the great heterogeneity of observed behaviors. On the other hand, intrapersonal variations are noticeable within the behavior of each individual, more or less in a short-term scope, depending on the evolution of the individual’s restrictions and preferences

Conception et réalisation d’un système d’information pour le calcul d’itinéraires destiné aux services d’urgence

The present-day issue of looking for the most appropriate route is widely studied for various applications such as cycling or pedestrians, the interception of a mobile object, multimodal or combining means of transport.With this approach, our objective is to search for the best itinerary for emergency vehicles. Our study has been carried out in partnership with the SMUR (emergency medical assistance) in Le Mans, which has provided an operational context.Our research work firstly dealt with the records of the routes used by emergency vehicles so as to obtain a more accurate estimation of journey times. For this task, our methodology begins with a phase of modelising mobile objects using statistical analysis and data mining to reach phases of implementation and validation. During the modelisation phase, we propose the use of an approach that creates a link between modeling and management of mobile objects by Abstract Data Types (TAD) and conceptual modeling based on MADS. So as to improve estimation of journey time a method of Multiple Correspondence Analysis and a technique for creating trees and decision rules were used. For the validation process of journey time, we compared routes suggested by a research algorithm application for the shortest trip and the routes used by the emergency services.Secondly, so as to take into consideration time value and the uncertainty of journey time estimations due to disturbances, the mode depending on time with graph per interval and the notion of degree of optimism will be retained for the implementation of our calculator. We propose two versions of itinerary research: a single unique fastest route and the first k optimal routes. So as to minimize the risk of blocking, a second version is of benefit in the case of two emergency units leaving for the same intervention. Each will use a different route to maximize the chances of arriving on the scene quickly Intervention.The ultimate stage involved considering in real time the consequences of exceptional foreseen events (demonstrations, roadworks), changes in the physical characteristics of the road network, weather conditions and those that could not be predicted (traffic congestion and accidents) that can influence the choice of a route, for which we propose a system to help in the management of such a disturbance in real time.De nos jours, la problématique de recherche du meilleur itinéraire est très étudiée dans diverses applications telles que pour le mode de transport doux (vélo) ou piétonnier, pour l’interception d’un objet mobile ou encore pour la combinaison des modes de transport (multimodal). Dans cette optique, notre objectif consiste à chercher un meilleur itinéraire pour les services d’urgence. Notre étude est réalisée en partenariat avec le SMUR du Mans (Sarthe) qui fournit le contexte opérationnel. Dans un premier temps, ce travail de recherche consiste à exploiter l’historique des trajectoires empruntées par le service d’urgence pour avoir une meilleure estimation du temps de parcours. Afin de réaliser cette tâche, nous proposons une méthodologie partant de la phase de la modélisation des objets mobiles passant par une étape d’analyse statistique et de data mining et allant jusqu'aux phases de l’implémentation et de la validation. Concernant la phase de la modélisation, nous proposons une approche qui fait le lien entre une modélisation et une gestion des objets mobiles par des Types Abstraits de Données (TAD) et une modélisation conceptuelle basée sur MADS. En vue d’avoir une meilleure estimation du temps de parcours, une méthode d’Analyse des Correspondances Multiples et une technique de création d’arbres et de règles de décision sont utilisées. Pour le processus de la validation de notre méthode d’estimation du temps de parcours, nous procédons par une comparaison entre les itinéraires proposés par application d’un algorithme de recherche du plus court chemin et les trajectoires empruntées par le service d’urgence. Dans un deuxième temps, et pour pouvoir prendre en considération la temporalité et l’incertitude sur les estimations du temps de parcours causées par les différents types de perturbations, le mode dépendant du temps avec graphe par intervalle et la notion de degré d’optimisme seront retenus pour l’implémentation de notre calculateur. On propose deux versions de recherche d’itinéraires : un seul et unique chemin le plus rapide et les k premiers chemins optimaux. Afin de minimiser le risque de blocage, la deuxième version sera bénéfique dans le cas où deux équipes partent pour une même intervention. Chacune d’entre elles empruntera un chemin différent afin d'optimiser les chances d'arriver rapidement sur les lieux d'intervention.Enfin, et pour prendre en considération en temps réel les événements exceptionnels prévus (manifestations, travaux publics), les changements des caractéristiques physiques du réseau routier, les conditions météorologiques et les événements imprévus (embouteillages, accidents) qui peuvent influer sur le choix d’itinéraires, nous proposons un système d’aide à la prise en compte des perturbations du trafic en temps réel

Évaluation de l’intégration "forme urbaine – transports durables" dans les trois grandes régions métropolitaines canadiennes : nouvelle approche exploratoire

La planification intégrée du développement urbain et des transports durables est aujourd’hui cruciale au double impératif d’une plus grande maîtrise des déplacements automobiles et d’une diminution de la « dépendance automobile », éléments essentiels au développement durable des grandes métropoles. La présente recherche visait l‘approfondissement des connaissances sur l‘évolution récente de la forme urbaine dans les trois régions métropolitaines canadiennes de Toronto, Montréal et Vancouver, sous l’angle particulier de l’intégration « forme urbaine – transports durables ». Notre stratégie de recherche a consisté en l’élaboration d’un cadre d‘analyse qui devait permettre une opérationnalisation complète du paradigme d‘aménagement à l‘étude ainsi qu’une évaluation de sa mise en œuvre. Ce cadre tire parti des opportunités analytiques qu‘offrent les systèmes d‘information géographique (SIG) ainsi que certains outils Internet courants de « visite virtuelle des lieux » tel que Google Earth. Il en est résulté une approche méthodologique originale, multidimensionnelle et multi-échelle. Son application a permis des analyses particulières de la forme urbaine pour chacune des trois régions cibles, structurées selon trois axes principaux : leur performance globale (autour de 2006), leur performance en périphérie métropolitaine ainsi que l’évolution de leur performance entre 2001 et 2006. De nos analyses comparatives, Vancouver se démarque avec des performances supérieures pour les trois axes, tout particulièrement pour l‘évolution de ses performances. Montréal arrive quant à elle troisième, en raison notamment de sa faible performance en périphérie. Globalement, les trois régions métropolitaines affichent de faibles niveaux d’intégration entre la forme urbaine et les réseaux de transport durable et souffrent d’une grande dépendance automobile structurelle, particulièrement en leur périphérie. Par ailleurs, en dépit d’objectifs de planification adéquats, les déficiences de leur forme urbaine et leurs progrès relativement modestes laissent présager une prédominance de la dépendance automobile qui perdurera au cours des prochaines années. Il nous apparaît primordial que tous les acteurs du domaine public fassent preuve d‘une plus grande « lucidité », voire maturité, face aux lourds constats exposant la difficile mise en œuvre de leurs objectifs ainsi que la dichotomie entre ce qui « se passe sur le terrain » et le contenu de leurs politiques. Une première étape obligée vers un raffinement des politiques et, peut-être, vers leur plus grande efficacité passe sans doute par la pleine reconnaissance des limites du paradigme d’aménagement actuel et de l‘immense défi que représente un inversement des tendances. Cela implique notamment une plus grande transparence en matière d‘évaluation des politiques ainsi que des efforts communs pour le développement et la diffusion de données de qualité dans les domaines connexes de la forme urbaine et des transports urbains, de meilleurs outils de monitoring, etc., qui pourraient aider à instituer une nouvelle synergie entre tous les acteurs impliqués tant dans la recherche urbaine, le développement urbain que les politiques d’aménagement et de transport. Le raffinement de notre propre approche méthodologique pourrait aussi bénéficier de telles avancées, approche qui constitue une des avenues possibles pour la poursuite de l‘exploration de l‘enjeu de l‘intégration « forme urbaine – transports durables » dans les régions métropolitaines canadiennes.An integrated planning approach to urban development and sustainable transportation is key to managing car travels and mitigating car dependency, which are two essential elements to the sustainable development of metropolitan areas. This research focuses on the recent evolution of urban form in the three Canadian metropolitan regions of Toronto, Montreal and Vancouver, through the lens of the planning paradigm of “urban form – sustainable transportation” integration. Our research strategy centered on the elaboration of an analytical framework that would enable the full measurement and assessment of the planning paradigm. This framework takes advantage of analytical capabilities offered by geographic information systems (GIS), as well as by common Internet tools of “virtual place exploration” such as Google Earth. The result was an original, multidimensional and multi-scale methodological approach. Its application enabled specific urban form analyses for each of the studied metropolitan regions, structured around three main perspectives: their overall performance (around 2006), performance of their metropolitan fringe, and the evolution of their performance between 2001 and 2006. Our comparative analyses revealed that Vancouver ranks first in all three perspectives, while Montreal ranks third overall, mainly because of a particularly weak performance of its periphery. Globally, the three regions show a poor integration between urban form and sustainable transportation networks and suffer from high levels of car dependency, especially at their periphery. Despite the presence of adequate planning objectives, their urban form deficiencies and relatively weak progresses leave us to anticipate that the predominance of car dependency is there to stay in the near future. It appears vital that public stakeholders show more “lucidity”, or “maturity”, in face of tough evidences that that reveal how hard the implementation of their policy objectives is, as well as the dichotomy between these same objectives and what can be actually observed “on the ground”. A mandatory step towards improved and, maybe, more effective planning policies is a full recognition of the limits of the actual planning paradigm and of the huge challenge that a shift in trends represents. This would imply a greater transparency in the policy evaluation area, along with coordinated efforts to support the development and dissemination of high-quality data on urban form and urban transportation, improved monitoring tools, etc. All this could induce a new synergy among all stakeholders involved either in urban research, urban development or urban planning and transportation policies. An improvement to our own methodological approach could also benefit from such advances, being of many potential avenues for the ongoing exploration of the issue in Canadian metropolises

La grande gare contemporaine et le labyrinthe du transport multimodal : vers une nouvelle approche de la lisibilité, l'exemple de la gare de la Part-Dieu à Lyon

Since its appearance in the middle of the XIXe century, the railway station has continued to transform and become more complex. This long process drove to a spatial, temporal and functional "labyrinthification" of these big metropolitan facilities. This phenomenon poses a problem of legibility of the spaces and results notably in the complexity of the paths and disorientation of users. Since some years, these questions become major preoccupations for designers and managers, who are not always able to respond efficiently. Research proposes a theoretical and methodological approach around the concept of" wayfinding, to the questions of "legibility" and "accessibility" of the spaces in the big contemporary station. It seeks to identify the factors that influence the experiences of station passage and generate or accompany situations of disorientation and confusion, relying in particular on the analysis of subject's volunteer's verbal reports and filmed courses inside the station Part-Dieu in Lyon. The work has highlighted the complexity of factors to be taken into account in the analysis of the legibility of the space station and pedestrian paths: physical and sensitive characteristics of places, effectiveness of signage, individual characteristics, cognitive and perceptual skills, emotional profile, spatial abilities and personality. They allow us to imagine a new approach to the design of large of large contemporary stations.Depuis son apparition au milieu du XIXe siècle, la gare ferroviaire n'a cessé de se métamorphoser et de se complexifier. Ce long processus a conduit à une « labyrinthification » spatiale, temporelle et fonctionnelle de ces grands équipements métropolitains. Ce phénomène pose un problème de lisibilité des espaces et se traduit notamment par la complexification des cheminements et la désorientation des usagers. Depuis quelques années, ces questions deviennent des préoccupations majeures pour les concepteurs et les gestionnaires, qui n'arrivent pas toujours à y répondre de manière efficace. La recherche propose une approche à la fois théorique et méthodologique des questions de « lisibilité » et d' « accessibilité » des espaces de la grande gare contemporaine autour du concept de « wayfinding ». On cherche à identifier les facteurs qui influencent les expériences de passage en gare et génèrent ou accompagnent les situations de désorientation et de confusion en s'appuyant notamment sur l'analyse des commentaires verbaux et des parcours filmés de volontaires à l'intérieur de la gare de la Part-Dieu à Lyon. Les travaux ont permis de mettre en évidence la complexité des facteurs à prendre en compte dans l'analyse de la lisibilité des espaces de la gare et des cheminements piétons : caractéristiques physiques et sensibles des lieux, degré d'efficacité de la signalétique, caractéristiques individuelles voyageur, compétences cognitives et perceptives, profil émotionnel, habilités spatiales et personnalité. Ils permettent d'imaginer une nouvelle approche de la conception des grandes gares contemporaines