La conception et la mise en œuvre d’une politique globale des transports, dépassant l’approche sectorielle traditionnelle par l’intégration des différents segments de demande de transport, (voyageurs et marchandises en interurbain et en urbain) nécessitent une connaissance approfondie des relations structurelles à l’œuvre dans la formation et l’évolution des différents trafics mais aussi entre le système de transport et les systèmes de production et de localisation des activités. Le rôle non négligeable du transport de marchandises dans le fonctionnement de l’activité économique nationale, en tant qu’élément-clé du développement des aires de marché et d’une couverture spatiale des territoires plus grande et économiquement plus efficace (distribution par des réseaux de plates-formes logistiques de groupage-dégroupage, organisation en hub-and-spoke, logistique des flux tendus ou en juste-à-temps, …) a fait l’objet d’une prise de conscience récente de plus en plus marquée. Les effets externes négatifs du transport de marchandises sur l’environnement naturel mais aussi sur le cadre de vie, en milieu urbain comme en milieu rural, avec notamment les effets de coupure occasionnés par les axes autoroutiers ou la hausse du degré de gravité lors d’accidents impliquant un poids lourd, constituent une autre catégorie de raisons qui génère un intérêt croissant à l’égard du transport de marchandises et de son évolution.
Les interrelations entre le système productif, le système d’organisation spatiale des localisations et le système des transports, exposées en section I, complexifient les prises de décision dans le cadre de la planification à long terme des infrastructures de transport dédiées en partie ou exclusivement au transport de marchandises. Les caractéristiques fondamentales du secteur du transport de marchandises et de son évolution sont moins bien connues par les autorités publiques que celles relatives au transport de personnes. Face aux besoins de compréhension et de prévision de la circulation des marchandises à travers le territoire, l’optique de la modélisation spatiale appliquée des transports de marchandises se présente comme une démarche intéressante au moins à deux points de vue. Le premier est que la construction d’un modèle spatial opérationnel de simulation du fret constitue un outil pouvant être utilisé par différents acteurs économiques ou politiques en tant qu’outil d’aide à la décision en politique des transports par la fourniture de simulations de trafic selon divers scénarios contrastés. Le second est que l’optique de la modélisation appliquée distingue deux types de variables affectant le transport de marchandises : celles sur lesquelles il est possible d’avoir une action à moyen et long terme, comme la réglementation des transports, et celles sur lesquelles il est difficile d’agir, comme la croissance économique, mais dont l’impact est incontournable sur l’évolution des transports et de ce fait avec lesquelles il est indispensable d’envisager les évolutions à venir.
Ainsi, l’élaboration mais aussi l’évaluation économique de projets d’infrastructures, ou des schémas de services en transport à une échelle plus globale, ont nécessairement besoin de prévisions de trafic à moyen ou long terme du fait principalement que l’estimation quantitative du trafic demeure un élément fondamental dans les décisions d’exploitation comme d’investissement.
Si l’estimation de la demande de transport est nécessaire pour mener à bien une politique de transport, la compréhension des outils de modélisation à la base des modèles de prévision ou de simulation utilisés est aussi importante afin de bien interpréter et utiliser les résultats de simulation dans la prise de décision.
Dans un tel contexte, l’optique de la modélisation a été retenue dans le but de comprendre, expliciter et formaliser les mécanismes de formation et d’évolution des transports de marchandises et surtout la répartition spatiale de ces trafics à travers le territoire français. La construction du modèle consiste à représenter une part de la réalité (Bonnafous, 1989) à partir d’un corps d’hypothèses fondé sur l’observation et l’analyse descriptive des relations à l’œuvre dans le domaine des flux spatialisés de marchandises et grâce à des outils de modélisation appropriés à la problématique.
Le modèle développé repose sur des choix d’hypothèses de construction et des choix méthodologiques qui, à l’instar de chaque modèle, en font un outil spécifique qui comporte ses propres atouts et limites. Ce point relatif à la spécificité de chaque modèle de transport souligné par Bart Jourquin est essentiel car il met en avant la multiplicité des approches de modélisation des transports de marchandises en lien direct avec la complexité d’une telle modélisation mais aussi en relation avec les objectifs assignés à l’outil, soit d’explication d’un problème spécifique, soit de simulation de tendances globales, etc. Bart Jourquin montre bien cette complexité à travers un état de l’art des modèles de transport de marchandises (Jourquin, 1996).
Le modèle QuinQuin Fret Multirégional est un modèle d’une part, agrégé et macroscopique traitant de quantités moyennes de transport et non de flux individualisés sur un réseau précis, et d’autre part “ spatialisé ” c’est-à-dire distinguant des origines et des destinations aux flux de marchandises. Le caractère spatialisé du modèle fait qu’il tient compte d’un espace d’action hétérogène composé de différents lieux ayant des caractéristiques socio-économiques et spatiales propres. Enfin, c’est un modèle de simulation du fait que les sorties finales du modèle sont fonctions de liaisons de causalité formalisées permettant de mettre en jeu des hypothèses contrastées sur les variables de sensibilité ou de commande. Le modèle comprend toutefois des éléments de prévision dans le sens où certaines variables intermédiaires sont liées à des prolongements de tendances isolées par une analyse de séries chronologiques.
Le modèle QuinQuin Fret Multirégional permet sous différentes hypothèses de croissance économique et d’aménagement du territoire d’envisager des évolutions possibles des volumes intrarégionaux et interrégionaux de marchandises et de la distribution spatiale de ces volumes entre les différentes régions françaises à un horizon de long terme.
III-1. La problématique du modèle QuinQuin Fret Multirégional
L’élaboration d’un modèle de simulation des transports s’effectue dans le cadre précis fondé sur trois éléments fondamentaux : l’objet d’étude, l’objectif d’un modèle de simulation et la problématique générale de la recherche. La construction d’un modèle spatial du transport de marchandises porte logiquement sur des flux, des volumes ou des trafics, qui se répartissent à travers un espace géographique et économique défini. L’objet d’étude, “ la part de la réalité que le
modèle s’efforce de représenter ” (Bonnafous, 1989), sur lequel et avec lequel le modèle QuinQuin Fret Multirégional est élaboré, est le transport national de marchandises “ spatialisé ”.
Cette “ spatialisation ” est effectuée à l’aide d’un découpage régional de l’espace national, autrement dit l’objet d’étude se divise entre les flux interrégionaux et les flux intrarégionaux de marchandises réalisés avec les différents modes de transport terrestres, pour l’ensemble des catégories de marchandises, et exprimés en tonnes transportées et en tonnes-kilomètres parcourues. L’objectif central du modèle est de fournir des simulations à long terme des transports de marchandises à l’intérieur et entre les différentes régions françaises sous des hypothèses contrastées de croissance économique et d’aménagement du territoire, tout en apportant une meilleure compréhension de l’objet étudié par la formalisation des mécanismes fondamentaux de sa formation et de son évolution.
La problématique générale de ce travail de recherche peut s’exprimer par la question suivante : quels sont les facteurs explicatifs, les mécanismes ou les tendances lourdes à l’œuvre dans la formation et dans l’évolution à long terme des volumes de marchandises transportés sur le territoire national, dans la répartition géographique de ces volumes en différents lieux du territoire, et dans la distribution spatiale des flux d’échange entre lieux d’origine et de destination ?
Cette question se décline selon deux dimensions temporelles. Elle se pose en statique dans un premier temps, avec la recherche des facteurs déterminants des différentiels de volumes de fret générés par les différentes régions au cours d’une année donnée d’une part, et de la structure spatiale des échanges interrégionaux d’autre part. Elle s’inscrit ensuite dans un second temps en dynamique, c’est-à-dire dans une optique de long terme, pour expliciter et formaliser les variations temporelles du fret mais aussi l’évolution de la structure spatiale des échanges.
Cette problématique générale de nature économique intègre également une dimension méthodologique propre à la construction d’un modèle de simulation en économie des transports. La dimension méthodologique de la problématique s’intéresse à l’opérationnalité du modèle qui est déterminée selon Alain Bonnafous (1989) par trois conditions contradictoires : la cohérence, la pertinence et la mesurabilité.
La condition de cohérence du modèle se scinde entre une cohérence interne et une cohérence par rapport à l’objectif du modèle. La cohérence interne renvoie au respect des règles de logique mathématique dans le cas d’un modèle quantitatif. La cohérence d’objectif fait référence à la construction mathématique du modèle qui doit intégrer un nombre d’équations et de facteurs explicatifs suffisants pour rendre compte des mécanismes permettant d’atteindre les objectifs du modèle. La condition de pertinence du modèle concerne la conformité ou l’adéquation du modèle à l’objet étudié par un travail de précision de la qualité de l’approximation réalisée à l’aide d’une représentation formalisée que constitue le modèle. Enfin, pour mesurer la qualité de l’approximation, autrement dit évaluer la pertinence du modèle, le recours à des données statistiques se présente comme la solution la plus courante. Cette condition est celle de la mesurabilité. Elle consiste à fournir une estimation chiffrée des variables et des paramètres décrivant les relations structurelles entre les facteurs explicatifs et l’objet étudié.
L’opérationnalité du modèle repose sur le respect de ces trois conditions autant que possible, c’est-à-dire en faisant face aux difficultés dues aux contradictions existant entre les trois conditions. L’une des difficultés dans le cadre d’un modèle appliqué de transport apparaît notamment entre la cohérence et la mesurabilité du modèle, autrement dit entre la structure théorique du modèle et l’estimation numérique des paramètres des équations à l’aide de données statistiques. Le problème tient souvent à la rareté d’informations disponibles et statistiquement fiables. Les solutions proposées par Alain Bonnafous face à ces contradictions consistent, soit à réduire l’objet ou l’objectif du modèle, soit à procéder à des innovations méthodologiques en transformant, en enrichissant ou en mettant au point de nouvelles méthodes et outils statistiques d’analyse et de modélisation.
Les choix méthodologiques exposés précédemment et les équations structurelles du modèle décrites dans la partie modélisation (cf. chapitre V) tiennent compte de ces différentes conditions et de leur contradiction, en particulier de celle opposant cohérence et mesurabilité.
III-2. L’architecture générale du modèle
Le modèle QuinQuin Fret Multirégional présente une architecture double, c’est-à-dire est composé de deux sous-modèles distincts relatifs chacun à une échelle géographique de transport : l’échelle interrégionale et l’échelle intrarégionale (cf. schéma III-1). Chaque sous-modèle offre une architecture particulière faisant intervenir les mêmes méthodes, dans le cas de la génération des volumes transportés et de la répartition entre les régions émettrices et réceptrices. Le modèle de fret interrégional se distingue par un module de distribution spatiale et par le recours à la méthode des coefficients structurels.
La description plus approfondie du modèle QuinQuin Fret Multirégional sera développée ultérieurement dans la partie modélisation. Auparavant nous exposons la donne statistique à partir de laquelle les relations structurelles du modèle ont pu être calibrées et la mesurabilité du modèle réalisée.
Schéma III-1. Architecture du modèle QuinQuin Fret Multirégional