Les études de statistique descriptive des TIV des chercheurs du laboratoire GRETTIA ont été effectuées depuis les années 2002, à l’occasion de la nouvelle réglementation du TIV net. Ce sujet se trouve dans la thématique Exploitation & Sécurité qui se développe au GRETTIA. Les études sont concentrées surtout sur le TIV net, correspondant à la durée de passage de l’arrière du véhicule précédent à l’avant du véhicule considéré. Trois indicateurs de sécurité sont définis, des seuils sur ces indicateurs délimitant des comportements à risque [91]. Des études sur les différences de comportement selon les conditions météorologiques et dans différents contextes ont aussi été effectuées. Ces études montrent la nécessité d’une connaissance plus fine des situations exogènes et la nécessité de tenir en compte de la diversité des réseaux. C’est la raison pour laquelle une étude approfondie du TIV a été entreprise.
Problématique
1. Face aux nombreux modèles proposés, un classement des modèles est nécessaire pour non seulement suivre l’évolution des propositions mais aussi pour fournir des idées lors des développements et des extensions des modèles probabilistes.
2. La distribution des TIV est un indicateur du comportement de l’ensemble des conduc-teurs qui varie en fonction de différents contextes. Le lien entre la distribution des TIV et les contextes a jusqu’à maintenant été peu étudié, d’une part à cause de la complexité du recueil de données nécessaires dans les conditions intéressées, d’autre part à cause du choix entre une large gamme des modèles probabilistes.
3. Les contextes exogènes ont un impact sur les TIV indépendamment du trafic, mais le trafic lui-même influence l’interaction et les comportements des conducteurs. Par conséquent, le niveau et l’état du trafic sont aussi des contextes à considérer. Dans la littérature, les travaux se sont concentrés principalement sur l’influence du débit sur les distributions de TIV.
4. Un des points faibles limitant les applications de la distribution de TIV est le manque de méthode ou d’approche de validation. Il semble « fragiles » d’utiliser sans valida-tion des régressions ou bien des abaques et cette phase importante de validavalida-tion est souvent oubliée dans les études du TIV.
5. Luttinen a montré aussi l’intérêt de l’étude du modèle de Heidemann ; Athol [1] a étudié les propriétés statistiques des TIV en fonction de la position en peloton ; la méthode d’échantillonnage de Breiman est intéressante, etc. Toutes ces idées initiales sont à étoffer et à approfondir dans la recherche sur les TIV.
Objectifs
Le champ de recherche de la thèse est l’étude statistique et probabiliste du TIV (normal) avec application sur l’autoroute A6 à 3 voies et la route nationale RN118 à 2 voies. Les objectifs sont :
1. Utiliser différentes méthodes d’échantillonnage des TIV pour sélectionner les échan-tillons représentatifs. En suite, élargir les études statistiques des TIV en approfon-dissant les propriétés du seconde ordre pour les échantillons des TIV consécutifs. 2. Analyser le modèle de Heidemann, classer et comparer les modèles probabilistes, ainsi
que les méthodes d’estimation existantes pour les TIV.
3. Développer, proposer et comparer de nouveaux modèles probabilistes pour les TIV. 4. Une question centrale de la thèse est de connaître les distributions des TIV à
diffé-rentes échelles du trafic macroscopique, mésoscopique et microscopique. Les facteurs d’influence doivent être analysés de façon hiérarchique en tenant en compte des effets des conditions exogènes comme la météo et le type de voie.
5. Proposer différentes approches pour la phase de validation des modèles de TIV. Les objectifs sont réalisés en établissant de manière exhaustive les distributions des TIV en fonction des catégories d’analyse disponibles. La modélisation est établie en fonction du débit, du taux d’occupation, de la vitesse moyenne, de la position des véhicules en peloton et de la configuration du trafic en distinguant le type de voie, la condition météorologique, et la période de la journée. Le débit et le taux d’occupation sont agrégés sur 6 minutes. Les vitesses sont regroupées en vitesse moyenne harmonique à chaque pas de 6 minutes.
Au niveau mésoscopique, une étude générale sur le comportement selon les groupes de TIV est réalisée afin de donner une définition « brute » pour le peloton. Elle est nécessaire car aucune définition précise du peloton dans la communauté scientifique ne fait unanimité. Au niveau microscopique, la distribution des TIV est étudiée soit par groupement des valeurs de vitesses instantanées, soit en fonction du TIV précédent, soit par combinaison du TIV et de la vitesse instantanée pour former l’indicateur RHIS.
Les points apportés par la thèse intéressent principalement :
– Les gestionnaires de la route qui veulent plus d’information sur le trafic à partir d’indicateurs simples en vue de mieux réguler le trafic et de mieux gérer la voirie. Rappelons aussi que la réglementation sur le TIV net minimum de 2 secondes sera éclairée par une meilleure connaissance des TIV pratiqués.
– Le conducteur est sensibilisé par les indicateurs de sécurité utilisant des variables microscopiques parmi lesquelles le TIV joue un rôle essentiel.
– D’autre systèmes demandent une connaissance plus fine des TIV, par exemple les modèles de simulation microscopique du trafic (le TIV est une entrée et une sortie du modèle) ou certaines aides à la conduite comme le régulateur d’allure.
Plan
Le document de la thèse est composé de six principaux chapitres :
Dans le premier chapitre, les méthodes d’échantillonnage sont présentées et appliquées aux deux bases de données. Ensuite, les analyses statistiques et les comparaisons des ca-ractéristiques des TIV sont faites.
Le Chapitre 2 traite de la modélisation du TIV. Un état de l’art exhaustif est présenté. Le modèle de Heidemann et le modèle à automates cellulaires sont examinés en privilégiant l’approche probabiliste. Les modèles et les méthodes d’estimation sont ensuite comparés à l’aide d’un ensemble test représentatif de différentes conditions du trafic. La fin du chapitre concerne les développements des nouveaux modèles pour le TIV parmi lesquels le modèle Double Gamma est sélectionné pour être étudié dans les chapitres en raison de sa simplicité. Le Chapitre 3 présente les caractéristiques des modèles choisis, à savoir le modèle gamma-GQM et le modèle Double Gamma, en fonction de leurs paramètres. L’étude de la sensibilité de ces paramètres est réalisée par la méthode du Bootstrap.
Le Chapitre 4 commence par l’étude des effets des variables macroscopiques et des conditions exogènes sur la distribution des TIV. L’étude mène aussi à regarder l’effet du diagramme fondamental empirique sur la distribution des TIV et la sensibilité des paramètres des modèles choisis selon le débit et le taux d’occupation.
Le Chapitre 5 traite de la distribution des TIV à l’échelle mésoscopique et microscopique du trafic. Les échantillons sont classés selon les modalités correspondant à ces échelles.
Le dernier chapitre aborde la validation à partir de différentes approches. Les méthodes principales sont d’une part le glissement des échantillons pour comparer les résultats au sein des échantillons du même site, et d’autre part l’utilisation des échantillons des sites différents.
La thèse comporte aussi des annexes.
Cette thèse a donné lieu à des communications dans les conférences suivantes :
[92] D. H. Ha, M. Aron, and S. Cohen, Variation of the parameters of the Time Headway Models according to Macroscopic Variables, Fundamental Diagram and Exogenous Effets, accepté pour une publication sur le Transportation Reserch Record - revue du 90th Trans-portation Reserch Board, 2011.
[93] D. H. Ha, M. Aron, and S. Cohen, Time Headway Variable and Probabilistic Mo-deling, Traffic Flow Theory Committee, Juillet 2010, Annecy, France, en révision à Trans-portation Research Part C, Octobre 2010.
[94] D. H. Ha, M. Aron, and S. Cohen, Comparison of Time Headway Distribution in different traffic contextes, World Conference of Transportation Research, Juillet 2010, Lisbon, Portugal, Paper Number 1261.
[95] D. H. Ha, M. Aron, and S. Cohen, Exogenous Effects on the Microscopic Distribu-tions, Transportation Reserach Arena, YEAR 2010, Bruxelles, Belgique, Poster.
[96] D. H. Ha, M. Aron, and S. Cohen, Modélisation du Temps Intervéhiculaire sur l’autoroute en France, Séminaire SPI-STIC 2009, Acte N°134/INRETS.