Tout savoir sur la modélisation des transports

De nos jours, les urbanistes et planificateurs de trafic doivent trouver un équilibre entre différentes demandes concurrentes. La transition vers un écosystème de mobilité plus durable est plus urgente que jamais pour relever les défis, tels que le changement climatique et l’urbanisation croissante, ainsi que pour former des environnements vivables. En même temps, la demande de mobilité et de moyens de transport facilement accessibles ne cesser d’augmenter.  Tout le monde souhaite un transport sûr, accessible, rapide et confortable. Les planificateurs sont donc chargés de trouver des solutions de transport fiables, qui soient abordables, efficaces et équitables. 

Dans la planification des transports et le développement de systèmes de mobilité avancés, il est crucial d’établir des prévisions des comportements et de la demande en matière de déplacement. Ce n’est qu’en faisant l’estimation de comment et où les déplacements seront effectués au cours des années à venir, que vous pourrez prendre les bonnes décisions pour un système de mobilité futur. La modélisation et la simulation du flux de trafic permet aux planificateurs de comprendre les problèmes actuels dans leur système de transport, d’identifier les opportunités ainsi que de prévoir et de mesurer les effets de la planification de développements. Tout cela sert de base pour prendre des décisions fondées et établir la bonne structure pour l’avenir du transport. 

Qu’est-ce que la modélisation des transports ? 

Un modèle de transport est une réplique numérique détaillée du système réel et complexe des transports et de l’aménagement du territoire. Il représente les nombreux choix complexes de déplacement des usagers, leurs schémas de mouvement et, par conséquent, le niveau de demande de déplacement, ainsi que les capacités du réseau des systèmes de transport.  

La modélisation des transports ne se limite pas à la circulation des voitures, elle est multimodale. Tous les modes de transport et leurs interactions peuvent être modélisés, notamment les vélos, les piétons, les transports en commun, les nouveaux modes de micro-mobilité et même le trafic aérien. Les modèles de transport sont une sorte de terrain de jeu numérique permettant d’évaluer l’impact de différentes options de transport et aménagement du territoire, ainsi que d’identifier comment le système de transport est susceptible de fonctionner dans le futur. La modélisation des transports est donc un puissant outil pour l’analyse de situations hypothétiques fiables pour l’urbanisme et les transports, ainsi que pour la planification de scénarios.  

Quel est l’objectif d’un modèle de transport ? 

Les modèles de transport sont le fondement de la planification des transports et du trafic routier. Les systèmes de transport impliquent de nombreux composants et intervenants, qui ont chacun leurs propres perspectives et intérêts. De plus, le transport est étroitement lié à de nombreux autres aspects de la société. Par conséquent, la planification des transports ne cherche généralement pas à trouver « LA solution optimale », mais prend en compte tout un ensemble de mesures possibles, politiques et conditions externes, puis suggèrent des actions adaptées pour la prise de décision au niveau politique et commercial.  C’est ce que l’on appelle l’analyse de situations hypothétiques ou l’analyse de scénarios. 

Les outils de modélisation des transports permettent aux experts en modélisation de développer rapidement différents scénarios pour un réseau de transport et de les tester sous un ensemble de conditions démographiques ou économiques supposées à venir. 

La question de l’endroit où vivront et travailleront les personnes à l’avenir, et comment et où elles se déplaceront est cruciale pour planifier des infrastructures et des services de transport ainsi que pour créer un système de mobilité à l’épreuve du temps. Les modèles de demande de déplacement représentent tous les processus décisionnels relatifs au transport, qui engendrent le mouvement des personnes. Un modèle permet de créer des scénarios futurs pour la croissance de la population, l’aménagement du territoire, les réseaux de transport et le comportement en matière de mobilité afin d’évaluer l’impact de ces changements. Cela permet aux planificateurs de déterminer si une nouvelle voie de circulation est nécessaire, comment le réseau de transports en commun doit être développé pour répondre à la demande, où mettre en place des nouvelles gares routières ou des plateformes de logistique, ou comment le comportement des usagers en matière de mobilité changera avec des véhicules autonomes.  

La modélisation des transports permet aux planificateurs de :  

• Développer des stratégies et des solutions de transport de pointe et à l’épreuve du temps  

• Mener des analyses du trafic et établir des prévisions 

• Planifier des services de transport en commun  

• Établir une structure pour s’adapter aux nouveaux services de mobilité, comme la conduite autonome 

Quels sont les cas d’utilisation de la modélisation des transports ? 

Les modèles de transport sont utilisés pour une grande variété d’applications. En voici quelques exemples :    

Plans directeurs et planification des infrastructures de transport  

De nos jours, les villes et les organismes chargés du transport font face à la difficulté de créer une infrastructure de mobilité pouvant satisfaire à tous les besoins, non seulement en matière de déplacement efficace des personnes et des marchandises, mais aussi en ce qui concerne les objectifs de planification tels que la sécurité et le développement durable.  La modélisation des transports aide à planifier et à concevoir une nouvelle infrastructure tout en tenant compte des futurs développements et en les rendant facilement adaptables aux fluctuations des conditions démographiques, économiques ou spatiales.  

La modélisation des transports aide dans les domaines suivants :  

• Planification et conception de nouvelles infrastructures  

• Développement à long terme des infrastructures de transport conformément aux prévisions démographiques et aux développements de l’aménagement du territoire  

• Accessibilité à différents services et par différents modes 

Planification du transport en commun et ferroviaire  

Comment développer le réseau de transports en commun ? Où une nouvelle ligne de bus peut-elle être utile ? Quels endroits ont besoin de nouveaux arrêts ? Quelle fréquence répond à la demande et crée une offre attrayante ? La modélisation des transports procure une représentation détaillée de tous les modes de transport en commun, comme le bus, le tramway, le métro, le taxi, le RER et le train. Elle permet aux planificateurs de créer des services de transports en commun fiables, qui répondent de façon optimale aux besoins des passagers et assurer des opérations efficaces. 

Les modèle de transport aident dans les domaines suivants : 

• Développement de lignes et horaires pour les années à venir (1, 5, 10 ans)  

• Planification des flottes (approvisionnement en véhicules à long terme), allocation de véhicules  

• Planification pour le service de bus électriques  

• Planification des services 

• Appels d’offres de sous-réseaux dans les organismes de transports publics  

• Allocation de revenus et subventions aux opérateurs par les organismes  

• Évaluation des structures de billets  

• Analyse du nombre de passagers 

• Analyse d’équité des utilisateurs  

Développement de politiques et réglementations en matière de transport  

Les modèles de transport constituent une base importante pour la définition de conditions de structure et de réglementations en politique de transport. Par exemple, dans l’introduction de zones à faibles émissions ou d’autres réglementations relatives au trafic, ou comme base pour la gestion efficace de la circulation. 

Planification de la nouvelle mobilité 

L’avenir de la mobilité s’oriente vers les véhicules électriques et autonomes.  De plus, le partage de trajets et de véhicules prend de plus en plus d’importance. Les planificateurs de transport doivent s’adapter à ces nouveaux services de mobilité et effectuer les modifications nécessaires pour répondre aux besoins de leur communauté. Comment planifier de façon stratégique l’infrastructure de recharge pour la mobilité électrique ? Quel impact auront les véhicules autonomes sur le flux de trafic et la capacité des routes ? Comment planifier les services à la demande et de partage de façon à enrichir les services de transport en commun déjà existants ? La modélisation des transports est indispensable pour établir le bon cap pour un écosystème de mobilité axée sur le futur. 

Quelle est la procédure de développement, maintenance et application d’un modèle de transport ?

Pour la planification stratégique des transports, il existe une distinction relativement claire entre le développement et l’application d’un modèle. Le développement de modèle est le processus visant à confectionner un modèle de base qui reproduit la mobilité dans les régions faisant l'objet d'une planification à un moment donné (l’année de référence). Ce modèle est créé à partir de diverses sources de données, qui doivent toutes être associées à l’année de référence. En ajustant différents paramètres et autres données, le modèle est calibré pour s’adapter aux chiffres de trafic et données de sondage diverses (comme le nombre de véhicules, la montée de passagers dans le transport en commun, la répartition des distances de trajet), qui sont également recueillis pour le modèle de base. En raison de ces exigences de données et de calibrage, l’année de référence du modèle est souvent une année antérieure à celle du développement du modèle. 

Après le calibrage et l’approbation, ce modèle (d’année) de référence peut être utilisé dans de nombreuses applications différentes pour développer des projets et tester des scénarios. Ce modèle peut ensuite être remis à différents organismes ou consultants pour leurs études de projets. 

Comme le système de transport évolue avec le temps, le modèle de référence doit également être soumis à une maintenance et mis à jour pour rester représentatif de la région modélisée. Les modifications importantes impliquent généralement aussi un recalibrage. La fréquence de ces mises à jour dépend de l’envergure des changements en matière de mobilité dans la région, ainsi que du calendrier et du budget du projet.   

Que sont les modèles macroscopiques, mésoscopiques et microscopiques ? 

Ces trois termes font référence au niveau de détail de modélisation, en particulier, du trafic routier. Dans les modèles macroscopiques, le trafic est modélisé avec un modèle de débit semblable aux fluides, générant des résultats, par exemple, sous des volumes fractionnés sur les liaisons et les virages. Les modèles macroscopiques peuvent être utilisés pour évaluer le trafic sur des réseaux à grande échelle, au détriment du détail de simulation. À l’inverse, les modèles de simulation microscopiques procurent une simulation détaillée de véhicules individuels, avec leurs accélérations, décélérations et mouvements précis le long des liaisons et à travers les intersections. Le résultat des modèles microscopiques sont donc des trajectoires détaillées de véhicules individuels. Les exigences informatiques plus élevées les rendent moins applicables aux réseaux à grande échelle.  Les modèles mésoscopiques (ou modèles d’attribution basés sur la simulation) combinent des aspects des deux modèles précédents, en simulant le trafic dans des réseaux à grande échelle à travers des modèles simplifiés de déplacement des véhicules qui omettent des aspects tels que l’accélération ou la décélération. Les modèles mésoscopiques fournissent assez de détail pour l’évaluation de mesures de gestion du trafic, etc. tout en étant applicables à des réseaux à grande échelle. 

Quelles méthodes sont utilisées pour la modélisation des transports ? 

En fonction du niveau nécessaire de détail et de précision, de la période des prévisions, des données d’entrée disponibles, des ressources et des connaissances en la matière, différentes approches mathématiques peuvent être utilisées. Une méthodologie agrégée, appelée « modèle à 4 étapes » ou « modèle basé sur les trajets », a été la plus utilisée de tout temps. Récemment, des approches désagrégées détaillées, dites « modèles basés sur l’activité » ou « modèles basés sur l’agent » (ABM), ont été mises en œuvre à de nombreux endroits. Ces deux approches et d’autres types de modèles sont décrits ci-après : 

Le processus classique de modélisation de la demande de déplacement à quatre étapes 

Le processus à quatre étapes est une méthodologie établie pour la modélisation de la demande de déplacement au niveau urbain, régional et national. Le modèle agrégé de planification des transports comprend quatre étapes liées aux choix de déplacement. 

1. Génération du trafic : combien de trajets sont générés ? 

La première étape du processus de planification des transports traite de la question du nombre de trajets au départ ou à destination d’une zone d’analyse des déplacements (ZAD) particulière.  Les ZAD sont des quartiers dans la région modélisée et servent d’origine ou de destination pour les trajets. Les ZAD sont également codées avec des données d’aménagement du territoire, comme le nombre de foyers et le taux d’emploi pour comprendre la demande de déplacement.  Les trajets générés sont liés à différents objectifs de déplacement, par exemple le travail, les courses ou les loisirs. La production et l’attraction des trajets sont déterminées par ce que l’on appelle les taux de trajets, des moyennes basées sur le nombre de personnes dans les foyers ou le nombre de véhicules disponibles. 

Parfois, des ZAD dédiées sont intégrées au modèle pour représenter des installations comme des aéroports ou des usines de grande taille, comprenant des caractéristiques spéciales de production et d’attraction des trajets.   

Le résultat de l’étape de génération du trafic est un ensemble de valeurs de production et d’attraction associées à chaque zone.  

2. Répartition du trafic : où vont les trajets ? 

Le choix de la destination est le deuxième composant de la planification des transports à quatre étapes. L’étape de répartition du trafic met en correspondance les origines des trajets avec les destinations. Cela consiste à soupeser l’attrait de la destination potentiel et l’effort nécessaire pour y arriver, comme la distance, le temps de trajet et les péages/coûts. L’approche mathématique la plus courante pour cette étape est le « modèle de gravité », qui emprunte sa structure mathématique à la physique de la gravité : 

La formule de la gravité est appliquée à chaque paire de ZAD. Ainsi, la demande d’origine d’une ZAD est répartie entre plusieurs zones de destination. Le résultat de la procédure de répartition du trafic est une matrice contenant des nombres fractionnés de trajets entre les paires de zones (O-D). La diagonale de la matrice contient des trajets « interzones », qui ne sont souvent pas pris en compte dans le modèle, mais ajoutés par l’intermédiaire d’un processus distinct. En fonction de la segmentation du modèle, plusieurs matrices de répartition peuvent être générées, par exemple par objectif de trajet ou revenus des foyers. 

3. Choix du mode : quel mode de déplacement est utilisé pour chaque trajet ? 

Lors de la troisième étape, les trajets entre les ZAD sont attribués à différents modes de transport. Le mode de transport utilisé dépend des préférences des usagers et des aspects de leur foyer ou de la personne, la possession d’une voiture par exemple. D’autres facteurs comme le temps de trajet, les coûts, la disponibilité de parking et le nombre de correspondances dans les transports en commun, ont une influence supplémentaire sur la répartition modale. Ces variables et paramètres sont généralement intégrés à un modèle de répartition du trafic pour calculer la répartition de la demande parmi les différents modes. 

À l’issue de la procédure du choix du mode, les matrices de trajets déduites de l’étape de répartition sont affinées davantage en matrices de trajets par mode. 

4. Attribution : quel est l’itinéraire pour chaque trajet ?  

Lors de l’étape d’attribution, les trajets entre une origine et une destination à l’aide d’un mode particulier sont « attribués » à une voie spécifique. Cela signifie que les matrices de trajets des étapes précédentes sont utilisées comme base pour attribuer des flux d’itinéraires au réseau de transport actuel. Des volumes de trafic sont générés pour des segments routiers (ou des liaisons) et des charges de véhicules de transport en commun, et souvent analysés en conséquence. 

Les procédures d’attribution de réseau varient selon le type de mode de transport : 

Attribution de trafic routier 

Pour le trafic routier effectué par les voitures, les poids lourds, etc. qui sont restreints par la capacité des routes, des procédures d’attribution de réseau à équilibre itératif sont appliquées. Dans ces procédures, la répartition du trafic sur différents itinéraires est déterminée par l’observation du fait que les vitesses de déplacement réelles sur les routes diminuent avec la quantité de trafic sur la route par rapport à la capacité (niveau de saturation). Cela est exprimé par des fonctions de volume-retard (ou fonction de restriction-capacité). Avec l’augmentation de la charge de trafic et la réduction des vitesses de déplacement sur les routes principales, les usagers optent pour des itinéraires secondaires plus rapides. 

 Les procédures d’attribution échangent de manière itérative des fractions de demande de déplacement entre différents itinéraires, jusqu’à ce que tous les itinéraires attribués à chaque paire de zones origine-destination offrent le même temps de trajet (ou coût généralisé) ou un temps très semblable. Cet équilibrage est effectué pour toutes les paires à la fois, convergeant vers un état d’équilibre sur l’ensemble du réseau, appelé l’équilibre de Wardrop. En raison du grand nombre d’itinéraires pris en compte, l’équilibre n’est jamais obtenu avec exactitude. Une mesure d’écart est utilisée pour indiquer le niveau de convergence atteint lors du processus d’attribution. Une bonne convergence du modèle de base est essentielle pour la planification des transports, car avec une mauvaise convergence, il est impossible de faire la distinction entre les effets des scénarios et les artefacts/bruits d’attribution dans les applications ultérieures du modèle. 

Attribution des transports en commun 

Le processus d’attribution des trajets en transport en commun fonctionne différemment de celui des routes.  Les réseaux de transport en commun comprennent différentes lignes de transit avec des fréquences de service spécifiques et des temps d’attente possibles aux arrêts. Le réseau de transport en commun n’est accessible qu’à des arrêts spécifiques. Par conséquent, une entrée et une sortie (généralement à pied) sont nécessaires. Certaines paires de zones origine-destination peuvent ne pas offrir de liaison directe et peuvent donc nécessiter une ou plusieurs correspondances. De plus, le prix des billets est aussi pris en compte dans le choix d’itinéraire. 

Les facteurs qui influencent l’expérience des voyageurs sont nombreux : temps de trajet, nombres de correspondances, temps d’attente, ou temps d’entrée et de sortie. Au sein d’une attribution de transport en commun, ces facteurs sont pris en compte dans un modèle de choix. 

Diverses alternatives de liaisons de trajets sont déduites d’après le réseau de transport en commun et les horaires. Les trajets sont ensuite répartis entre ces alternatives selon les préférences des usagers, et de la ligne du réseau de transport en commun, de l’arrêt, ainsi que des montées dans les véhicules et des volumes en résultant disponibles pour l’analyse. 

Modes actifs / attribution de vélos 

Bien que les modes de transport actifs, comme les vélos, empruntent souvent les mêmes infrastructures routières que les voitures, le choix d’itinéraire des cyclistes est influencé par d’autres facteurs que celui des conducteurs.  Les vitesses de déplacement des vélos ne sont pas dues à l’effet de capacité, comme les vitesses de déplacement des voitures. Les cyclistes sont plutôt sensibles à des caractéristiques comme les pentes, le revêtement, les feux de signalisation, la signalisation, etc. Par conséquent, des modèles de choix reflétant ces aspects sont appliqués pour attribuer un déplacement en mode actif à différentes alternatives d’itinéraires. 

Modèles désagrégés basés sur l’activité / basés sur l’agent (ABM) 

Contrairement aux modèles agrégés basés sur les trajets, les modèles désagrégés modélisent des personnes et/ou des foyers individuellement, et souvent avec des endroits plus précis de logement et d’activité. Comme des données individuelles ne sont pas disponibles pour l’ensemble de la population, une « population synthétique » de foyers et de personnes est générée à partir de données statistiques et de distributions de variables clés, comme le revenu des foyers et l’âge des personnes.  

La structure générale de modèle de choix appliquée dans le modèle basé sur l’activité est très flexible. Les attributs de personne et de foyer associés à chaque individu, ainsi que leurs décisions précédentes, peuvent être pris en compte dans chaque étape de choix qui suit. Cela donne une représentation plus réaliste de leur mobilité en matière de déplacement pendant la journée de simulation, car des variables de contexte de foyer (p. ex. utilisation de voiture familiale), des décisions à long terme (p. ex. possession d’une voiture) et des variables de type de trajet (p. ex. au travail en voiture) peuvent être utilisées pour estimer avec plus de précision les décisions concernant les déplacements.  La compréhension du temps et de l’espace est généralement aussi plus précise, ce qui augmente l’exactitude de l’estimation des déplacements avec péages/tarifs et avec des modes actifs. 

Les modèles basés sur l’activité génèrent des plans d’activité quotidiens couvrant les activités pertinentes de chaque personne en plus du lieu, des horaires, du mode et de l’itinéraire (dans certains cas).  Ce journal de déplacement synthétique apporte une résolution spatiale et temporelle beaucoup plus élevée des résultats du modèle pour en permettre l’analyse. Comme les résultats sont générés sous forme de tournées, trajets et activités au niveau individuel, ils sont plus faciles à comprendre pour les non-experts que les flux de trafic fractionnés classiques générés par les modèles agrégés. En revanche, la composition et le calibrage des modèles basés sur l’activité sont plus complexes que pour les modèles agrégés. 

Autres méthodes de modélisation 

Modèles agrégés basés sur la tournée / basés sur l’activité 

Tout en maintenant l’agrégation spatiale et la segmentation des modèles classiques à quatre étapes, les modèles agrégés basés sur la tournée prennent en compte les tournées d’individus englobant plusieurs activités à différents endroits. Ils intègrent certains aspects des modèles basés sur l’activité et certains aspects des modèles agrégés traditionnels.

Incremental / pivot-point models

Pivot-point models are similar to simple growth models that relate growth to a relevant variable (such as change in ticket price) in that they estimate changes in travel demand from changes in travel cost. But instead of simply applying a fixed elasticity related to one or a few selected variables, they typically reflect the complex choices travelers take in an incremental logit model. As this approach allows to consider various variables influencing travel choices, it has been widely adopted in transportation planning, e.g. for project appraisal. Some national guidelines (e.g. the UK TAG guideline, (Transport, 2022)) for project appraisal provide detailed instructions and model parameters for the workflow.

Modèles incrémentaux / du point pivot 

Les modèles du point pivot ressemblent aux modèles simples de croissance qui associent la croissance à une variable pertinente (comme le changement du prix des billets) du fait qu’ils estiment les changements de la demande de déplacement à partir des changements du coût de déplacement. Mais au lieu d’appliquer simplement une élasticité fixe liée à une ou plusieurs variables sélectionnées, ils reflètent généralement les choix complexes que font les gens qui se déplacent dans un modèle de répartition du trafic incrémental. Comme cette approche permet de prendre en compte plusieurs variables qui influencent les choix de déplacement, elle a été largement adoptée dans la planification des transports, p. ex. pour l’évaluation de projets. Certaines directives nationales (p. ex. la directive UK TAG, ​(Transport, 2022)​) pour l’évaluation de projets fournit des instructions détaillées et des paramètres de modèle pour le workflow. 

Modélisation multimodale 

Pour de nombreux voyageurs, la mobilité ne se limite pas à l’utilisation d’un seul mode de transport pour un trajet.  Au contraire, ils peuvent prendre leur propre voiture pour se garer dans un parc relais, utiliser le transport en commun pour se rendre en centre-ville, puis continuer leur parcours en scooter électrique jusqu’à leur destination. Par exemple, également, les systèmes de covoiturage et d’autopartage fonctionnent avec des voitures, mais ressemblent beaucoup à un moyen de transport en commun pour l’utilisateur. Pour la modélisation multimodale, ces exigences et conditions de structures spéciales doivent être prises en compte.  

Comment le transport de marchandises et le trafic commercial sont-ils pris en compte ? 

Le transport de marchandises, ainsi que les activités commerciales et de service, génèrent une grande proportion du volume de trafic global. En raison de la grande variété d’opération impliquées, et de l’hétérogénéité et complexité des chaînes logistiques, la modélisation du transport commercial et de marchandises est moins normalisée. La disponibilité de données d’entrée et le calibrage nécessaire limitent une vaste application de ces modèles. De nombreux modèles à plus petite échelle (pour les zones urbaines) ne font qu’une estimation grossière du trafic commercial et de marchandises. Des modèles sur mesure plus complexes sont souvent créés à l’échelle nationale pour l’évaluation du transport de marchandises en fonction des chaînes d’approvisionnement internes et externes. 

Quelle est la structure des modèles de transport agrégés ? 

Structure spatiale des modèles : quelles sont les zones d’analyse des déplacements (ZAD) ? 

Le principe de base des modèles agrégés est la dissection spatiale de la zone d’étude en zones d’analyse des déplacements (ZAD). Ces zones couvrent uniformément la zone d’étude et sont souvent associées à des unités statistiques (communautés, secteurs de recensement, etc.) où des données statistiques sont recueillies. La plupart des entrées et sorties sont agrégées à ces ZAD et peuvent être préparées et analysées avec des outils SIG. Comme les ZAD sont les unités centrales des calculs des modèles, de nombreux résultats, tels que les indicateurs de niveau de services des réseaux, appelés « skims » (temps de trajet, coût, nombre de correspondances en transport en commun, etc.), et les flux de demande (trajets de personnes, etc.) entre les ZAD sont générés sous forme de matrices carrées.  Les lignes sont les zones d’origine et les colonnes sont les zones de destination. 

Segmentation de la population 

Les personnes adoptent des schémas de déplacement différents en fonction de leur situation vitale et d’autres aspects. Un employé, par exemple, couvre des itinéraires routiers différents de ceux d’un étudiant ou d’un retraité. Les habitants de zones urbaines disposent de choix de déplacement différents des zones rurales. Dans les modèles à quatre étapes, ce fait est reflété par segmentation de la population totale de la ZAD en différents groupes ou « segments de demande ». Le nombre de segments et les caractéristiques pris en compte pour la segmentation (p. ex. âge, situation d’emploi, disponibilité de voiture) dépendent de l’envergure du modèle, du budget et de la disponibilité des données. Pour chaque segment, des paramètres individuels pour des caractéristiques de trajet par finalité, préférence de mode, valeur de temps, etc. peuvent ensuite être appliqués dans les étapes de modélisation. 

Prise en compte du temps : portée temporelle 

La plupart des modèles de demande de déplacement sont utilisés pour des considérations stratégiques. L’horizon de planification est en années. Dans ce contexte, il est souvent suffisant de tenir compte des volumes moyens de trafic quotidien. Par conséquent, de nombreux modèles stratégiques sont conçus pour modéliser des volumes de trafic et des trajets par jour moyen. Comme les schémas de déplacement ont tendance à avoir un degré élevé de regroupements temporels, et que les infrastructures de transport ont besoin d’être conçues pour répondre aux pics de demande, souvent des modèles distincts sont créés pour les estimations du trafic aux heures de pointe. Si des modèles sont utilisés pour des études plus opérationnelles, p. ex. des stratégies de gestion du trafic, une résolution temporelle supérieure de la demande, p. ex. des valeurs par heure, peut alors s’avérer nécessaire. 

Comment sont créés les modèles de transport ? 

Quels ensembles de données sont utilisés pour la création de modèles de transport ? 

Pour élaborer des modèles de transport, des ensembles de données existants sont traités et combinés, le cas échéant. En général, plusieurs types différents de données d’entrée sont nécessaire pour créer un modèle. 

Réseaux de transport et données d’alimentation 

Les réseaux de transport constituent la base de tout modèle de transport. Les réseaux routiers peuvent être extraits de bases de données de navigation ou d’ensembles de données SIG. Un traitement peut être nécessaire pour fournir des attributs essentiels spécifiques aux modèles de transport, comme la capacité. Les réseaux et les horaires des transports en commun sont souvent disponibles sous des formats courants, comme le GTFS issu des systèmes de programmation. D’autres réseaux, p. ex. pour les vélos, le transport maritime ou le trafic aérien, peuvent être extraits d’ensembles de données SIG ou d’autres sources en ligne. Même si la plupart des calcules n’en ont pas besoin, il vaut mieux fusionner les réseaux modaux en un seul réseau multimodal, p. ex. en mettant en correspondance les lignes de bus et le réseau routier. Cela permet d’effectuer une analyse multimodale et de prendre en compte les interactions entre les différents modes. 

Données d’aménagement du territoire, démographiques et économiques 

 Des données d’aménagement du territoire, des variables démographiques (population, âge, taux d’emploi, revenus, etc.) et d’autres données (lieux de travail, établissements scolaires, etc.) sont nécessaires pour évaluer les origines et les destinations de la demande de déplacement. Un grand nombre de ces données peut être tiré des données de recensement et de la surveillance de l’aménagement du territoire dans des bases de données ou des formats SIG. Pour les modèles agrégés, ces informations sont généralement condensées au niveau des ZAD, tandis que les modèles basés sur l’activité conservent les lieux de chaque activité, les lieux des foyers et la population synthétique. 

Paramètres de comportement en matière de déplacement 

La plupart des calculs du processus de modélisation des transports (indépendamment du type de modèle) sont basés sur des paramètres décrivant le comportement de déplacement humain. Ces paramètres peuvent être estimés à partir de sondages quotidiens de déplacement des foyers ou à l’aide de méthodes statistiques à partir d’autres ensembles de données, comme les données de téléphones mobiles. 

Données de contrôle observées 

Bien qu’ils ne soient pas nécessaires pour le calcul des modèles en soi, les ensembles de données de contrôle sont importants pour le processus de calibrage. Il peut s’agir de volumes de trafic observés à partir du nombre de véhicules manuels ou automatiques, du nombre de passagers en transport en commun à partir de systèmes de comptage automatisés ou de systèmes d’émissions de billets, ou autres données du même type. Les distributions observées des distances de trajet réelles, temps de trajet, etc. sont également utiles pour le calibrage des modèles de demande et sont souvent accompagnées de sondages de déplacement des foyers ou de mégadonnées. 

Définition de la séquence de modèle  

La séquence de modèle décrit la séquence des calculs, des étapes de traitement des données et de la génération des résultats, qui est mise en œuvre pour « exécuter » le modèle ou pour évaluer un scénario. En fonction du logiciel utilisé pour la modélisation, la séquence, en plus des paramètres de calcul, peut être définie à travers une interface utilisateur graphique ou un langage de script / programmation.  Dans de nombreux cas, les modèles de demande de déplacement mettent en œuvre des boucles de rétroaction, de sorte que des sous-parties de leur séquence sont exécutées plusieurs fois au cours de l’exécution d’un même modèle. Des modèles complexes ou des calculs spécifiques peuvent même lancer des outils logiciels externes pour des composants supplémentaires. 

Calibrage de modèle 

Pour servir d’outil de planification, les modèles de transport doivent assurer une réplication exacte des schémas de déplacement dans l’année de référence. Ce n’est que de cette façon que les scénarios futurs pourront être évalués de manière significative. Pour cela, les résultats des modèles sont comparés à des données observées, généralement au moins un nombre de véhicules, un nombre de passagers dans les transports publics et / ou la répartition des distances et des temps de trajet. D’après ces comparaisons, les paramètres et d’autres aspects des modèles sont ajustés jusqu’à ce que les exigences de calibrage soient atteintes (p. ex. max. +/- 5 % d’écart à 85 % des lieux de comptage). Le calibrage est souvent un processus qui demande du temps, exigeant des connaissances et une expérience d’expert. Un certain nombre de procédures automatisées peuvent être appliquées pour ajuster automatiquement les composants des modèles afin de correspondre aux nombres observés, p. ex. en ajoutant des constantes aux fonctions utilitaires ou à l’aide d’un ajustement automatisé de matrice a posteriori. Bien qu’elles accélèrent le processus de calibrage, ces méthodes peuvent présenter des problèmes concernant l’expressivité des modèles et mener à un surajustement des modèles. 

Comment sont analysés les modèles de transport ? 

Quels résultats sont générés par les modèles de transport ? 

Les modèles de transport procurent divers résultats à différents niveaux de détail et de segmentation. Les résultats les plus souvent utilisés sont les volumes de trafic pour différents modes de transport sur les liaisons. Ils procurent des informations directes sur les impacts du trafic local, p. ex. sur les niveaux sonores et d’émissions. Pour la planification des transports en commun, les volumes sur les lignes de transport ou les services individuels, ou les montées, les descentes et les correspondances à chaque arrêt entrent dans la même catégorie de résultats. Les attributions génèrent des chemins complets entre l’origine et la destination d’un trajet sur l’ensemble du réseau, en plus des volumes respectifs, permettant une analyse détaillée du type de voyageur utilisant chaque liaison. Ces informations sont très utiles, p. ex. pour les planifications des travaux routiers et des déviations.  

Pour une évaluation plus complète de scénarios, une multitude de KPI globaux peuvent être fournis pour l’intégralité du réseau ou pour des sous-sections, comme certaines liaisons ou destinations. Pour les études concernant la décarbonation, il peut s’agir de métriques telles que le kilométrage total ou la longueur de congestion. Pour les études de transports en commun, des KPI comme le total d’usagers, le temps de trajet moyen ou le nombre de correspondances, l’estimation des revenus associés aux billets, les coûts d’exploitation sont fournis. Les différentes matrices d’indicateurs de réseau générées pendant le calcul du modèle fournissent des informations précieuses sur les problèmes associés à l’accessibilité et à la connectivité. 

Quels outils peuvent être utilisés pour l’analyse des résultats des modèles de transport ? 

Un grand nombre des résultats produits par les modèles de transport peuvent être facilement analysés dans des tableaux, des graphiques ou des cartes SIG. Pour visualiser les volumes de liaison, les cartes en 2D ou en 3D sont souvent utilisées. 

La richesse et la structure des résultats tirés des modèles de transport permet de réaliser des analyses beaucoup plus sophistiquées. Seuls quelques-uns des nombreux outils disponibles peuvent être décrits ci-après : 

Parmi les outils les plus importants figure l’analyse de « groupe de débit » ou de « liaison sélectionnée ». Elle permet d’extraire tous les chemins traversant des éléments de réseau sélectionnés. Les analystes peuvent  évaluer quels voyageurs seront affectés par les changements apportés à ces éléments. 

Des calculs isochrones fournissent des données sur l’accessibilité en fonction d’informations détaillées sur les temps de trajet et la connectivité des réseaux contenus dans un modèle de transport. 

Les informations capturées dans les matrices de skim des réseaux et celles des demandes de déplacement peuvent être visualisées et agrégées pour identifier des flux de demande et des schémas globaux de déplacement. 

Les profils horaires des activités à des endroits donnés peuvent être examinés, p. ex. la recharge de véhicules électriques à des bornes de recharge ou la présence de visiteurs dans un centre commercial. 

Les profils d’affluence et les lieux de correspondance des lignes de transport en commun ou la coordination de la signalisation en vagues vertes peuvent être analysés à travers des diagrammes temps-espace spécialisés. 

Comment les modèles de transport sont-ils reliés à d’autres planifications et applications ? 

La mobilité est au cœur de l’activité humaine. C’est pourquoi la planification des transports n’est jamais seule.   Elle est liée à de nombreuses autres activités de planification urbaine et procure des données inestimables pour les processus et outils respectifs. En voici quelques exemples : 

Évaluation de la qualité de l’air et changement climatique 

Le trafic routier est responsable d’une grande partie des émissions de carbone et d’autres polluants affectant la qualité de l’air dans les villes. De nombreux projets de planification des transports visent donc à réduire ces émissions, p. ex. en créant des Zones à faibles émissions dans les centres-villes. Les modèles de transport calculent les volumes de trafic à partir de ces mesures, tout en indiquant les effets secondaires indésirables, comme l’augmentation globale de la longueur des trajets. En les combinant avec des modèles d’émissions, les planificateurs peuvent, par exemple, évaluer différentes compositions de flottes à moteurs électriques et à combustion.  

Évaluations du niveau sonore 

À l’image de la qualité de l’air, les volumes de trafic calculés par les modèles de transport peuvent également servir aux modèles d’émissions sonores. D’après des modèles détaillés de l’environnement construit, etc. les planificateurs évaluent l’exposition aux bruits et les réductions possibles à l’aide d’outils dédiés. 

Accessibilité et équité 

L’accès à différents types de services comme les soins de santé, l’éducation ou les supermarchés dépend fortement des transports. Cependant, toutes les options de mobilité ne sont pas forcément adaptées à toutes les personnes. La représentation détaillée de tous les modes et la segmentation des modèles de transport pour différents types de population transportation permet une planification concise pour atteindre l’équité dans la fourniture des services.  

Planification des transports en commun, lignes ferroviaires et covoiturage 

La mise à disposition de véhicules pour le transport en commun, les services ferroviaires et le covoiturage nécessite d’énormes investissements et implique des délais de mise en œuvre très longs. Par conséquent, la mise en œuvre ou l’ajustement de ces services ne relève généralement pas du court terme, mais exige une planification adéquate à l’avance. En particulier, la conversion des flottes de bus à essence en flottes de bus électriques nécessite une évaluation minutieuse des différents concepts opérationnels (recharge pendant la nuit, possibilités de recharge, etc.) et des infrastructures de recharge nécessaires. Les modèles de transport peuvent être utilisés pour évaluer la flotte de véhicules nécessaires pour assurer un service planifié ou pour évaluer les performances de différents types de véhicules dans le service planifié. 

Planification des travaux routiers 

Lorsque les infrastructures ont besoin d’une maintenance ou d’un remplacement, ou que d’autres travaux affectent la capacité routière disponible, les modèles de transport aident à évaluer la redistribution des flux de trafic, ainsi qu’à garantir une capacité suffisante et une opération sans heurt sur les itinéraires alternatifs. 

Aménagement du territoire et réseaux d’énergie 

Lors de la conception des systèmes de zonage et de l’aménagement du territoire d’une ville ou d’une région, les systèmes de transport doivent être ajustés. Les modèles de transport jouent un rôle majeur dans ce processus. Avec un changement d’orientation au profit de la mobilité électrique, d’autres parties des infrastructures urbaines, comme le réseau électrique, peuvent également avoir besoin d’un ajustement. Les modèles de transport fournissent des informations clés pour aider à dimensionner ces actifs. 

Sécurité routière 

La sécurité routière joue un rôle majeur dans l’aménagement de villes vivables. Les modèles de transport peuvent aider à identifier et à analyser les points de concentration d’accidents, ainsi qu’à concevoir des alternatives sur le réseau afin de les réduire.