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Simulation du trafic routier

Tout savoir sur la simulation du trafic routier

Qu’est-ce que la simulation du trafic routier et quels sont ses avantages ? Comment fonctionnent la modélisation et la simulation de flux de trafic ? Où la simulation de trafic routier a-t-elle été le plus utile ? Qu’est-ce qu’une simulation multimodale ? Quel logiciel est utilisé pour la simulation du trafic routier ? Dans cet article, nous répondons aux questions les plus importantes concernant la modélisation et la simulation du trafic routier. 

Il s’agit de l’un des plus gros défis de notre époque : le besoin croissant d’une mobilité de qualité, et donc de moyens de transport fiables et responsables. Nous avons tous conscience des problèmes qui surviennent dans les réseaux de transport surchargés : les villes en particulier souffrent des embouteillages, des routes congestionnées, ainsi que de la pollution atmosphérique et acoustique.  

Alors que nos systèmes de mobilité et de transport deviennent de plus en plus complexes, il devient plus difficile que jamais de les rendre efficaces et durables. Quelles sont les meilleures mesures pour réduire les émissions liées au trafic ? Comment le trafic routier peut-il être géré en toute sécurité pour tous les usagers ? Comment choisir entre un rond-point ou des feux de signalisation adaptatifs pour garantir un bon flux de trafic ? Comment coordonner le service de transport en commun avec des opérations de trafic fluides ?  Quel impact auront les nouvelles technologies, comme la conduite autonome, sur le réseau ?   

La simulation du trafic routier est un outil important pour étudier ces questions. Elle permet aux planificateurs d’utiliser les budgets et ressources disponibles avec un maximum d’efficacité en cas d’agrandissement ou de reconstruction des systèmes de transport. Les modèles de simulation aident à comprendre les effets que peuvent avoir différentes mesures sur le volume et le flux de trafic dans différentes circonstances. Donc, la simulation de trafic routier crée une base solide pour la prise de décisions adéquates et économiques, afin de rendre le trafic routier et la mobilité sûrs, durables, équitables et résilients. En bref, elle aide à créer une mobilité axée sur l’avenir. 

Nos solutions pour la simulation du trafic routier

Qu’est-ce qu’une simulation de trafic routier ?

Une simulation de trafic routier est une réplique virtuelle de scénarios de circulation réels. Dans cet environnement numérique, les planificateurs peuvent modéliser des intersections et des axes routiers et, tout simplement, tous types d’infrastructures : des routes aux échangeurs et plateformes de transport. Une simulation des transports, basée par exemple sur le logiciel PTV Vissim, offre un aperçu réaliste et détaillé des flux de trafic multimodaux et de l’interaction de différents véhicules et usagers. Plusieurs scénarios hypothétiques peuvent être définis pour tester et analyser les mesures liées au trafic routier et leurs effets, avant leur mise en œuvre dans le monde réel.   

Simulation microscopique, mésoscopique et macroscopique 

Les modèles de simulation peuvent avoir différentes résolutions : 

  • La simulation macroscopique tient uniquement compte des volumes de flux de trafic agrégés et pas des agents individuels (véhicule, usager).   

  • La simulation mésoscopique est basée sur les agents individuels, dont le comportement est déterminé à partir d’attributs de flux de trafic agrégés, comme la densité et la vitesse moyenne. La réaction directe des agents face à d’autres agents n’a lieu qu’au niveau des nœuds (intersections).  

  • Dans une simulation microscopique, chaque agent individuel réagit dans son environnement actuel, autrement les distances et les différences de vitesse par rapport aux agents se trouvant à proximité. Le mouvement est modélisé en continu dans le temps et l’espace. Les décisions au sujet du changement de vitesse et de direction se produisent généralement lors de brèves étapes de moins de 1 seconde. L’état du trafic routier global découle des décisions individuelles des agents.   

La combinaison de simulation mésoscopique et microscopique dans certaines sections de réseau est connue sous le nom de « simulation hybride ».  

À quoi servent les modèles de simulation du trafic routier ? 

Avec un modèle architectural, un modèle de simulation des transports aide à mieux comprendre un système complexe. Dans les villes, piétons, cyclistes, transports en commun et véhicules motorisés sont rassemblés dans un espace très étroit. Et les systèmes de transports multimodaux sont constitués de différents types d’usagers, de modes et de fournisseurs de mobilité. Des aspects comme le changement de comportement en matière de mobilité ou les nouveaux services apparaissant sur le marché (conduite autonome, par exemple) entrent également en jeu. Les modèles de simulation permettent aux planificateurs de trafic routier de comprendre ce système à la fois dynamique et complexe, afin de développer des stratégies efficaces pour apporter une solution aux problèmes de circulation actuels et à venir. 

Pourquoi utiliser la simulation du trafic routier ?

La modélisation et la simulation de flux de trafic permet aux planificateurs d’imiter le trafic routier réel. Dans cet environnement virtuel, différentes idées peuvent être testées, afin d’obtenir des informations précieuses au sujet des effets de mesures planifiées sur le flux de trafic global et des améliorations possibles. Cela permet d’obtenir une vue d’ensemble et de répondre aux questions de planification, mais en soulevant tout d’abord certaines questions. 

L’expérimentation dans le monde réel est onéreuse, car elle comporte un ensemble de coûts potentiels, qui peuvent être évités si les projets d’infrastructures sont testés et optimisés virtuellement avant leur mise en œuvre. Les simulations des transports procurent aux planificateurs et aux ingénieurs de trafic une base solide pour la prise de décisions en matière de planification. De plus, la visualisation claire d’une simulation améliore la communication. Les avantages des idées et des mesures proposées peuvent être facilement démontrés pour convaincre les décideurs et le public.  

avantages de la simulation du trafic routier

PTV Optima scenario evaluation
Overview réaliste et détaillée du trafic

Vue d’ensemble réaliste et détaillée de l’ensemble du réseau de circulation

PTV Optima alerts
Gestion des points de conflits

Identification et résolution de points de conflits au sein du réseau

PTV Vissim sophisticated
Anticiper les effets

Analyse des effets de mesure planifiées pour le trafic routier

PTV Map&Market Field service management software benefits: Better decisions
Optimisation des projets

Optimisation des projets avant leur mise en œuvre

PTV Visum Publisher Benefit: Collaborative editing and comments
Aide à la prise de décision

Création d’une base pour des décisions bien fondées dans l’ingénierie du trafic et la planification urbaine

PTV Vistro save time
Éviter des erreurs coûteuses

Éviter des erreurs coûteuses grâce à la simulation et modélisation du trafic

PTV Visum Publisher Benefit: interactive dashboards
Transparence avec les parties prenantes

Amélioration de la communication avec les décideurs et le public grâce aux visualisations

Comment la simulation du trafic routier est-elle utilisée ? 

Les planificateurs et les ingénieurs de trafic, les entreprises et les chercheurs utilisent les simulations du trafic routier, p. ex. PTV Vissim, pour un vaste éventail d’applications, toujours dans le but de procurer une base solide pour la prise de décisions concernant la planification. En voici quelques exemples :   

Conception des infrastructures de trafic routier

La vérification et l’amélioration de la capacité du réseau routier ainsi que des performances des infrastructure de trafic est un cas d’utilisation classique de la simulation de trafic routier. Les changements de la conception urbaine ont un impact sur la situation du trafic sur site. Par exemple, la construction d’un nouveau stade ou centre commercial modifiera certainement la charge de trafic dans cette zone. Une simulation de flux de trafic offre un aperçu clair de la façon dont le trafic routier prévu (son augmentation) peut être géré au mieux, et si les infrastructures de mobilité doivent être adaptées, voire refaites. Il est possible d’analyser des problèmes comme les effets de deux ou trois voies sur le flux de trafic.  

Infrastructures de transport non normalisées 

Si la conception d’une infrastructure de trafic (p. ex. conception d’une route ou synchronisation des feux de signalisation ) ne répond pas aux normes spécifiées dans les directives correspondantes, il est recommandé de simuler l’infrastructure planifiée. De cette façon, il est possible d’évaluer la qualité des flux de trafic qui se produisent au niveau d’intersections complexes et hors normes, ou à travers des systèmes intelligents de contrôle du trafic. 

Systèmes de gestion avancée du trafic

Des systèmes de gestion avancée du trafic peuvent être installés sur les autoroutes et en environnement urbain pour augmenter et maintenir la capacité de transport à travers l’utilisation plus efficace des infrastructures existantes.  

Le contrôle intelligent des feux de signalisation peut améliorer le flux de trafic, par exemple en réduisant les temps d’attente aux feux. Mais quelle est la meilleure option de contrôle pour un nœud spécifique ? Dans le modèle de simulation, diverses options peuvent être évaluées et optimisées avant la mise en œuvre. 

Sur un axe routier, des systèmes de contrôle du trafic (au moyen de panneaux d’affichage, de panneaux de signalisation dynamiques, de panneaux à messages variables) sont utilisés pour optimiser le flux de trafic et éviter la congestion dans la mesure du possible. Dans une simulation, les planificateurs peuvent modéliser toutes les interventions opérationnelles et évaluer leur effet sur le flux de trafic global.   

Nouvelle technologies dans l’industrie automobile 

Les simulations de trafic routier jouent un rôle crucial dans l’industrie automobile. Les nouveaux véhicules sont testés de nombreuses fois avant d’entrer en production réelle, dans le trafic routier réel, mais aussi virtuellement avec l’aide des simulations. Une simulation de trafic routier établit des flux de trafic complexes dans un environnement virtuel. Le véhicule testé peut interagir avec d’autres usagers. Le trafic virtuel permet de mener de façon réaliste des tests de systèmes d’aide à la conduite (ADAS) et de technologies pour les véhicules connectés et autonomes (CAV). 

Planification d’infrastructures pour usagers vulnérables 

La simulation du trafic routier multimodal est idéale pour étudier le mouvement de tous les modes de transport et leurs interactions. Ceci est également valable pour les usagers dits vulnérables, tels que les cyclistes et les piétons. À quoi ressemblent les conceptions urbaines favorables aux piétons et aux vélos ? Où faut-il ajouter de nouvelles pistes cyclables ? Comment créer des vagues vertes vraiment utiles pour les cyclistes ? Une simulation du trafic routier peut être utilisée pour analyser des mesures et leurs effets.

Simulation des piétons  

La simulation des piétons permet d’optimiser bien plus que les trottoirs. La simulation de la circulation des piétons aide également à la conception sûre et favorable au piéton des gares, aéroports et autres lieux. De plus, les simulations de foule et d’évacuation constituent un outil important dans la planification d’événements majeurs. 

Planification du transport en commun   

Les simulations du trafic routier aident également la planification des transports en commun. Elles permettent de modéliser toute une variété de lignes de transport en commun, types de véhicules, horaires et itinéraires. Les correspondances peuvent être optimisées, par exemple, en sélectionnant les conceptions d’arrêt convenant le mieux et en particulier les mesures liées aux intersections. Mesures de priorité au transport en commun local peuvent être appliquées au niveau opérationnel et des véhicules. 

En s’appuyant sur une simulation de trafic routier, les planificateurs peuvent évaluer les horaires optimaux, le nombre de places de stationnement de bus dont doit disposer une gare routière et si les temps de correspondance planifiés sont suffisants pour les passagers. 

Calcul des émissions 

En plus des paramètres typiques, comme les temps de trajet, les vitesses ou la longueur des files d’attente, une simulation de flux de trafic microscopique permet également de calculer les émissions en fonction des trajectoires de chaque véhicule. Les émissions peuvent être attribuées avec précision en matière de temps et de lieu. Les planificateurs peuvent ainsi voir les quantités d’émissions générées à différents endroits. Les planificateurs urbains et de trafic routier peuvent immédiatement voir comment différentes mesures liées au trafic, comme le contrôle adaptatif des feux de signalisation, affecteront les émissions des véhicules et la qualité de l’air.   

Comment confectionner un modèle de trafic routier

 

Quel logiciel est utilisé pour la simulation du trafic routier ? 

Des experts en trafic routier du monde entier s’appuient sur PTV Visum pour la simulation de trafic routier macroscopique. PTV Vissim est la solution leader mondiale de simulation microscopique, mésoscopique ou hybride. Grâce à des années de recherche, de développement continu et d’étroite collaboration avec les clients, les solutions PTV sont des outils de simulation stables. 

Quelles données sont nécessaires pour une simulation de trafic routier ?  

Les données d’entrée d’un modèle de simulation sont divisées en trois parties :  

  • Réseau de trafic : routes, intersections, voies ferrées, espaces piétons 

  • Demande de trafic : combien d’agents de quel type veulent aller de quel point de départ à quelle destination. 

  • Contrôle des intersections : panneaux Cédez le passage, panneaux Stop et contrôle des feux de signalisation.  

Le choix d’itinéraire peut servir de données d’entrée ou faire partie des résultats, en étant déterminé par une procédure d’attribution de réseau (choix d’itinéraire). La qualité des données est critique. Un modèle virtuel ne peut être de bonne qualité que si les données d’entrée le sont.   

D’où proviennent les données de simulation de trafic routier ? 

Les décomptes de trafic sont des sources de données importantes, de même que la surveillance du trafic ou le contrôle depuis différents détecteurs. En cas de besoin de modélisation de scénarios futurs, une prévision du trafic est nécessaire, y compris tous les changements attendus au niveau de l’offre et de la demande. Des modèles de trafic routier macroscopiques élaborés avec PTV Visum ou d’autres outils sont souvent utilisés pour fournir des données à des modèles microscopiques plus réduits. 

Combien de temps faut-il pour créer un modèle de simulation ?    

Si toutes les données et les informations sont disponibles, un modèle de trafic routier comportant une intersection simple avec des feux de signalisation peut être élaboré en 30 minutes (pour en savoir plus, suivez ce webinaire). Les modèles de trafic routier complexes prennent plus de temps. Ils doivent être calibrés et validés, et des scénarios doivent être créés et évalués. Cette procédure peut prendre plusieurs jours ou semaines, voire plusieurs mois pour les plus complexes.  

Est-il possible d’automatiser la création d’un modèle de simulation ?  

Il est possible de créer de zéro des réseaux pour des simulations de trafic routier microscopiques. Toutefois, elles peuvent aussi être importées ou au moins partiellement générées. Souvent, des sections plus réduites de modèles de simulation macroscopiques de plus grande taille sont importées. Parmi d’autres possibilités figurent l’importation de données de cartes, comme OpenStreetMap, HERE ou TomTom, ou l’utilisation de formats de données exploitées dans l’industrie comme OpenDrive. 

 

Comment fonctionne la simulation de flux de trafic ?

Les simulations mésoscopiques et microscopiques sont stochastiques. Les paramètres de comportement et le moment d’entrée dans le réseau sont extraits de manière aléatoire à partir de distributions données pour chaque agent. Le résultat d’une seule exécution de la simulation doit être vu comme un seul flux de trafic réel possible, dans une seule journée aléatoire. Par conséquent, il pourrait s’agir d’un cas particulier extrême. Pour obtenir une impression significative de la distribution possible des résultats, il est nécessaire d’exécuter plusieurs fois la simulation (avec différentes graines aléatoires). En supposant que la modélisation du réseau et son calibrage sont adéquats, la distribution des résultats de la simulation doit être semblable à la distribution des états de trafic routier réels à différents jours. Les valeurs moyennes déduites de l’ensemble des exécutions de la simulation ne constituent généralement pas les meilleurs indicateurs, mais donnent plutôt la fréquence relative de ruptures, p. ex. « un gros embouteillage doit être attendu à 70 % des journées ». 

À quelle vitesse vont les modèles de simulation ? Combien de temps dure leur exécution ?    

La vitesse de la simulation dépend de différents facteurs, par exemple, de la résolution des intervalles de temps (le nombre d’intervalles simulés par seconde) et de la complexité du modèle (le nombre d’interactions et d’objets). 

Les modèles de microsimulation (autrement dit, les modèles de trafic routier où les usagers sont représentés individuellement) produisent potentiellement une immense quantité de données à chaque exécution de la simulation, car la valeur des attributs (essentiellement la position et la vitesse) est recalculée plusieurs fois par seconde pour chaque conducteur et chaque piéton. 

De même, le matériel informatique (processeur, mémoire ou carte vidéo) affecte la vitesse d’exécution de la simulation de trafic routier.   

Dans les modèles de trafic routier simples, il est possible de simuler jusqu’à 10 000 véhicules en temps réel. Une seconde de simulation correspond à une seconde dans la réalité. Avec un nombre plus réduit de véhicules/piétons, la simulation peut être exécutées 20 ou 50 fois plus vite.   

Quel est le degré de précision de la simulation de trafic routier ? 

Pour assurer la précision d’un modèle de trafic routier, le calibrage est un aspect important. Les modèles ne peuvent pas juste être transférés d’une ville à une autre. Ils doivent être calibrés, autrement dit, adaptés aux conditions locales. Des méthodes statistiques standard, comme les statistiques GEH ou le degré d’ajustement, doivent être utilisées pour prouver la conformité avec les données réelles.     

Les simulations du trafic routier, en particulier pour étudier des scénarios futurs, fonctionnent avec différentes hypothèses. Comme l’avenir est plein d’incertitudes, plusieurs scénarios sont créés pour prendre en compte le développement différent des infrastructures, l’aménagement du territoire, ainsi que le développement social et économique. Les résultats du modèle doivent ensuite être examinés et évalués en gardant ces hypothèses à l’esprit. 

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