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MODELISATION,APPROCHE MULTIAGENTETOUTILS DAIDE

ALADECISIONAPPLIQUE SURLESSYSTEMES DUTRAFICROUTIERURBAIN

 

 

 

 

 

 

 


NajiaBOUHA

Laboratoire Image etReconnaissancedeFormes-SystèmesIntelligents etCommunicantsIRF-SIC UniversitéIbnou-Zohr-BP32/S Agadir80000

 

 


 

RésuméLaconception,l’étude etlagestion des systèmes de traficurbainsontdevenuesdeplusenplusdifficilesetcoûteuses carlesconfigurationsexistantes sontmultiplesetcomplexes.Notre objectifdanscet article,est de présenter unétat de l’artsurles techniques  dmodélisation,  à  savoir  la  modélisation macroscopique, microscopique etmésoscopique.Etnousverrons quafin derésoudrelesproblèmes déchelleliés àlespaceet au tempsrencontrésdansles molesprécités,unnouveau modèle nommé hybrideafaitsonapparition.Ce dernierapourobjectif de tirer profit des modèles classiques,en adoptantlemodèle àl’échelle duphénomène étudié.

Le principalobjectif des systèmes de trafic urbainest daméliorer lacirculationet doptimiserlafluiditégrâcdesrègles de fonctionnementet de pilotage. Orlaproblématiqueliéeàla conceptiondessystèmes de pilotageestla maîtrise delacohérence spatiale  et  temporelle  des  décisions,  compte  tenu  des caracristiquesdessystèmespilotésetdeleurenvironnement.La

2ème partie decet article,seraconsacréàl’étudede quelquesoutils daideàla décisionexistants.

D’autre   part,   l’approch basé sur   les   agents   perme de concevoir des modèles de pilotage noncentralisésetauto-organisés permettant ainsi daméliorer laréactivité des systèmes de décision.Unagentest un marielouunlogicielquisoutient un contextedeprisede décisionautonome.Ladernièrepartiede cet articleprésenteralesnotionsetlesconceptsdel’approche multi- agents.

 

 

MOTS-CLES—    traficroutier, modélisation macroscopique, microscopique, mésoscopiqueethybride,systèmecomplexeet intelligenceartificielle,outilsdaideàladécision,système multi- agent.

 

I.  INTRODUCTION

Larouteoccupeuneplaceprivilégiée danslesecteurdu transport,et,joueunlecentraldanslesdéplacements des biens,etdespersonnes.Lorsdesdernresannées,et,ence quiconcerneleréseaugéréparleminisredelEquipement etduTransport, onremarque unefortecroissance dela production duréseauroutier,etlesindicateurs onttous enregistrésdesévolutionsrapidesetimportantes.Leseuildes

40000KmduréseauroutierrevêtuauMarocaétédépassé.

Letransport routierassureplusde70%dutraficde marchandises(horsphosphates transportés  exclusivementpar voieferrée),et95%dutraficvoyageurs disponibles. Par ailleurs,le  parc  des  véhiculesen  circulationséve  à  2,5

Millionsde véhicules.


 

Unsystèmedutraficroutierurbainestcomposéd'unréseau, derèglesdefonctionnement, d'unsystèmedegestionetde contrôle,etd'entitésempruntantleréseau.Commelemontre lafigure

Afindaméliorerlaperformance desSystèmesduTrafic Routier,ilestnécessairedecomprendreleurfonctionnement, et  surtout  lensemble  des  règles  de  fonctionnement.  Les usagers  et  les  services  techniques  nont  pas  les  mêmes objectifs:

-Encequiconcernelesusagers,leursobjectifssontde:

choisir  la  directionaux  carrefours,  minimiser  le  temps  de parcours,réduireletempsd'attenteauxcarrefours,minimiser lecoût,etquelquesfoisprendrelepluscourt chemin pour arriverà leursdestinations.

 

-Concernant lesservicestechniques desagglomérations, il s'agitdemaintenir unevitessemoyenne découlement raisonnable, deminimiserlasaturation,letempsdattente aux carrefours,etassurerla sécurité…

 

Laconnaissancedutraficestunélémentessentiel entemps

réelpourlexploitation duréseauroutier(etnotamment pour alimenter lessystèmes daideàlagestion dutrafic)commeen temps  différé  pour   éclairer   les   politiques  publiques,  et disposer destatistiques surlesecteur.Citonscommeexemple l’utilisationdesdonnéesdetrafic 

Etdepuis quelques années,letraficroutierattiretout particulièrement   lattentiondelopinionpublique.Avecla montéeenpuissancedespréoccupationsenvironnementaleset devantlurgencedelasituation,lacongestion routièreestde moins enmoinsacceptéeparlesparties prenantes du phénomèneetnotammentparlesusagers.

 

Aujourdhui, lesvoiesrapidesurbainesdesprincipales agglomérations connaissentunecongestionimportanteet grandissante. Celareprésentedenombreusesheuresperdues parlesusagersmaisaussidespollutions supplémentaires de diversesnatures. Celaadoncuncoûttanconomique quenvironnemental.

 

Afindaméliorerlesconditions detraficsanspourautant élargirlesvoiesexistantes, lesgestionnaires deréseauxfont désormais lusagededispositifs derégulationlimagedela régulationdaccèsoudelarégulationdynamiquedesvitesses.

 

Maisaujourd’hui,lesexploitantssetournentégalementvers denouvelles solutions quirendentlescouplesvéhicules- conducteurs, véritablesacteursdessystèmesderégulation.En effet,avecledéveloppement fulgurantdestechnologiesde linformationetdelacommunication lorsdesdernres décennies,lavenirdelautomobilesembleétroitement liéà l’utilisationdsystèmesinnovantspouvantpermettreentre autres,dagirsurlecomportement deconduite.Nousparlons alorsdesystèmesdetransportintelligents (aussidénommés ITSpourIntelligentTransportSystems)[4].

 

Afindaiderlesexploitantsdansleurtâchedegestiondu traficetd’informationdesusagers,uncertainnombredoutils

ontédéveloppés,dontlesoutilsde simulationdynamiquedu trafic.Cesdernierspermettentdévaluerlimpactd’uneaction dexploitatio surlesconditionsdecirculation,etainside mettreen placedesstratégiesefficacesdegestiondutrafic.Ce sont  donc   des   outils  daide  à   la   décision,  mais  aussi dévaluationdesactionsde gestiondutrafic.

 

Cesoutilsdesimulation dynamique dutraficreposentsur desmodèlesdontlobjectif estdedécrirelecomportement du traficsurleréseau.Ondistinguegénéralement deuxgrandes famillesdemodèles:lesmodèlesmacroscopiques, dont lobjectif  est  de  représenter  de  façon  globale  le  flux  de véhiculedansunréseauautoroutier,alorsqueles   modèles microscopiques permetten dedécrireplusfinementle comportementdes véhiculesdansunréseauroutier.

 

Ilexisteégalement unautretypedemodèles:lesmodèles mésoscopiques  Cesmodèles   utilisent lesvéhiculesmaisles considèrentsousformedepaquets.Leursmouvements (les changements defile...)sontrégispardesmodèles macroscopiques. Ilss'appliquenttrèsbienlorsdesétudes économiquesoudesétudesdemotifsdedéplacements[3].

 

Laprincipale difficultérencontrée danslamodélisation du traficestliéeauxproblèmesdéchelle. Eneffet,sinous considèrons unréseauurbain,ilestgénéralement constituéde voiesrapides,nécessitantunemodélisationmacroscopique et des  carrefourqui  requrent  une  représentation microscopique.Lesprobmesdéchelle sontliésàlespaceet autemps.Ilspeuventêtreillustréssimplement enconsidérant ungrandréseau routierdans lequellafluidité dutraficettrès diversementreprésentéesuivantles  partiesconsidérées.En effet,untronçon deroutedegrandelongueur peutêtreenétat congestionné  avec  des  temps  de  parcours  se  mesurant  en heuresalorsqu’unautretronçonderoutedefaiblelongueur estdans unétatfluide caracrisépardestempsdeparcoursse mesurantensecondes.Cettesituation nepeutêtrereprésentée efficacemenlaidedesmodèlescitésprécédemment[2].

 

Pourrésoudrecesprobmes déchelles etcorrigerles insuffisancesdesmodèlesdetrafic, unenouvellecommunaudechercheurs sestinressée àunautreconceptde modélisationdithybride.Cetteapprocheutiliseconjointement lesdeuxmodèlesmacroscopiquesetmicroscopiques[2].

 

Lapprochehybridesinspire desétudesmenéessurlesgaz. Eneffet,ungazpeutêtrereprésenauniveaumicroscopique snouvoulonstraiterles  interactionsentreles  mocules (étudedesphénomènes locaux)etilpeugalementêtretraité au  niveau  macroscopiquesi  nous  voulonsdécrire  son  état global(étudedesphénomènesglobaux)[5].

 

Dans  le  cadre  de  cet  articlenous  présenteronsdans  la session 2,composé dequatreparties,  unétatdelartsurles techniquesdemodélisation. Etnousdéfinironsplus précisémentleproblème déchellesetanalyserons laréponse apportéeparlesmodèlesclassiques.Nousverronsalors quela modélisationhybrideestunesolution permettantdétendre les possibilitésapplicativesdecesmodèles.

 

Danslasession 3,noustraiterons lessystèmes daideàla décision;  ce  sont  des  modèles  de  pilotage  et  nous  nous concentrerons essentiellementsurlesmodèlesbaséssurune approcheorientéeagent.

Finalement, lasession4présentera lesnotionsetles concepts delapprochemulti-agent.Nousparleronsde certainesméthodologies génériques.Quelquesoutilset plateformesserontégalementprésentés.


 

 

 

 

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Etdepuis quelques années,letraficroutierattiretout particulièrement   lattentiondelopinionpublique.Avecla montéeenpuissancedespréoccupationsenvironnementaleset devantlurgencedelasituation,lacongestion routièreestde moins enmoinsacceptéeparlesparties prenantes du phénomèneetnotammentparlesusagers.

 

Aujourdhui, lesvoiesrapidesurbainesdesprincipales agglomérations connaissentunecongestionimportanteet grandissante. Celareprésentedenombreusesheuresperdues parlesusagersmaisaussidespollutions supplémentaires de diversesnatures. Celaadoncuncoûttanconomique quenvironnemental.

 

Afindaméliorerlesconditions detraficsanspourautant élargirlesvoiesexistantes, lesgestionnaires deréseauxfont désormais lusagededispositifs derégulationlimagedela régulationdaccèsoudelarégulationdynamiquedesvitesses.

 

Maisaujourd’hui,lesexploitantssetournentégalementvers denouvelles solutions quirendentlescouplesvéhicules- conducteurs, véritablesacteursdessystèmesderégulation.En effet,avecledéveloppement fulgurantdestechnologiesde linformationetdelacommunication lorsdesdernres décennies,lavenirdelautomobilesembleétroitement liéà l’utilisationdsystèmesinnovantspouvantpermettreentre autres,dagirsurlecomportement deconduite.Nousparlons alorsdesystèmesdetransportintelligents (aussidénommés ITSpourIntelligentTransportSystems)[4].

 

Afindaiderlesexploitantsdansleurtâchedegestiondu traficetd’informationdesusagers,uncertainnombredoutils ontédéveloppés,dontlesoutilsde simulationdynamiquedu trafic.Cesdernierspermettentdévaluerlimpactd’uneaction dexploitatio surlesconditionsdecirculation,etainside mettreen placedesstratégiesefficacesdegestiondutrafic.Ce sont  donc   des   outils  daide  à   la   décision,  mais  aussi dévaluationdesactionsde gestiondutrafic.

 

Cesoutilsdesimulation dynamique dutraficreposentsur desmodèlesdontlobjectif estdedécrirelecomportement du traficsurleréseau.Ondistinguegénéralement deuxgrandes famillesdemodèles:lesmodèlesmacroscopiques, dont lobjectif  est  de  représenter  de  façon  globale  le  flux  de


 

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véhiculedansunréseauautoroutier,alorsqueles   modèles microscopiques permetten dedécrireplusfinementle comportementdes véhiculesdansunréseauroutier.

 

Ilexisteégalement unautretypedemodèles:lesmodèles mésoscopiques  Cesmodèles   utilisent lesvéhiculesmaisles considèrentsousformedepaquets.Leursmouvements (les changements defile...)sontrégispardesmodèles macroscopiques. Ilss'appliquenttrèsbienlorsdesétudes économiquesoudesétudesdemotifsdedéplacements[3].

 

Laprincipale difficultérencontrée danslamodélisation du traficestliéeauxproblèmesdéchelle. Eneffet,sinous considèrons unréseauurbain,ilestgénéralement constituéde voiesrapides,nécessitantunemodélisationmacroscopique et des  carrefourqui  requrent  une  représentation microscopique.Lesprobmesdéchelle sontliésàlespaceet autemps.Ilspeuventêtreillustréssimplement enconsidérant ungrandréseau routierdans lequellafluidité dutraficettrès diversementreprésentéesuivantles  partiesconsidérées.En effet,untronçon deroutedegrandelongueur peutêtreenétat congestionné  avec  des  temps  de  parcours  se  mesurant  en heuresalorsqu’unautretronçonderoutedefaiblelongueur estdans unétatfluide caracrisépardestempsdeparcoursse mesurantensecondes.Cettesituation nepeutêtrereprésentée efficacemenlaidedesmodèlescitésprécédemment[2].

 

Pourrésoudrecesprobmes déchelles etcorrigerles insuffisancesdesmodèlesdetrafic, unenouvellecommunaudechercheurs sestinressée àunautreconceptde modélisationdithybride.Cetteapprocheutiliseconjointement lesdeuxmodèlesmacroscopiquesetmicroscopiques[2].

 

Lapprochehybridesinspire desétudesmenéessurlesgaz. Eneffet,ungazpeutêtrereprésenauniveaumicroscopique snouvoulonstraiterles  interactionsentreles  mocules (étudedesphénomènes locaux)etilpeugalementêtretraité au  niveau  macroscopiquesi  nous  voulonsdécrire  son  état global(étudedesphénomènesglobaux)[5].

 

Dans  le  cadre  de  cet  articlenous  présenteronsdans  la session 2,composé dequatreparties,  unétatdelartsurles techniquesdemodélisation. Etnousdéfinironsplus précisémentleproblème déchellesetanalyserons laréponse apportéeparlesmodèlesclassiques.Nousverronsalors quela modélisationhybrideestunesolution permettantdétendre les possibilitésapplicativesdecesmodèles.

 

Danslasession 3,noustraiterons lessystèmes daideàla décision;  ce  sont  des  modèles  de  pilotage  et  nous  nous concentrerons essentiellementsurlesmodèlesbaséssurune approcheorientéeagent.

Finalement, lasession4présentera lesnotionsetles concepts delapprochemulti-agent.Nousparleronsde certainesméthodologies génériques.Quelquesoutilset plateformesserontégalementprésentés.

Afindaméliorerlaperformance desSystèmesduTrafic Routier,ilestnécessairedecomprendreleurfonctionnement, et  surtout  lensemble  des  règles  de  fonctionnement.  Les usagers  et  les  services  techniques  nont  pas  les  mêmes objectifs:

-Encequiconcernelesusagers,leursobjectifssontde:

choisir  la  directionaux  carrefours,  minimiser  le  temps  de parcours,réduireletempsd'attenteauxcarrefours,minimiser lecoût,etquelquesfoisprendrelepluscourt chemin pour arriverà leursdestinations.

 

-Concernant lesservicestechniques desagglomérations, il s'agitdemaintenir unevitessemoyenne découlement raisonnable, deminimiserlasaturation,letempsdattente aux carrefours,etassurerla sécurité…

 

Laconnaissancedutraficestunélémentessentiel entemps réelpourlexploitation duréseauroutier(etnotamment pour alimenter lessystèmes daideàlagestion dutrafic)commeen temps  différé  pour   éclairer   les   politiques  publiques,  et disposer destatistiques surlesecteur.Citonscommeexemple l’utilisationdesdonnéesdetrafic:

MODELISATION,APPROCHE MULTIAGENTETOUTILS DAIDE

ALADECISIONAPPLIQUE SURLESSYSTEMES DUTRAFICROUTIERURBAIN

 

 

NajiaBOUHA

Laboratoire Image etReconnaissancedeFormes-SystèmesIntelligents etCommunicantsIRF-SIC UniversitéIbnou-Zohr-BP32/S Agadir80000

 

 


 

RésuméLaconception,l’étude etlagestion des systèmes de traficurbainsontdevenuesdeplusenplusdifficilesetcoûteuses carlesconfigurationsexistantes sontmultiplesetcomplexes.Notre objectifdanscet article,est de présenter unétat de l’artsurles techniques  dmodélisation,  à  savoir  la  modélisation macroscopique, microscopique etmésoscopique.Etnousverrons quafin derésoudrelesproblèmes déchelleliés àlespaceet au tempsrencontrésdansles molesprécités,unnouveau modèle nommé hybrideafaitsonapparition.Ce dernierapourobjectif de tirer profit des modèles classiques,en adoptantlemodèle àl’échelle duphénomène étudié.

Le principalobjectif des systèmes de trafic urbainest daméliorer lacirculationet doptimiserlafluiditégrâcdesrègles de fonctionnementet de pilotage. Orlaproblématiqueliéeàla conceptiondessystèmes de pilotageestla maîtrise delacohérence spatiale  et  temporelle  des  décisions,  compte  tenu  des caracristiquesdessystèmespilotésetdeleurenvironnement.La

2ème partie decet article,seraconsacréàl’étudede quelquesoutils daideàla décisionexistants.

D’autre   part,   l’approch basé sur   les   agents   perme de concevoir des modèles de pilotage noncentralisésetauto-organisés permettant ainsi daméliorer laréactivité des systèmes de décision.Unagentest un marielouunlogicielquisoutient un contextedeprisede décisionautonome.Ladernièrepartiede cet articleprésenteralesnotionsetlesconceptsdel’approche multi- agents.

 

 

MOTS-CLES—    traficroutier, modélisation macroscopique, microscopique, mésoscopiqueethybride,systèmecomplexeet intelligenceartificielle,outilsdaideàladécision,système multi- agent.

 

I.  INTRODUCTION

Larouteoccupeuneplaceprivilégiée danslesecteurdu transport,et,joueunlecentraldanslesdéplacements des biens,etdespersonnes.Lorsdesdernresannées,et,ence quiconcerneleréseaugéréparleminisredelEquipement etduTransport, onremarque unefortecroissance dela production duréseauroutier,etlesindicateurs onttous enregistrésdesévolutionsrapidesetimportantes.Leseuildes

40000KmduréseauroutierrevêtuauMarocaétédépassé.

Letransport routierassureplusde70%dutraficde marchandises(horsphosphates transportés  exclusivementpar voieferrée),et95%dutraficvoyageurs disponibles. Par ailleurs,le  parc  des  véhiculesen  circulationséve  à  2,5

Millionsde véhicules.


 

Unsystèmedutraficroutierurbainestcomposéd'unréseau, derèglesdefonctionnement, d'unsystèmedegestionetde contrôle,etd'entitésempruntantleréseau.Commelemontre lafigure