Modélisation et résolution de problèmes liés à l'exploitation d'infrastructures ferroviaires

Cette thèse s'intéresse à la planification de l'exploitation d'infrastructures ferroviaires à l'échelle d'un nœud ou d'une gare. Pour déterminer une stratégie d'offre, il est important de disposer d'outils d'évaluation de la capacité des infrastructures. Cela permet de situer les limites d'un réseau, et d'étudier l'impact de modifications. Dans ce cadre, la faisabilité d'une grille horaire, son optimisation vis-à-vis de critères comme le nombre de trains (saturation), et l'évaluation de la stabilité sont considérées. Nous proposons une modélisation linéaire multiobjectif de ce problème. Le niveau de détail considéré est suffisamment fin pour obtenir des grilles horaires réalisables dans la pratique sur les infrastructures étudiées. En outre, elle présente deux structures correspondant à des problèmes d'optimisation classiques appelés plus court chemin et set packing. Si le premier est facile à résoudre, le second est connu comme NP-difficile. Nous proposons différents algorithmes de pré-traitements, et de résolution approchée (basée sur la métaheuristique GRASP), pour ce problème. Une première extension de cette heuristique au cas biobjectif est présentée. Les expérimentations numériques, menées sur des instances correspondant au nœud de Pierrefitte-Gonesse, ou générées aléatoirement, montrent l'efficacité de ces algorithmes. L'intégration de ces travaux dans un logiciel dédié aux études de capacité d'infrastructures ferroviaires (projet RECIFE, en collaboration avec la SNCF) est décrite.The subject of this thesis is the planning of railroad infrastructures operation at a node or station scale. In order to determine an offer strategy, it is important to have some evaluation tools of the infrastructures capacity. This allows to evaluate the network limits, and to study the impact of some modifications. The main questions considered are, the feasibility of a timetable, its optimization according to criteria like the number of trains (saturation), and the stability evaluation.We propose a multiobjective linear model of this problem. The precision considered is accurate enough to obtain realizable timetables in practice on the studied infrastructures. Moreover, it presents two structures corresponding to classic optimization problems named shortest path and set packing. If the resolution of the first one is easy, the second one is known as NP-hard. We propose several pre-processing algorithms, and an approximation method based on the GRASP metaheuristic, for this problem. A first extension of this method in biobjective case is presented. The numerical experimentations on several instances, corresponding to Pierrefitte-Gonesse node or randomly generated, show the efficiency of these algorithms. The integration of these works in a complete software dedicated to the evaluation of railroad infrastructures capacity (RECIFE project, in collaboration with the french national railroad society) is described.VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

Modélisation par contraintes et heuristiques pour l'évaluation de la capacité d'infrastructures ferroviaires

Comparativement aux autres moyens de transport, le transport ferroviaire présente de nombreux avantages tant du point de vue coût que développement durable. Malgré cela, le transport est un domaine fortement concurrentiel et les avantages du ferroviaire ne sont pas suffisant pour lui permettre de s'imposer. Ainsi, la SNCF (Société Nationale des Chemins de fer Français) se doit d'améliorer l'efficacité du transport ferroviaire et la qualité des services aux clients. La ponctualité, la fréquence des trains et le prix sont au centre des préoccupations. Un travail conséquent de planification des ressources est nécessaire. Le problème d'évaluation de la capacité d'infrastructures ferroviaires permet de situer les limites du réseau et d'étudier l'impact de modification d'infrastructure. Afin de proposer des solutions à la SNCF, ce problème a été modélisé en un problème de satisfaction de contraintes. La résolution exacte de ce problème par les bibliothèques d'ILOG SOLVER montre des limites, aussi des améliorations sont proposées tant au niveau du modèle que de la résolution. Les améliorations portent sur la réduction du nombre de contraintes, la réécriture des contraintes temporelles, la suppression de symétries, des coupes et une borne supérieure. Un algorithme de résolution approchée est proposé, il utilise les principes de recherche à voisinage large et variables ainsi que de la recherche à arborescence tronquée. Les différents algorithmes et améliorations sont validés sur des instances réelles provenant du nœud ferroviaire de Pierrefite-Gonesse ainsi que sur un ensemble d'instance aléatoires. Les résultats obtenus sont les meilleurs connus à ce jour.In comparison with others transportation system, the railway transport has many advantages in terms of cost and sustainable development. Nonetheless, transportation is a highly competitive field and the benefits of rail are not sufficient to enable it to prevail. Thus, the SNCF (French National Railway Society) must improve the efficiency of rail transport and the quality of services to clients. Punctuality, train frequency and prices are a central concern. A important work resource on planning is necessary. The problem of assessing the capacity of rail infrastructure sets limits on the network and the impact of modification in the infrastructure. In order to provide solutions to the SNCF, this problem has been modelled in a Constraint Satisfaction Problem. The exact resolution of this problem, with the ILOG SOLVER libraries, shows limits, so improvements are proposed for both the model and the resolution. The improvements focus on reducing the number of constraints, the rewriting of the temporal constraints, suppression of symmetries, cuts and an upper bound. An approached resolution algorithm is proposed, it uses the principles of the meta-heuristics Large and Variables Neighbourhood Search, and the Depth-bounded Discrepancy Search algorithms. The different algorithms and each improvement are validated on a set of random instance and on real data from the railway junction of Pierrefite-Gonesse. The results are the best knownVALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

Adaptabilité des services techniques dans le modèle à composants

Le développement des applications distribuées, amenées de plus en plus à s'exécuter sur des machines à caractéristiques hétérogènes, tend à se complexifier. Le modèle à composants apporte une réponse à ce problème en favorisant la réutilisabilité du code. Par ailleurs, les services techniques, offerts par les plateformes à composant, allègent le code source et améliorent la qualité de service. Cependant, ces services techniques conçus pour une exécution statique sur des machines serveurs ne s'adaptent pas à d'autres contextes d'exécution. Leur développement sous forme d'objet notoire empêche leur adaptation. De plus, l'ensemble des services techniques fourni par une plateforme est figé. La première contribution de cette thèse consiste à définir un modèle de conception et de développement des services techniques basé sur le modèle à composants Fractal. Ce processus aboutit à la définition de personnalités (P1S) du service répondant chacune à un contexte d'utilisation et à une redéfinition de l'assemblage formé par l'application et ses services techniques. Notre seconde contribution est un service de gestion de l'adaptation des services techniques qui permet de détecter les changements de contexte d'environnement grâce à un moniteur, de localiser les services techniques et d'identifier la personnalité la plus adaptée au nouvel environnement grâce à un annuaire dédié aux services techniques. . Nos propositions, ont été validées à travers la conception et l'implantation d'un service transactionnel multi-personnalités ainsi qu'un prototype implantant le système de gestion qui a permis de montrer la faisabilité d'une telle solutionVALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

Modèle de transactions avancées et modèle à composants

VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

Requêtes dépendantes de la localisation en environnements mobiles (expression, évaluation et optimisation)

Depuis quelques années, l évolution des terminaux nomades et des réseaux mobiles et/ou sans fil favorise le développement de nouveaux services et de nouvelles applications dédiées aux usagers mobiles. Parmi ces applications, nous définissons le concept d applications de proximité. Ces applications s'inscrivent dans un contexte fortement distribué et dynamique où l ensemble de l information disponible est répartie sur les terminaux des différents participants et subit de fréquentes variations dues à la mobilité des participants. Dans cet environnement, les services de localisation actuels présentent d importantes limites. Nous avons donc proposé ISLANDS (Information and Services LocalizAtioN and Discovery Service), un service de localisation adapté à l environnement des applications de proximité, en particulier à la répartition de l information. Ce service ISLANDS repose sur notre modèle d évaluation des requêtes dépendantes de la localisation (LDQ) telles que quel est l arrêt de bus le plus proche de moi ? . Ces requêtes permettent de considérer la mobilité des utilisateurs et en particulier leur localisation géographique. Le modèle d évaluation proposé a été optimisé afin de minimiser les ressources des terminaux nomades et le temps d évaluation. Il repose sur différentes étapes dont l évaluation de la localisation géographique du client qui émet la requête. Pour pallier aux limites des solutions actuelles telles que le GPS, nous avons proposé une solution de localisation optimisée pour les environnements contraints et reposant sur les métadonnées de l environnement. Un prototype d ISLANDS a été implémenté dans le but de valider nos propositions.For a few years, the evolution of handheld devices and wireless and/or mobile networks has implied the development of new services and new applications dedicated to mobile users. Among these applications, we define the proximity applications concept. These applications allow to different users physically close to each other to share and locate available data. These applications are running in a strongly distributed and dynamic context in which, the available information is distributed in different participants terminal and is continually modified due to the participants mobility. In this environment, the current localisation services have severe limits. Thus, we have proposed ISLANDS (Information and Services LocalizAtioN and Discovery Service), a localisation service adapted to the data distribution. This service relies on our evaluation model of location dependent queries (LDQ) such as which is the closest bus stop to me ? . These queries allow to consider the users mobility and especially their geographic localization. The proposed evaluation model has been optimized to minimize the handheld devices resources and the evaluation time. The model relies on several steps : among them, the evaluation of the geographic localization of client. The current solutions such as GPS present different limits, thus, we have proposed a localiszation solution based on metadata environments and optimisated to constrained environements. A prototype of ISLANDS has been implemented to validate our propositions.VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

OPTIMISATION DISCRETE ET PARALLELISME (INTERACTIONS ET APPLICATIONS)

VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF