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Offre de thèse : Contrôle du trafic des réseaux urbains à grande échelle (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR5216-MARBRO-012
Lieu de travail : MONTBONNOT ST MARTIN
Date de publication : mercredi 11 avril 2018
Nom du responsable scientifique : Dr Carlos Canudas-de-Wit (DR-CNRS, Directeur de thèse), Dr Maria Laura Delle Monache (CR-Inria, co-encadrante)
Type de contrat : CDD Doctorant/Offre de thèse
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2018
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 1 768,55 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Ce sujet de recherche traite du problème de contrôle du trafic routier d'aires urbaines à un niveau agrégé. Le contrôle d'un réseau d'une dimension, c'est à dire d'une route seule par exemple une autoroute, a été largement étudié à l'aide de plusieurs approches telles que : la gestion des voies d'accélération, la modification de la vitesse maximale autorisée ou bien des consignes de redirection aux usagers. Cependant, le contrôle du trafic routier à l'échelle urbaine nécessite des techniques et une formulation du problème différentes. Le principal levier pour contrôler le trafic routier en zone urbaine passe par la modification des cycles des feux. Plusieurs approches ont été développées par le passé. Deux d'entre elles “Split Cycle and Offset Optimisation” (SCOOT) et “Sydney Coordinated Adaptive Traffic System” (SCATS) fonctionnent bien mais seulement quand les conditions de trafic sont en dessous du seuil de saturation. D'autres, telles que PRODYN, "Real-time Hierarchical Optimized Distributed and Effective System" (RHODES) et "Optimization Policies for Adaptive Control "(OPAC) reposent sur des algorithmes d'optimisation mais présentent des limitations d'ordre numérique quand elles sont déployées en temps réel et ne peuvent donc en pratique être appliquées qu'à quelques intersections. Les méthodes d'optimisation de contrôle basé sur le modèle sont centralisées et donc requièrent d'importantes infrastructures de communication tandis que l'approche “Max-pressure” (MP) repose sur un feedback local ne nécessitant que l'information des liens adjacents.
L'objectif des recherches présentées ci-dessus est de contrôler le flux véhiculaire à chaque nœud du réseau (intersection). Une approche alternative, qui suit l'idée du projet Scale FreeBack et qui est celle adoptée dans cette thèse est de contrôler uniquement les flux entrants et sortants à la frontière de certaine zone spécifique. Cette stratégie de contrôle d'entrée a été étudiée précédemment avec le contrôle de voie d'accès d'autoroutes mais des problèmes de stabilité, de changement d'échelle, de contrôlabilité, d'observabilité et dépendance temporelle persistent. De plus, aucune méthode de contrôle de feu à grande échelle et faisant face aux difficultés associées n'a encore été trouvée. Le sujet de cette thèse est donc d'élargir l'état de l'art actuel en introduisant un nouveau contrôle basé sur le modèle, en s'appuyant sur nos récents développement de 2D-LWR model [1] (incluant la propagation d'onde en 2D) dans l'équipe. Ce model peut être vu comme une extension naturelle en 2D du très connus CTM-model. La réalisation des taches suivantes sera planifiée :
• Etude de la contrôlabilité/observabilité du 2D-CTM model
• Partitionnement du réseau en zone qui sont controlables
• Identifier (parmi tous les feux possibles) les contrôles d'entrée les plus significatifs dans notre contexte
• Construire un contrôle de frontière afin d'améliorer certaines métriques pertinentes (à établir) des conditions de trafic routier
• Preuve de concept à l'aide d'un simulateur microscopique

Une batterie de tests et autres simulations pour valider la théorie seront réalisés à l'aide de l'équipement disponible au "Grenoble Traffic Lab" Center (see GTL) -qui est actuellement en train d'être étendu au centre ville de Grenoble (projet GTL-Ville)- où nous avons collecté des données de trafic et construit une plateforme de données "temps réel". L'algorithme développé au cours de cette thèse sera intégré au projet GTL-Ville. Les expériences qui ne pourront pas être réalisées à l'aide de données réelles seront testées en utilisant un microsimulateur de trafic reproduisant la complexité du réseau urbain de Grenoble.
[1] A simple example of two dimensional model for traffic: discussion about assumptions and numerical methods
Stéphane Mollier, Maria Laura Delle Monache, Carlos Canudas de Wit
TRB 2018 - Transportation Research Board 97th Annual Meeting, Jan 2018, Washington, D.C., United States. pp.1-20

Contexte de travail

Scale-FreeBack est une ERC décernée en 2015 à Carlos Canudas-de-Wit, Directeur de Recherche au Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), et qui s'étale entre septembre 2016-2021. L'ERC est gérée par le CNRS. Le projet sera mené au sein du groupe NeCS (qui est une équipe commune CNRS (GIPSA-Lab)-INRIA), à Grenoble France en collaboration avec Hassen Fourati de l'Université de Grenoble. Scale-FreeBack est un projet avec des objectifs théoriques ambitieux et innovants, qui ont été adoptés compte tenu des nouvelles opportunités présentées par les dernières technologies de détection à grande échelle. L'objectif global est de développer des méthodes holistiques de contrôle sans échelle des systèmes complexes en réseaux au sens le plus large et de proposer les bases d'une nouvelle théorie de contrôle traitant les réseaux physiques complexes avec une taille arbitraire.

Contraintes et risques

Connaissances requises: Contrôle de systèmes, mathématiques appliquées, théorie d'estimation

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