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In this work, we have presented a thermodynamic point of view for the transportation network. Analogies have been drawn between thermodynamic and transportation systems by considering traffic lanes as thermodynamic sub-systems and the vehicles as the abstract energy supplied to them. In addition, the concepts of thermal capacity and temperature are also introduced into transportation context to correspond to lane capacity and occupancy respectively. Then, it has been demonstrated that the first law of thermodynamics corresponds to the conservation of vehicles. It is also demonstrated that the transportation network can have a similar notion of entropy. Such transportation entropy is a measure of disorder of the system and hence may provide deep insight in the analysis of transportation control problems. In particular, this work has presented a dissipativity phenomenon of transportation entropy that reduces the system disorder and hence renders the system better organized. Though this phenomenon doesn’t exist naturally in transportation context, the ways to construct feedback control strategies have been proposed to achieve such objective by means of Linear Matrix Inequalities (LMIs). However, since transportation systems involve massive complex human activities, there exist substantial unpredictable uncertainties of the traffic demands. In this context, we have proposed a robust controller for disturbance attenuation of transportation network. The errors between input flows and the nominal ones are considered as disturbances and a constrained H∞ control has been formulated in terms of maximization of the tolerance under control constraints. The problem of disturbance attenuation is solved by means of a convex optimization with Linear Matrix Inequality. Finally, two types of networks (arterial and grid) are carried out to illustrate the performances of our strategies., Dans ce travail, nous avons présenté notre contribution portant sur la modélisation et le contrôle a priori de congestion des réseaux de carrefours signalisés. De point de vue de la modélisation, nous avons introduit un nouveau regard sur les systèmes de transport en proposant un premier travail sur la manière dont les liens se tissent entre ces systèmes et la thermodynamique. Le point de vue dominant est l'assimilation des véhicules à l'énergie fournie ou/et échangée entre les intersections signalisées. L'avantages majeur de la modélisation thermodynamique est l'introduction de la notion d'entropie du transport mesurant le désordre du système. Elle peut être considérée non seulement comme un moyen pour la compréhension des phénomènes du trafic, mais aussi comme un outil d'évaluation surtout lorsqu'il s'agit de traiter des réseaux de grande taille. De point de vue du contrôle, nous nous sommes intéressés essentiellement à un travail en amont permettant d'éviter la congestion en forçant les files d'attente à ne pas dépasser le niveau du trafic correspondant à l'optimum opérationnel des lignes. Nous avons traité le problème de deux façons différentes. La première fait appel à l’approche de la commande dissipative. Nous avons exploité cet outil pour arriver à des résultats théoriques dont la vérification permet de conclure sur la possibilité de dissiper les véhicules au moyen d'une action de la commande adéquate. L'existence d'une commande dissipative est caractérisée par la faisabilité de certaines inégalités matricielles linéaires (LMI). La deuxième façon de traiter notre problème de commande fait appel à la commande H∞. Nous avons tiré profit de cet outil pour développer des résultats assurant l'invariance positive en boucle fermée d'un domaine ellipsoïdal contenu dans l'ensemble des contraintes. Le test d'existence et le calcul d'une loi de commande robuste par retour d'état peut alors se faire de façon simple par la résolution d'un problème de programmation linéaire convexe. Enfin, ses travaux ont été appliqués sur deux types de réseaux de carrefours, artériel et en grille afin de montrer l'intérêt des résultats.

In this work, we have presented a thermodynamic point of view for the transportation network. Analogies have been drawn between thermodynamic and transportation systems by considering traffic lanes as thermodynamic sub-systems and the vehicles as the abstract energy supplied to them. In addition, the concepts of thermal capacity and temperature are also introduced into transportation context to correspond to lane capacity and occupancy respectively. Then, it has been demonstrated that the first law of thermodynamics corresponds to the conservation of vehicles. It is also demonstrated that the transportation network can have a similar notion of entropy. Such transportation entropy is a measure of disorder of the system and hence may provide deep insight in the analysis of transportation control problems. In particular, this work has presented a dissipativity phenomenon of transportation entropy that reduces the system disorder and hence renders the system better organized. Though this phenomenon doesn’t exist naturally in transportation context, the ways to construct feedback control strategies have been proposed to achieve such objective by means of Linear Matrix Inequalities (LMIs). However, since transportation systems involve massive complex human activities, there exist substantial unpredictable uncertainties of the traffic demands. In this context, we have proposed a robust controller for disturbance attenuation of transportation network. The errors between input flows and the nominal ones are considered as disturbances and a constrained H∞ control has been formulated in terms of maximization of the tolerance under control constraints. The problem of disturbance attenuation is solved by means of a convex optimization with Linear Matrix Inequality. Finally, two types of networks (arterial and grid) are carried out to illustrate the performances of our strategies., Dans ce travail, nous avons présenté notre contribution portant sur la modélisation et le contrôle a priori de congestion des réseaux de carrefours signalisés. De point de vue de la modélisation, nous avons introduit un nouveau regard sur les systèmes de transport en proposant un premier travail sur la manière dont les liens se tissent entre ces systèmes et la thermodynamique. Le point de vue dominant est l'assimilation des véhicules à l'énergie fournie ou/et échangée entre les intersections signalisées. L'avantages majeur de la modélisation thermodynamique est l'introduction de la notion d'entropie du transport mesurant le désordre du système. Elle peut être considérée non seulement comme un moyen pour la compréhension des phénomènes du trafic, mais aussi comme un outil d'évaluation surtout lorsqu'il s'agit de traiter des réseaux de grande taille. De point de vue du contrôle, nous nous sommes intéressés essentiellement à un travail en amont permettant d'éviter la congestion en forçant les files d'attente à ne pas dépasser le niveau du trafic correspondant à l'optimum opérationnel des lignes. Nous avons traité le problème de deux façons différentes. La première fait appel à l’approche de la commande dissipative. Nous avons exploité cet outil pour arriver à des résultats théoriques dont la vérification permet de conclure sur la possibilité de dissiper les véhicules au moyen d'une action de la commande adéquate. L'existence d'une commande dissipative est caractérisée par la faisabilité de certaines inégalités matricielles linéaires (LMI). La deuxième façon de traiter notre problème de commande fait appel à la commande H∞. Nous avons tiré profit de cet outil pour développer des résultats assurant l'invariance positive en boucle fermée d'un domaine ellipsoïdal contenu dans l'ensemble des contraintes. Le test d'existence et le calcul d'une loi de commande robuste par retour d'état peut alors se faire de façon simple par la résolution d'un problème de programmation linéaire convexe. Enfin, ses travaux ont été appliqués sur deux types de réseaux de carrefours, artériel et en grille afin de montrer l'intérêt des résultats.

This thesis introduces a methodology composed of a modelling approach and a computing support for the distributed simulation and the analysis of complex systems with large disaggregated data flows. The proposed methodology is influenced by both the system to simulate and the computing architecture used as a simulation support. This ensures a solution where the technical aspect fits the conceptual one. The modelling approach integrates a hierarchical description of the internal organization of a complex system, the design of a logical graph representing a structural decomposition of the system. A physical graph then establishes a binding between the conceptual representation level and the underlying distributed system. The Atlas platform is a support for discrete events time-driven distributed simulation whose dynamic properties replicate the behaviour of large disaggregated data flows. One of particularities of this platform resides in the concept of physical migration by group. This give a suitted solution to achieve and coordinate migration of large data flows, an important aspect for the simulation of societal and urban systems, particularly for transportation systems. The method and its platform is illustrated by an application in transportation that models and simulates people flows between the different halls of an airport terminal.; Cette thèse introduit une méthodologie composée d'une démarche de modélisation et d'un support informatique pour la simulation distribuée et l'analyse de systèmes complexes à larges flux de données désagrégées. Le choix méthodologique proposé est influencé à la fois par le système à simuler et par l'architecture informatique servant de support de simulation dans le but de proposer une solution où l'aspect technique soit en accord avec l'aspect conceptuel. La démarche de modélisation intègre une description hiérarchique représentant l'organisation interne d'un système complexe, la construction d'un graphe logique traduisant une décomposition structurelle du système. Le graphe logique est ensuite utilisé pour réaliser une projection qui produit un graphe physique établissant une abstraction qui lie le niveau de représentation conceptuel et le système distribué sous-jacent. La plate-forme Atlas est un support de simulation distribuée à événements discrets dirigée par le temps et dont les propriétés dynamiques reproduisent le comportement de larges flux de données désagrégées. Une des particularités de cette plate-forme réside dans le concept de migration physique par groupe qui donne une solution adaptée pour réaliser et coordonner la migration de larges flux d'objets. Cette migration par groupe possède de nombreux avantages pour la simulation de systèmes sociétaux et urbains, notamment pour les systèmes en transport. L'utilisation de notre méthodologie et de sa plate-forme est illustrée par une application en transport qui modélise et simule les flux de personnes entre les différents halls d'un terminal d'aéroport.

Regional analysis of exchanges by rail. — To what extent can the analysis of movements developed by a system of transportation lead to a better understanding of the relationship between regions ? An experimental method is developed step by step after exploration in three stages of the area of study : justification of the choice of rail, analysis of the structure of circulation, then of the railway transportation system itself. The structure of the dynamics of railway links is considered in relation to that of the socio-economic system., Dans quelle mesure l'analyse des mouvements développés par un système de transport peut -elle aider à une meilleure connaissance des relations interrégionales ? La mise au point progressive d'une méthode expérimentale est réalisée après exploration du champ d'étude en trois étapes : justification du choix du chemin de fer, analyse de la structure des trafics, puis du système de transport ferroviaire. La structure des puissances d'interrelation ferroviaire est mise en correspondance avec la structure du système socio-économique., Chesnais MichelChesnais Michel. Analyse régionale des échanges ferroviaires. In: L'Espace géographique, tome 6, n°4, 1977. pp. 275-286.