Dissertations / Theses on the topic 'Feux de circulation'

L'objet du rapport est de présenter un programme de simulation de la circulation routière en carrefour sans feux, microscopique et événementiel, qui autorise la modélisation de tous les types d'intersection plane à priorité accordée à l'un des axes, à l'exception des giratoires. L'accent y est mis sur l'estimation des temps d'attente et longueurs de queues. Plusieurs programmes comparables sont décrits préalablement, et les autres approches possibles du problème (statistique et probabiliste) sont largement développées, ainsi que quelques directives officielles de calcul.

L’objet principal de cette thèse, réalisée en collaboration avec la Société PHOENIX-ISI, consiste à développer un modèle de contrôle optimisé des feux de signalisation dans un réseau routier urbain. Il s’agit plus précisément de déterminer les plans de feux, c’est à dire pour chaque carrefour : durée du feu vert et décalage (offset) dans le cadre de réseaux de type axial (un itinéraire) ou de type maillé (par exemple, un quartier d’une agglomération). L’objectif (à minimiser) consiste à partir des données de circulation du réseau (débit entrant, répartition directionnelle des flux) et en utilisant un modèle de simulation de la propagation des flots de véhicules, à rechercher un plan de feux minimisant le retard total subi par les véhicules au cours de leur traversée du réseau. Le travail de recherche présenté ici se décompose en deux parties principales. La première partie consiste à développer un modèle de simulation de trafic permettant de représenter, de façon précise, l’écoulement des différents flux de trafic dans le réseau étudié pour un plan de feux quelconque fixé. La deuxième partie de la thèse est consacrée à la résolution algorithmique du problème MIP (problème en nombres entiers mixtes) élaboré dans la première partie. Nous proposons un algorithme basé sur la méthode de décomposition de Bender. Essentiellement, un tel algorithme doit résoudre un program linéaire de très grande taille à chaque itération afin de générer d’une coupe de Benders. Nous montrons que, pour notre problème MIP nous pouvons le faire de façon itérative (par une procédure de simulation inversée) et donc plus rapidement en exploitant une structure particulière de la matrice de contraintes. Nous présentons enfin une série d'expériences numériques prouvant l'efficacité de l'algorithme proposé.

Le trafic routier entraine de nombreux effets néfastes, dont la pollution, l'insécurité et la congestion. La plupart de méthodes développées, pour la régulation du trafic urbain au niveau des carrefours, cherche à réduire les temps d’attente et les longueurs des files d'attente. Ces méthodes se fixent principalement comme objectif l’optimisation des cycles de feu sur un horizon fini.Pour la description du trafic, nous adoptons une modélisation par les réseaux de Pétri Hybrides (RdPH), qui représente, simultanément, deux niveaux de représentation complémentaires : l'évolution continue des files d'attente et l'évolution discrète des feux tricolores. Ces deux niveaux sont, respectivement, articulés autour des réseaux de Pétri à vitesses variables et des réseaux de Pétri discrets temporisés.Nous élaborons en plus, une nouvelle stratégie pour résoudre le problème de la régulation du trafic urbain intervenant d'une manière adaptée au niveau des feux de signalisation. Nous cherchons à éviter, en premier lieu,la congestion et la sursaturation des files d'attente, qui ne doivent pas dépasser l'optimum des capacités des voies de l'intersection et, en second lieu, à réduire le temps d'évacuation des véhicules au niveau du carrefour et surtout les temps d'attente des conducteurs.Dans ce sens, un premier algorithme est élaboré pour calculer les longueurs des files d'attente, utilisant une approche qui se base sur la simplification de la modélisation d'un carrefour. Pour optimiser le temps moyen d’attente et le temps total d'évacuation sont, considérés et appliqués, avec succès, une heuristique de contrôle et une stratégie de régulation à feux fixe et à feux variables, suite à la détermination de la durée de feu vert correspondante à la situation de l'intersection en temps réel.Nous envisageons, de généraliser les résultats de nos travaux exploitant le modèle RdPH aux intersections plus complexes pour des situations réelles d'un réseau de carrefour<br>Road traffic causes many adverse effects, including pollution, insecurity and congestion. Most of the developedmethods for regulation of urban traffic at crossroads, seeking to reduce wait times and lengths of queues. Thesemethods are mainly set objective optimization fire cycles over a finite horizon.To describe the composition of traffic, we opted for a traffic modeling by hybrid Petri nets, representingsimultaneously two complementary levels of representation: the continuing evolution of queues and discreetchanging traffic lights. These two levels are respectively articulated about Petri nets variable speed and discretetimed Petri nets.We chose, as well, for a new strategy to solve the problem of urban traffic control intervening in an appropriatemanner to the level of the signal lights. We sought to avoid first, congestion and the super saturation of queues,which must not exceed the optimum capacity of the intersection of routes studied and, second, to reduce theevacuation time of vehicles at the crossroads and especially waiting times for drivers.In this sense, a first algorithm is developed to calculate the lengths of queues, using a modeling simplificationapproach to a junction. To optimize the average waiting time and the total evacuation time are considered andapplied successfully by a heuristic control lights and a fixed control strategy and floating lights, following thedetermination of the duration of corresponding green light to the situation in real time intersectionWe plan to generalize the results of our work exploiting RDPH model to complex intersections for real situations of acrossroads network

Les franchissements des feux orange et rouge constituent une cause fréquente d’accidents aux intersections. Ces comportements sont plus ou moins délibérés et influencés par différents contextes. L’objectif de la thèse a été d’étudier les facteurs intervenant dans les processus de décision aux feux tricolores. Il s’est agi d’examiner comment les automobilistes arbitrent entre la sécurité, le respect de la réglementation et la réduction du temps à attendre. Cette thèse comprend une introduction suivie de deux parties. La première partie expose les théories de la motivation, de la prise de décision, de la perception du temps et de l’espace qui constituent les références pour les recherches empiriques. Elle se termine en livrant la problématique générale de la thèse. La deuxième partie comprend quatre études. La première, basée sur la théorie du comportement planifié (Ajzen, 1985), examine les prédicteurs de l’intention de franchir le feu orange. Les études suivantes, menées sur simulateur de conduite, observent l’influence (étude 2) des contextes social et personnel sur le comportement des automobilistes aux feux tricolores, (étude 3) des arrêts aux feux sur la perception de la durée d’un trajet ainsi que les conséquences de cette perception sur le comportement des automobilistes aux feux tricolores et sur le choix de trajet. La quatrième étude s’intéresse à l’utilisation de l’heuristique de numérosité dans le choix entre deux trajets selon le nombre de feux tricolores et la probabilité d'avoir à s’arrêter aux feux. Pour clore ce travail, les résultats obtenus sont discutés et des limites aux recherches réalisées sont posées avant d’aboutir à la conclusion finale de la thèse<br>Yellow and red light running is an important cause of intersection crashes. These behaviors are more or less deliberate and influenced by different contexts. The aim of this PhD was to study factors involved in the decision making dealing with traffic lights. We examined how car drivers negotiate between safety, respect of the rules, and reducing waiting time. This thesis comprised an introduction followed by two main parts. The first part exposed theories of motivation, decision making, and time and space perception which gave the basis for the empirical research. It ended with a presentation of the problem section. The second part comprised four studies. The first one, based on the Theory of Planned Behavior (Ajzen, 1985), examined the predictors of the intention to run the yellow light. Next studies, carried out on driving simulator, investigated the influence of (study 2) social and personal context on drivers’ behavior at traffic lights, and (study 3) of stopping at lights on the travel time perception as well as the consequences of this perception for drivers’ behavior at traffic lights and for the route choice. The fourth study focused on the use of the numerosity heuristic in the choice between two itineraries depending on the number of traffic lights and the probability of stopping at the lights. For finishing this work, the results obtained were discussed and limits of the studies carried out were commented before drawing a final conclusion

Afin de répondre à la problématique de la régulation multi-objectif et multi-mode des carrefours à feux, nous proposons trois modèles de programmation linéaire mixte en nombres entiers constituant les moteurs d'un système de régulation pleinement adaptatif, ainsi que deux procédures interactives d'optimisation multi-objectif permettant d'adapter itérativement une "politique de régulation" à la situation de trafic. Les critères pris en compte, tous à minimiser, sont le temps d'attente et le nombre d'arrêts des véhicules particuliers, et un critère dédié aux transports en commun permettant de fixer un temps d'attente souhaité pour chaque bus. Des expérimentations ont montré qu'un des trois modèles, dit hybride, se démarque positivement des deux autres. Ce modèle a alors été mis en œuvre avec une des deux procédures interactives, permettant de contrôler un trafic simulé sur une période d'une heure dans différents scénarios types, et comparé à un système de régulation semi-adaptatif.

La régulation adaptative des feux de signalisation est un problème très important. Beaucoup de chercheurs travaillent continuellement afin de résoudre les problémes liés à l’embouteillage dans les intersections urbaines. Il devient par conséquent très utile d’employer des algorithmes intelligents afin d’améliorer les performances de régulation et la qualité du service. Dans cette thèse, nous essayons d'étudier ce problème d’une part à travers une modèlisation microscopique et dynamique en temps discret, et d’autre part en explorant plusieurs approches de résoltion pour une intersection isolée ainsi que pour un réseau distribué d'intersections.La première partie se concentre sur la modélisation dynamique des problèmes des feux de signalisation ainsi que de la charge du réseau d’intersections. Le mode de la “séquence de phase adaptative” (APS) dans un plan de feux est d'abord considéré. Quant à la modélisation du contrôle des feux aux intersections, elle est formulée grâce à un processus décisionnel de markov (MDP). En particulier, la notion de “l'état du système accordable” est alors proposée pour la coordination du réseau de trafic. En outre, un nouveau modèle de “véhicule-suiveur” est proposé pour l'environnement de trafic. En se basant sur la modélisation proposée, les méthodes de contrôle des feux dans cette thèse comportent des algorithmes optimaux et quasi-optimaux. Deux algorithmes exacts de résolution basées sur la programmation dynamique (DP) sont alors étudiés et les résultats montrent certaines limites de cette solution DP surtout dans quelques cas complexes où l'espace d'états est assez important. En raison de l’importance du temps d’execution de l'algorithme DP et du manque d'information du modèle (notamment l’information exacte relative à l’arrivée des véhicules à l’intersection), nous avons opté pour un algorithme de programmation dynamique approximative (ADP). Enfin, un algorithme quasi-optimal utilisant l'ADP combinée à la méthode d’amélioration RLS-TD (λ) est choisi. Dans les simulations, en particulier avec l'intégration du mode de phase APS, l'algorithme proposé montre de bons résultats notamment en terme de performance et d'efficacité de calcul<br>Adaptive traffic signal control is a decision making optimization problem. People address this crucial problem constantly in order to solve the traffic congestion at urban intersections. It is very popular to use intelligent algorithms to improve control performances, such as traffic delay. In the thesis, we try to study this problem comprehensively with a microscopic and dynamic model in discrete-time, and investigate the related algorithms both for isolated intersection and distributed network control. At first, we focus on dynamic modeling for adaptive traffic signal control and network loading problems. The proposed adaptive phase sequence (APS) mode is highlighted as one of the signal phase control mechanisms. As for the modeling of signal control at intersections, problems are fundamentally formulated by Markov decision process (MDP), especially the concept of tunable system state is proposed for the traffic network coordination. Moreover, a new vehicle-following model supports for the network loading environment.Based on the model, signal control methods in the thesis are studied by optimal and near-optimal algorithms in turn. Two exact DP algorithms are investigated and results show some limitations of DP solution when large state space appears in complex cases. Because of the computational burden and unknown model information in dynamic programming (DP), it is suggested to use an approximate dynamic programming (ADP). Finally, the online near-optimal algorithm using ADP with RLS-TD(λ) is confirmed. In simulation experiments, especially with the integration of APS, the proposed algorithm indicates a great advantage in performance measures and computation efficiency

La thèse concerne le contrôle de feux tricolores dans de larges réseaux urbains. Le point de départ est l’étude d’un modèle macroscopique se basant sur le Cell Transmission model. Nous avons formulé une version du modèle intégrant les feux tricolores à sa dynamique. De plus, nous avons introduit deux simplifications à ce modèle orientées vers la conception des techniques de contrôle ; la première se base sur la théorie de la moyenne et considère le pourcentage de vert des feux tricolores, la seconde décrit les trajectoires des feux tricolores en utilisant les instants d’activation et de désactivation d’un signal binaire. Nous utilisons des simulations numériques pour valider les modèles en les comparant avec le Cell Transmisson model intégrant les feux tricolores, ainsi que des simulations microscopiques (avec le logiciel Aimsun) afin de valider les mêmes modèles en les comparant cette fois-ci à un comportement réaliste des véhicules.Nous proposons deux techniques de contrôle à partir des deux modèles mentionnés ci-dessus. Le premier, qui utilise le modèle moyen de transmission de véhicules, considère les pourcentages de vert des feux tricolores comme variables contrôlées, et il est formulé comme un problème d'optimisation des mesures de trafic standards. Nous analysons un tel problème et nous montrons que cela équivaut à un problème d'optimisation convexe, afin d'assurer son efficacité de calcul. Nous analysons sa performance par rapport à un best-practice control à la fois dans des simulations MatLab, et dans des simulations microscopiques, avec un modèle Aimsun qui reproduit une grande partie de Grenoble, en France. La deuxième approche proposée est un problème d'optimisation dans lequel les variables contrôlées sont les instants d'activation et de désactivation de chaque feu tricolore. Nous utilisons la technique de modélisation Big-M dans le but de formuler un tel problème comme un programme linéaire avec variables entières, et nous montrons par des simulations numériques que l’expressivité de cette optimisation conduit à des améliorations de la dynamique du trafic, au prix de l'efficacité de calcul.Pour poursuivre la scalabilité des techniques de contrôle proposées nous développons deux algorithmes itératifs pour le problème de contrôle des feux de signalisation. Le premier, basé sur l'optimisation convexe mentionnée ci-dessus, utilise la technique dual descent et nous prouvons qu’il est optimal, i.e., il donne la même solution que l'optimisation centralisée. Le second, basé sur le problème d’optimisation entier susmentionné, est un algorithme sous-optimal qui mène à des améliorations substantielles par rapport au problème centralisé connexe, concernant l'efficacité de calcul. Nous analysons par des simulations numériques la vitesse de convergence des algorithmes itératifs, leur charge de calcul et leurs performances en matière de mesure du trafic.La thèse est conclue avec une étude de l'algorithme de contrôle des feux de circulation qui est utilisé dans plusieurs grandes intersections dans Grenoble. Nous présentons le principe de fonctionnement d'un tel algorithme, en détaillant les différences technologiques et méthodologiques par rapport aux approches proposées. Nous créons dans Aimsun le scénario représentant la partie intéressée de la ville, en reproduisant également l'algorithme de contrôle et en comparant ses performances avec celles de l'une de nos approches sur le même scénario<br>The thesis focuses on traffic lights control in large scale urban networks. It starts off with a study of macroscopic modeling based on the Cell Transmission model. We formulate a signalized version of such a model in order to include traffic lights’ description into the dynamics. Moreover, we introduce two simplifications of the signalized model towards control design, one that is based on the average theory and considers duty cycles of traffic lights, and a second one that describes traffic lights trajectories with the time instants of the rising and falling edges of a binary signals. We use numerical simulations to validate the models with respect to the signalized Cell Transmission model, and microsimulations (with the software Aimsun), to validate the same model with respect to realistic vehicles’ behavior.We propose two control algorithms based on the two models above mentioned. The first one, that uses the average Cell Transmission model, considers traffic lights’ duty cycles as controlled variables and it is formulated as an optimization problem of standard traffic measures. We analyze such a problem and we show that it is equivalent to a convex optimization problem, so ensuring its computational efficiency. We analyze its performance with respect to a best-practice control scheme both in MatLab simulations and in Aimsun simulations that emulate a large portion of Grenoble, France. The second proposed approach is an optimization problem in which the decision variables are the activation and deactivation time instants of every traffic lights. We employ the Big-M modeling technique to reformulate such a problem as a mixed integer linear program, and we show via numerical simulations that the expressivity of it can lead to improvements of the traffic dynamics, at the price of the computational efficiency of the control scheme.To pursue the scalability of the proposed control techniques we develop two iterative distributed approaches to the traffic lights control problem. The first, based on the convex optimization above mentioned, uses the dual descent technique and its provably optimal, that is, it gives the same solution of the centralized optimization. The second, based on the mixed integer problem aforesaid, is a suboptimal algorithm that leads to substantial improvements by means of the computational efficiency with respect to the related centralized problem. We analyze via numerical simulations the convergence speed of the iterative algorithms, their computational burden and their performance regarding traffic metrics.The thesis is concluded with a study of the traffic lights control algorithm that is employed in several large intersections in Grenoble. We present the working principle of such an algorithm, detailing technological and methodological differences with our proposed approaches. We create into Aimsun the scenario representing the related part of the city, also reproducing the control algorithm and comparing its performance with the ones given by one of our approaches on the same scenario

Le transport a toujours été l'un des composants déterminants de la vie urbaine et de son développement économique. A partir de la seconde moitié du siècle dernier, l'amélioration du niveau de vie moyen et du taux d'équipement des ménages a permis au plus grand nombre d'accéder au déplacement par véhicule particulier. Nous avons donc assisté à une course entre la croissance du trafic routier et les progrès quantitatifs et qualitatifs de la voirie. Cette quantité d'actions génère des problèmes au niveau de la fluidité du trafic, d'où l'apparition de congestion.La congestion se produit aujourd'hui de façon quasi-quotidienne dans les réseaux routiers. Elle est source de perte de temps, augmentation de la consommation d'énergie, nuisance et détérioration de l'environnement. La solution aux problèmes de congestion routière ne passe pas toujours par l'augmentation de l'investissement dans les infrastructures de transport. En effet, l'offre de terrains est épuisée et le développement de l'infrastructure routière est coûteux. D'où, la tendance actuelle est plutôt à une meilleure utilisation des infrastructures existantes. En particulier, les feux de signalisation jouent un rôle important parmi les approches qui permettent d'éviter la congestion. En effet, la conception d'une meilleur commande des feux de signalisation a fait l'objet de plusieurs recherches afin d’améliorer la circulation au niveau du réseau à grande échelle.Dans ce mémoire, nous nous intéressons essentiellement à un travail en amont (action a priori) permettant d'éviter la congestion en forçant le nombre de véhicules à ne pas dépasser les capacités maximales des voies du réseau de transport. Après avoir décrire les réseaux de carrefours des feux, nous présentons d'une manière non exhaustive, les méthodes développées pour la gestion et la régulation des carrefours. Ensuite, nous proposons trois stratégies de contrôle qui traitent le problème de contrôle de manières différentes. La première fait appel à la théorie des systèmes dissipatifs, la deuxième consiste à stabiliser le système au sens de Lyapunov autour de sa situation nominale et la troisième le stabilise en temps fini (pendant les heures de pointe). Ces commandes proposées respectent les contraintes sur l'état et sur la commande et prennent en considération les incertitudes existantes dans le système. Finalement, l'existence des commandes proposées a été caractérisée par la faisabilité de certaines LMI en utilisant l'outil CVX sous MATLAB. De plus, les performances de chaque commande sont évaluées par des simulations<br>Transport has always been one of the key components of urban life and its economic development. From the second half of the last century, the improvement in the average standard of living and the household equipment rate allowed the greatest number of people to access the journey by private vehicle. We therefore witnessed a race between the growth of road traffic and the quantitative and qualitative progress of roads. This quantity of actions generates problems with the fluidity of the traffic, hence the appearance of congestion.The congestion occurs today almost daily in road networks. It is source of waste of time, increase of the energy consumption, the nuisance and the deterioration of the environment. The solution to the problems of road congestion does not still pass by the increase of the investment in the infrastructures of transport. Indeed, the offer of grounds is exhausted and the development of the road infrastructure is expensive. Hence, the current trend is rather for a better use of the existing infrastructures. In particular, traffic lights play an important role in avoiding congestion. Indeed, the design of a better control of traffic lights has been the subject of several researches in order to improve the network circulation on a large scale.In this thesis, we are mainly interested in a work that prevents the congestion by forcing the number of vehicles to not exceed the lane capacities. After having described the network of intersections, we have realized a state of the art on the methods developed for the management and regulation of intersections. Next, we propose three control strategies that treat the control problem in different ways. The first one involves the theory of dissipative systems, the second one is to stabilize the system in the sense of Lyapunov around its nominal situation and the third one stabilizes it in finite time (during peak hours). These proposed controls respect the constraints on both state and control. In addition, they take into account the uncertainties in the system. Finally, the result of each strategy developed is presented by LMI in order to be solved by using the CVX tool under MATLAB. Besides, the performance of each control is evaluated by simulations

Dans le cadre de la régulation des carrefours à feux et du développement d'outils intégrés de gestion du trafic, notre recherche consiste à construire un système d'analyse des données d'observation d'un carrefour. Nous utilisons un dispositif expérimental d'observation automatique d'un carrefour réel basé sur des capteurs vidéo et une base d'enregistrements de scènes de trafic, qui nous permet de comparer l'incidence relative de deux stratégies, une stratégie de référence et une stratégie adaptative temps-réel, appelée CRONOS et développée à l'INRETS. Nous nous intéressons aux interactions entre véhicules et à leur relation à l'accident, appelée sévérité. Nous proposons une modélisation des interactions entre les véhicules dans un carrefour, et étudions particulièrement la zone de conflit. Nous mesurons les durées d'interactions et qualifions à chaque instant la sévérité des interactions détectées selon deux indicateurs, un indicateur de proximité et un indicateur de vitesse. Notre système modulaire détecte les interactions à l'aide de règles expertes explicites. Pour les indicateurs de sévérité, nous développons une méthode d'apprentissage générique, par sélection de données dans un flux. Cette méthode est testée sur l'apprentissage de l'indicateur de vitesse, et sur d'autres problèmes classiques. Nous utilisons le système développé pour traiter une partie des données de la base. Nous étudions les distributions des durées d'interaction selon les indicateurs de sévérité et mettons en évidence des différences entre les stratégies comparées<br>In the context of traffic light control strategies and the development of integrated devices for traffic management, our task is to build a system that analyses observation data of an intersection. We use an automated experimental observation device of a real intersection, based on video sensors, and a database of traffic recordings wich allows use to make a comparative analysis of the effects of two strategies, a reference strategy, and an adaptive real-time strategy, called CRONOS, developed in INRETS. We focus on interactions between vehicles, and their relation to accidents, called severity. We introduce a categorization of interactions between vehicles in an intersection, and study particularly the conflict zone. We measure the interaction duration and evaluate at each instant the severity of detected interactions, according to two indicators, a proximity indicator and a speed indicator. Our modular system detects interactions with explicit expert rules. For the severity indicators, we develop a generic learning method, through data selection in a stream. This method is tested on the learning of the speed indicator, and benchmarks. We use our system to analyse a part of the database. With this system, we study the distribution of interaction duration according to the safety indicators and highlight differences between the compared strategies

L'utilisation d'algorithmes de vision permettrait d'élargir le domaine d'application des systèmes d'aide à la conduite à d'autres situations telles que : les scènes urbaines ou les conditions météorologiques dégradées. À cette fin, trois nouvelles applications sont étudiées dans cette thèse pour la pluie et les feux tricolores. La pluie est la condition météorologique dégradée la plus fréquente. Nous comparons les modèles physiques et photométriques existants pour la pluie et les gouttes de pluie. Lors d'une conduite en temps de pluie de jour, les gouttes sur le pare-brise diminuent considérablement la visibilité du conducteur. Lorsqu'elles sont vue par une camera embarquée standard celles-ci apparaissent défocalisées. Ainsi, nous proposons de détecter ces gouttes hors-focus en utilisant soit une approche par manque de gradients soit par l'évaluation locale du flou. Lors d'une conduite de nuit sous la pluie, ce sont les phares qui paradoxalement diminuent la visibilité car leur lumière est réfléchie par les gouttes vers le conducteur. Nous appuyant sur la conception d'un simulateur physique, nous proposons un éclairage adaptatif qui illuminerait la scène sans éclairer les gouttes qui tombent. Les résultats de notre simulateur et le premier prototype construit montre que l'idée avancée pourrait efficacement améliorer la visibilité générale d'une scène. D'autre part, nous étudions la détection et le suivi de gouttes de pluie à grande vitesse. Les feux tricolores ont un rôle crucial dans la compréhension des scènes urbaines. Bien qu'il existe déjà des systèmes de détection de feux tricolores, les algorithmes actuels ne fonctionnent que dans des conditions simples. Ainsi, nous avons développé un algorithme de détection de feux tricolores qui utilise une détection en niveau de gris des spots lumineux et une classification par reconnaissance de modèle. L'approche ainsi conçue est assez flexible pour détecter différents types de feux tricolores même avec une camera à faible dynamique. Notre proposition a été évaluée sur des séquences acquises en France, Chine et Suisse.

Le problème de la gestion éco-responsable du trafic urbain est adressé. Ce type de gestion du trafic vise à réduire les arrêts des véhicules, les accélérations, la consommation énergétique, ainsi que la congestion. L'éco-management du trafic dans les réseaux urbains peut être catégorisé dans deux classes principales : contrôle du véhicule et contrôle de l'infrastructure. Les deux domaines de contrôle peuvent présenter caractéristiques soit isolées soit coordonnées, en dépendant du type d'information utilisée dans l'optimisation.La gestion du trafic côté véhicule influe sur chaque véhicule en fonction de ses propres caractéristiques et position. Le contrôle isolé du véhicule vise principalement à optimiser la transmission et/ou le profil de conduite des véhicules, en utilisant éventuellement des informations sur les caractéristiques de la route, mais sans communiquer avec les autres agents du réseau. Le contrôle coordonné du véhicule, d'autre part, fait usage de la communication entre les véhicules et avec l'infrastructure pour obtenir des bénéfices plus importants en termes de consommation d'énergie et de fluidité de la circulation.En revanche, la gestion du côté infrastructure influe sur les feux et les panneaux de signalisation, afin d'améliorer les performances de l'ensemble du trafic. Le contrôle isolé de l'infrastructure régule essentiellement les feux de signalisation pour une seule intersection, ou bien les limites de vitesse dans un seul tronçon de route, sans prendre en compte les interactions avec les jonctions et/ou les sections voisines. Le contrôle coordonné de l'infrastructure surmonte cette limitation en utilisant des informations sur les conditions de circulation dans d'autres sections de la route, afin de réduire la congestion.Les contributions de ce travail peuvent être résumées comme suit.Tout d'abord, une solution pour le contrôle coordonné du véhicule a été proposée, dans laquelle la communication avec l'infrastructure est exploitée pour réduire la consommation d'énergie. En particulier, les plans des feux de signalisation sont supposés être communiqués au véhicule et connus, et une vitesse optimale est suggérée au véhicule afin de traverser une séquence de carrefours à feux sans s'arrêter, tout en suivant une trajectoire d'énergie minimale. La stratégie proposée, appliquée indépendamment à chaque véhicule, a été testée dans un simulateur de trafic microscopique afin d'évaluer l'impact sur les performances du trafic. L'analyse a montré que la consommation d'énergie et le nombre d'arrêts peuvent être considérablement réduits sans affecter le temps de parcours.Ensuite, une solution pour le contrôle isolé de l'infrastructure a été proposée. Un modèle macroscopique du trafic urbain a été introduit, et les limites de vitesse variables ont été utilisées pour améliorer les performances de la circulation. L'optimisation vise à trouver un compromis entre la réduction de consommation énergétique et le temps de parcours moyen des véhicules dans le tronçon de route considéré. Des expériences ont démontré qu'il existe une limite de vitesse optimale qui améliore les performances du trafic, et qui réduit la longueur de la file d'attente au feu de signalisation.Enfin, une solution pour le contrôle coordonné de l'infrastructure a été proposée. La synchronisation des feux de signalisation sur les grands axes de circulation a été prouvée efficace pour réduire le temps de parcours. Notre analyse a démontré qu'un problème d'optimisation peut être formalisé pour prendre en compte également les aspects énergétiques. Des expériences approfondies dans un simulateur de trafic microscopique ont montré qu'il existe une corrélation entre la progression du trafic et ses performances. La stratégie de contrôle proposée a montré qu'une réduction significative de la consommation d'énergie peut être atteinte, en éliminant presque complètement les arrêts et le temps d'arrêt, sans affecter le temps de parcours<br>The problem of energy-aware traffic management in urban environment is addressed. Such traffic management aims at reducing vehicle stops, accelerations, energy consumption, and ultimately congestion. The eco-management in urban traffic networks may be divided in two broad categories: vehicle-side control and infrastructure-side control. Both control domains can feature isolated or coordinated characteristics, depending on the type of information used in the optimization.The vehicle-side traffic management influences each single vehicle according to its own characteristics and position. Isolated vehicle control aims primarily at optimizing the powertrain and/or the driving profile of the vehicles, possibly using information about the road characteristics, but without communicating with the other agents of the traffic network. Coordinated vehicle control makes use of communication among vehicles and with the infrastructure in order to achieve larger benefits in terms of energy consumption and traffic fluidity.The infrastructure-side management, on the other hand, influences traffic lights and road side panels in order to improve the performance of the traffic as a whole. Isolated infrastructure control regulates essentially the traffic lights at a single signalized intersection, or the speed limits in a single stretch of road, without taking into account the interactions with the neighboring junctions and/or road sections. Coordinated infrastructure control overcomes this limitation by using information about traffic conditions in other road sections to alleviate congestion.The contributions of this work to the energy-aware traffic management may be summarized as follows.Firstly, a solution for the coordinated vehicle control has been proposed, in which communication with the infrastructure is exploited to reduce energy consumption. In particular, the traffic lights timings are assumed to be communicated to the vehicle and known, and the vehicle is suggested an optimal speed to drive through a sequence of signalized intersections without stopping, while following a minimum-energy trajectory. The proposed strategy, independently applied to each vehicle, has been tested in a microscopic traffic simulator in order to assess the impact on the traffic performance. The analysis has demonstrated that the energy consumption and the number of stops can be drastically reduced without affecting the travel time.Then, a solution for the isolated infrastructure control has been proposed. A macroscopic urban traffic model has been introduced, and the variable speed limits have been used as actuation to improve traffic performance. In particular, the analysis has been carried out at saturated traffic conditions, with given and fixed traffic lights scheduling. The optimization aims at reducing the energy consumption in trade-off with the average travel time of the vehicles in the considered road section. Experiments have demonstrated that there exists an optimal speed limit that improves traffic performance and reduces the length of the queue at the traffic light.Lastly, a solution for the coordinated infrastructure control has been proposed. Traffic lights coordination on arterials has been proved to be effective in terms of traffic delay reduction. Our analysis has demonstrated that an optimization problem can be cast to take into account also energetic aspects. Extensive experiments in a microscopic traffic simulator have showed that a correlation exists between traffic progression and traffic performance indexes, such as energy consumption, travel time, idling time, and number of stops. The proposed control strategy has showed that a significant reduction of energy consumption can be achieved, almost completely eliminating number of stops and idling time, without affecting the travel time

Afin d’améliorer l’expérience utilisateur de leurs véhicules, les constructeurs automobiles recherchent des systèmes d’affichage et de contrôles innovants, tels des dispositifs permettant de produire des images 3D. Pour ceci, l’holographie est une solution a priori très performante car elle permet de générer une scène 3D incluant la majorité des indices de perception de la 3D nécessaire au cerveau humain. Si la production en série d’hologrammes « classiques » (i.e. à enregistrement optique) est trop contraignante pour les applications automobiles, les hologrammes synthétiques en relief de surface sont compatibles avec la technique de nano-imprint et peuvent donc aisément être produits en grande série. Mais le milieu automobile impose de plus de fortes contraintes de coût, de compacité du système et de sécurité oculaire. Le recours à une illumination LED des hologrammes est donc largement préférable à l’illumination laser généralement utilisée. Une solution holographique illuminé par LED et générant la perception d’un objet flottant, dans le cadre d’une application d’IHM intérieure au véhicule est démontrée. La réalisation d’une étude statistique confirmant que la grande majorité des observateurs perçoivent la scène 3D flottante correctement est détaillée et discutée. Enfin, la démonstration d’une extension de l’approche encore plus compacte en permettant l’illumination par de multiples sources LED distinctes d’un hologramme synthétique générant une image flottante perçue en 3D est présentée<br>To improve the user experience in their vehicles, automotive manufacturers are searching for innovative display and control systems, such as devices producing 3D images. Holography is an attractive solution as it can generate 3D scenes incorporating most of the perceptual cues necessary for the human brain. While mass production of "classic" holograms (i.e., optically recorded) for automotive applications has strong constraints, surface relief synthetic holograms are compatible with nano-imprint technology, allowing easy large-scale production. However, the automotive environment imposes additional constraints of cost, system compactness, and eye safety. In this automotive context, the use of LED illumination for holograms is therefore highly preferable to the commonly used laser illumination. We demonstrate an LED illuminated holographic solution that creates the perception of a floating object, targeting an in-vehicle human-machine interface (HMI) application. We also present a statistical study confirming that a large majority of observers perceive the floating 3D scene correctly. Finally, we demonstrate an even more compact extension of the approach enabling simultaneous illumination by multiple distinct LED sources of a single synthetic hologram, generating the perception of floating 3D image

Ces travaux de thèse étudient en détail la problématique d'optimisation du trafic par le biais du contrôle des feux de signalisation d'un réseau routier. Cette optimisation passe par l'utilisation de techniques d'apprentissage par renforcement, branche du machine learning permettant à un agent de résoudre une tâche dans un environment en maximisant ses signaux de récompenses.Dans un premier temps, les champs respectifs du contrôle de feux et de l'apprentissage par renforcement sont présentés, permettant ensuite d'introduire le domaine du contrôle de feu par apprentissage par renforcement. Dans un second temps, nous définissons un modèle mathématique du trafic utilisant des notions de théorie des graphes, ainsi que le modèle d'apprentissage, le simulateur de trafic et la librairie d'apprentissage par renforcement spécialement définie pour nos expérimentations. Dans un troisième et dernier temps, ces définitions nous permettent de construire une méthode d'optimisation du trafic performante.Nous étudions premièrement différentes méthodes d'apprentissage par renforcement sur une intersection isolée. Plusieurs grandes familles d'algorithmes (Q-learning, LRP, acteur-critique) sont comparés à des méthodes deterministes. Nous introduisons ensuite des méthodes d'approximation par réseau de neurones profonds, permettant d'augmenter sensiblement la performance de ces méthodes sur une intersection seule. Ces expérimentations nous permettent alors d'isoler le double deep Q-learning (DDQN) comme la méthode la plus adaptée pour le contrôle de feux.Sur cette base, nous introduisons ensuite le concept de coordination dans un système multi-agents d'apprentissage par renforcement (MARL). Là encore, plusieurs modes de coordination sont comparées à la méthode isolée définie précédemment. Plus particulièrement, nous définissons une nouvelle méthode, DEC-DQN, qui permet à plusieurs agents d'une POMDP de communiquer afin de mieux optimiser le trafic routier. DEC-DQN utilise un réseau de neurone commun à tous les agents du système, ce qui leur permet d'apprendre eux-même la meilleure façon de communiquer. Afin de correctement récompenser les actions de communication de chaque agent, qui sont distinctes de leurs actions d'optimisation du trafic par le contrôle de feux, DEC-DQN définit une fonction de récompense qui permet à chaque agent d'estimer l'effet de son action de communication sur les agents voisins. Cette estimation se fait directement à l'aide des réseaux de neurones servant au choix d'actions d'optimisation des intersections voisines.Cette nouvelle méthode de coordination est finalement comparée à d'autres méthodes de coordination phares de la litérature. La méthode DEC-DQN permet un apprentissage accéleré du routage de trafic par les agents, tout en montrant des performances et stabilité supérieures aux autres méthodes testées<br>This thesis studies the problem of traffic optimization through traffic light signals on road networks. Traffic optimization is achieved in our case through the use of reinforcement learning, a branch of machine learning in which an agent solves a given task in an environment by maximizing its reward signals.First, we present the fields of traffic signal control (TSC) and reinforcement learning (RL) separately, before presenting how the latter is applied on the former (RL-TSC). Then, we define a mathematical model of traffic based on graph theory, before introducing the reinforcement learning model, traffic simulator and deep reinforcement learning library created for our research work.Finally, these definitions allow us to build an efficient traffic signal control method based on reinforcement learning.We first study multiple classical reinforcement learning techniques on an isolated traffic intersection. Multiple classes of RL algorithms are compared (e.g. Q-learning, LRP, actor-critic) to deterministic TSC methods used as a baseline. We then introduce function approximation methods using deep neural networks, allowing for significant performance improvement on isolated intersections. These experiments allow us to single out dueling deep Q-learning as the best isolated RL-TSC method for out model.On this basis, we introduce the concept of agent coordination in multi-agent reinforcement learning systems (MARL). We compare multiple modes of coordinaiton to the isolated baseline that we previously defined. These experiments allow us to define the DEC-DQN coordination method, which allows for multiple agents of a POMDP to communicate in order to better optimize traffic. DEC-DQN uses a deep neural network shared by all agents of the network, allowing them to learn a common communication protocol from scratch. In order to correctly reward communication actions, which are entirely distinct from traffic optimization actions taken by agents, DEC-DQN defines a special reward function allowing each agent to directly estimate the impact of its communications on neighboring agents of the network. Communicaiton action rewards are directly estimated on the traffic optimization neural networks of neighboring intersections.Finally, this novel cooridnation method is compared to other methods of the literature on a large-scale simulation. The DEC-DQN algorithm results in faster agent learning, as well as increased performance and stability thanks to agent coordination

Cette thèse contient deux contributions à l’homogénéisation en espace-temps des équations de Hamilton-Jacobi du premier ordre. Ces équations sont en lien avec la modélisation du trafic routier. Enfin, sont présentés des résultats d’homogénéisation en milieu presque périodique. Le premier chapitre est consacré à l’homogénéisation d’un système infini d’équations différentielles couplées avec temps de retard. Ce système provient ici d’un modèle microscopique de trafic routier simple. Les conducteurs se suivent sur une route rectiligne infinie et l’on tient compte de leur temps de réaction. On suppose que la vitesse de chaque conducteur est une fonction de l’interdistance avec le conducteur qui le précède: on parle d’un modèle du type “follow-the-leader”. Grâce à un principe de comparaison strict, on montre la convergence vers un modèle macroscopique pour des temps de réaction inférieurs à une valeur critique. Dans un second temps, on exhibe un contre-exemple à l’homogénéisation pour un temps de réaction supérieur à cette valeur critique, pour des conditions initiales particulières. Pour cela, on perturbe la solution stationnaire dans laquelle les véhicules sont tous équidistants aux instants initiaux. Le second chapitre porte sur l’homogénéisation d’une équation de Hamilton-Jacobi dont l’Hamiltonien est discontinu en espace. Le modèle de trafic associé est une route rectiligne comportant une infinité de feux tricolores. Ces feux sont supposés identiques, équidistants et le déphasage entre deux feux successifs est supposé constant. On étudie l’influence à grande échelle de ce déphasage sur le trafic. On distingue la portion de route libre, qui sera représentée par un modèle macroscopique, et les feux, qui seront modélisés par des limiteurs de flux périodiques en temps. Le cadre théorique est celui par C. Imbert et R. Monneau (2017) pour les équations de Hamilton-Jacobi sur réseaux. L’étude se décompose en l’homogénéisation théorique, où l’Hamiltonien effectif dépend du déphasage, puis l’obtention de propriétés qualitatives de cet Hamiltonien à l’aide d’observations via des simulations numériques. Le troisième chapitre présente des résultats d’homogénéisation en milieu presque périodique. On étudie tout d’abord un problème d’évolution avec un Hamiltonien stationnaire, presque périodique en espace. À l’aide d’arguments presque périodiques, on effectue dans un second temps une nouvelle preuve du résultat d’homogénéisation du second chapitre. L’Hamiltonien est alors périodique en temps et presque périodique en espace. Sont également présentes des questions encore ouvertes, notamment dans le cas où l’Hamiltonien est presque périodique en temps-espace, et dans le cas d’un modèle de trafic où les feux sont assez proches, avec donc un modèle microscopique entre les feux<br>This thesis report deals with the homogenization in space and time of some first order Hamilton-Jacobi equations. It contains two contributions. The corresponding equations are derived from traffic flow modelling. We finally present some results of almost periodic homogenization. In the first chapter, we consider a one dimensional pursuit law with delay which is derived from traffic flow modelling. It takes the form of an infinite system of first order coupled delayed equations. Each equation describes the motion of a driver who interacts with the preceding one: such a model is referred to as a ``follow-the-leader" model. We take into account the reaction time of drivers. We derive a macroscopic model, namely a Hamilton-Jacobi equation, by a homogenization process for reaction times that are below an explicit threshold. The key idea is to show, that below this threshold, a strict comparison principle holds for the infinite system. Above this threshold, we show that collisions can occur. In a second time, for well-chosen dynamics and higher reaction times, we show that there exist some microscopic pursuit laws that do not lead to the previous macroscopic model. Such a law is here derived as a perturbation of the stationnary solution, for which all the vehicles are equally spaced at initial times. The second chapter is dedicated to the homogenization of a Hamilton-Jacobi equation for traffic lights. We consider an infinite road where lights are equally spaced and with a constant phase shift between two lights. This model takes the form of a first order Hamilton-Jacobi equation with an Hamiltonian that is discontinuous in the space variable and the notion of viscosity solution is the one introduced by C. Imbert and R. Monneau (2017). Each light is modelled as a time-periodic flux limiter and the traffic flow between two lights corresponds to the classical LWR model. The global Hamiltonian will be time-periodic but not periodic in space for a general phase shift. We first show that the rescaled solution converges toward the solution of the expected macroscopic model where the effective Hamiltonian depends on the phase shift. In a second time, numerical simulations are used to analyse the effect of the phase shift on the effective Hamiltonian and to reveal some properties of the effective Hamiltonian from the numerical observations. In the third chapter, we are interested in some homogenization problems of Hamilton-Jacobi equations within the almost periodic setting which generalizes the usual periodic one. The first problem is the evolutionary version of the work cite {ishii2000almost}, with the same stationary Hamiltonian. The second problem has already been solved in the second chapter but we use here almost periodic arguments for the time periodic and space almost periodic Hamiltonian. We only study the ergodicity of the associated cell problems. We finally discuss open problems, the first one concerning a space and time almost periodic Hamiltonian and the second one being a microscopic model for traffic flow modelling where the Hamiltonian is almost periodic in space

Nous étudions divers aspects des intersections routières : tout en présentant des propriétés combinatoires des trajets pouvant être empruntés simultanément pour les traverser, nous proposons un algorithme de consensus à destination de véhicules connectés, visant à abolir la nécessité de panneaux de signalisation et feux tricolores : les voies ouvertes à la circulation sont choisies en temps réel et l'information circule par le biais de CAM. Cet algorithme utilise une fonction qui, à chaque file d'attente, associe un poids : elle a été construite comme un optimum expérimental obtenu à partir d'une classe de fonctions, de manière à obtenir des temps d'attente moyens minimaux, tout en maîtrisant autant que possible le temps d'attente maximal de chaque véhicule<br>We study various aspects of road intersections: we present combinatorial properties of the paths that can be taken simultaneously to cross them, and we propose a consensus algorithm for intelligent vehicles, aimed at abolishing the need for any traffic signs and traffic lights: the open lanes are chosen in real time and information is transmitted via CAM. This algorithm uses a function which associates a weight to each queue: it has been constructed as an experimental optimum obtained from a class of functions, so as to obtain minimum average waiting times, while keeping the maximum waiting time for each vehicle as low as possible

Rendus nécessaires pour des raisons de sécurité, les feux de circulation doivent également être réglés pour minimiser les temps d'arrêt aux intersections. Le problème posé dans ce mémoire est celui de la commande des feux de façon à répondre au mieux au double objectif de sécurité et performance. La première partie concerne les contrôleurs de carrefour dont la mission principale consiste à commander directement les lignes de feux tout en veillant au respect des contraintes de fonctionnement. L'outil des réseaux de Petri est appliqué pour la synthèse et la modélisation de ces appareils. Ensuite, l'estimation des queues de véhicules, cruciale pour le calcul en ligne de la commande optimale est abordée, dans un premier temps par une approche markovienne, puis par le biais de réseaux de Petri stochastiques, aptes au filtrage sur des intersections complexes et à la détection d'incidents. Enfin, après le choix d'un critère de commande adapté aux incertitudes du trafic urbain, le problème du calcul à partir de l'état estimé des ordres à fournir au contrôleur est examiné. Pour pallier la lenteur de la programmation dynamique, les approches floues et neuronales sont envisagées. Mais en définitive, les résultats les plus prometteurs sont atteints par une fusion de ces trois approches.

La pollution atmosphérique résulte d’un mélange complexe de composés, des gaz et des particules, dont les effets sont notoirement néfastes. Les composés organiques volatils (COV) tiennent un rôle prépondérant dans la chimie atmosphérique et sont précurseurs d’ozone et d’aérosols organiques secondaires (AOS). En Île-de-France, l’exposition à la pollution est préoccupante ; or, des incertitudes significatives sont toujours associées aux sources de polluants, ainsi qu’à leur intensité et leurs variabilités à différentes échelles de temps et très peu d’investigations ont porté sur la quantification de l’exposition individuelle. Dans ce contexte, cette thèse a cherché à mieux caractériser les variabilités temporelle et spatiale de la pollution en Île-de-France.La fiabilité discutable des capteurs portables a été dépassée par l’élaboration d’un protocole de sélection et de qualification comprenant différents tests en mesures fixes, en chambre et en mobilité. Cette nouvelle méthodologie, basée notamment sur l’utilisation d’un outil combinant différents indicateurs statistiques, a été appliquée pour retenir l’AE51, le Cairclip et le Canarin, mesurant respectivement le carbone suie (BC), le dioxyde d’azote (NO2) et les particules (PM).Ces trois capteurs ont été déployés au cours de campagnes de mesures impliquant une trentaine de volontaires. L’exposition individuelle ainsi quantifiée est plus élevée à l’automne qu’au printemps et varie de manière substantielle en fonction des différents environnements fréquentés. La proximité de la circulation routière (pour le BC et le NO2) ainsi que les activités de cuisine et la fumée de tabac (pour les PM) présentent des contributions importantes à l’exposition totale (jusqu’à 34 %, 26 % et 44 % respectivement), alors même que le temps passé dans ces environnements est faible.En plus du trafic routier, le BC est traditionnellement imputé au feu de bois. Une campagne hivernale de mesures (3,5 mois) a permis d’imputer respectivement 22 % et 47 % des COV mesurés à ces deux sources. Certains composés ont été mesurés et associés au feu de bois pour la première fois en air ambiant comme le benzènediol et le méthylbutènone. Une comparaison avec l’inventaire régional des émissions a permis d’identifier des similitudes et des différences pour proposer des améliorations<br>Air pollution results from a complex mixture of compounds, gases and particulate matter, whose effects have proven to be harmful. Volatile organic compounds (VOCs) play a major role in atmospheric chemistry and are precursors of ozone and secondary organic aerosols (SOAs). In Île-de-France, exposure to pollution is a concern; however, significant uncertainties are still associated with the pollutants’ sources, as well as their intensity and variability at different time scales, and very few investigations have focused on quantifying personal exposure. In this context, this research sought to better characterize the temporal and spatial variabilities of pollution in Île-de-France.The questionable reliability of portable sensors has been addressed by the design of a selection and qualification protocol including various tests in static measurements, controlled chamber and mobility. This new methodology, based in particular on the use of a tool combining different statistical indicators, was applied to choose the AE51, Cairclip and Canarin, measuring black carbon (BC), nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM) respectively.These three sensors were deployed during measurement campaigns involving about thirty volunteers. The personal exposure thus quantified is higher in fall than in spring and varies substantially according to the different environments frequented. Proximity to road traffic (for BC and NO2) as well as cooking activities and tobacco smoke (for PM) make significant contributions to total exposure (up to 34 %, 26 % and 44 % respectively), even though the time spent in these environments is short.In addition to road traffic, BC is traditionally attributed to wood burning. A winter measurement campaign (3.5 months) attributed respectively 22 % and 47 % of the measured VOCs to these two sources. Compounds including benzenediol and methylbuteone were measured and associated with wood burning for the first time in ambient air. A comparison with the regional emissions inventory identified similarities as well as differences and suggested improvements

La pollution atmosphérique résulte d’un mélange complexe de composés, des gaz et des particules, dont les effets sont notoirement néfastes. Les composés organiques volatils (COV) tiennent un rôle prépondérant dans la chimie atmosphérique et sont précurseurs d’ozone et d’aérosols organiques secondaires (AOS). En Île-de-France, l’exposition à la pollution est préoccupante ; or, des incertitudes significatives sont toujours associées aux sources de polluants, ainsi qu’à leur intensité et leurs variabilités à différentes échelles de temps et très peu d’investigations ont porté sur la quantification de l’exposition individuelle. Dans ce contexte, cette thèse a cherché à mieux caractériser les variabilités temporelle et spatiale de la pollution en Île-de-France.La fiabilité discutable des capteurs portables a été dépassée par l’élaboration d’un protocole de sélection et de qualification comprenant différents tests en mesures fixes, en chambre et en mobilité. Cette nouvelle méthodologie, basée notamment sur l’utilisation d’un outil combinant différents indicateurs statistiques, a été appliquée pour retenir l’AE51, le Cairclip et le Canarin, mesurant respectivement le carbone suie (BC), le dioxyde d’azote (NO2) et les particules (PM).Ces trois capteurs ont été déployés au cours de campagnes de mesures impliquant une trentaine de volontaires. L’exposition individuelle ainsi quantifiée est plus élevée à l’automne qu’au printemps et varie de manière substantielle en fonction des différents environnements fréquentés. La proximité de la circulation routière (pour le BC et le NO2) ainsi que les activités de cuisine et la fumée de tabac (pour les PM) présentent des contributions importantes à l’exposition totale (jusqu’à 34 %, 26 % et 44 % respectivement), alors même que le temps passé dans ces environnements est faible.En plus du trafic routier, le BC est traditionnellement imputé au feu de bois. Une campagne hivernale de mesures (3,5 mois) a permis d’imputer respectivement 22 % et 47 % des COV mesurés à ces deux sources. Certains composés ont été mesurés et associés au feu de bois pour la première fois en air ambiant comme le benzènediol et le méthylbutènone. Une comparaison avec l’inventaire régional des émissions a permis d’identifier des similitudes et des différences pour proposer des améliorations<br>Air pollution results from a complex mixture of compounds, gases and particulate matter, whose effects have proven to be harmful. Volatile organic compounds (VOCs) play a major role in atmospheric chemistry and are precursors of ozone and secondary organic aerosols (SOAs). In Île-de-France, exposure to pollution is a concern; however, significant uncertainties are still associated with the pollutants’ sources, as well as their intensity and variability at different time scales, and very few investigations have focused on quantifying personal exposure. In this context, this research sought to better characterize the temporal and spatial variabilities of pollution in Île-de-France.The questionable reliability of portable sensors has been addressed by the design of a selection and qualification protocol including various tests in static measurements, controlled chamber and mobility. This new methodology, based in particular on the use of a tool combining different statistical indicators, was applied to choose the AE51, Cairclip and Canarin, measuring black carbon (BC), nitrogen dioxide (NO2) and particulate matter (PM) respectively.These three sensors were deployed during measurement campaigns involving about thirty volunteers. The personal exposure thus quantified is higher in fall than in spring and varies substantially according to the different environments frequented. Proximity to road traffic (for BC and NO2) as well as cooking activities and tobacco smoke (for PM) make significant contributions to total exposure (up to 34 %, 26 % and 44 % respectively), even though the time spent in these environments is short.In addition to road traffic, BC is traditionally attributed to wood burning. A winter measurement campaign (3.5 months) attributed respectively 22 % and 47 % of the measured VOCs to these two sources. Compounds including benzenediol and methylbuteone were measured and associated with wood burning for the first time in ambient air. A comparison with the regional emissions inventory identified similarities as well as differences and suggested improvements

La première partie de la thèse est consacrée au problème de la gestion des feux tricolore d'un carrefour, et la deuxième partie s'inscrit dans le cadre plus général de la modélisation des déplacements urbains

Dans plusieurs pays à travers le monde, à cause des moyens financiers qui sont le plus souvent limités, la croissance des infrastructures de transport est généralement faible comparée non seulement à celle de la populations en zone urbaine, mais aussi à celle du parc automobile. Un tel contexte ne rend pas la tâche facile aux autorités en charge de la gestion des systèmes de transport. L'introduction des technologies de l'information et de la communication a permis à ces autorités de mieux adresser ce problème. Dans les centres urbains, la gestion du trafic véhiculaire aux intersections à un impact sur la congestion dans toute la ville. Dans cette thèse, notre objectif est de proposer une architecture de réseau de capteurs sans fil pour mesurer le trafic véhiculaire aux intersections. L'architecture proposée doit non seulement avoir un coût financier raisonnable, mais doit également être légère et autonome. Les architectures proposées dans la littérature utilisent des capteurs déployés sous la chaussée. D'un point de vu communication réseau, ces architectures sont irréalistes. La première contribution de cette thèse est la caractérisation des liens radio dans un réseau avec des capteurs déployés en surface du sol. Les résultats montrent un lien radio de mauvaise qualité au sol. Partant des conclusions de ce premier travail, la seconde contribution de cette thèse est WARIM, une nouvelle architecture de réseau de capteurs sans fil pour le monitoring du trafic véhiculaire au niveau des intersections. Dans WARIM, les capteurs déployés sur une voie forment un réseaux de capteurs sans fil, multi saut et ayant une topologie physique linéaire. Dans ce réseau, toutes les données sont relayées en direction d'un même point de collecte. Dans un tel réseau, les besoins en terme de traitement et de communication sont plus élevés dans le voisinage du point de collecte. Ainsi, la troisième contribution de cette thèse est, considérant un réseau de capteur linéaire, une stratégie de déploiement des capteurs basée sur le concept de noeuds virtuelles. Comparée a` un déploiement uniforme, la solution que nous proposons prolonge la durée de vie du réseau de l'ordre de 40%. Dans l'application de monitoring du trafic véhiculaire considérée dans cette thèse, il est important de corréler les messages générés par un capteur à sa position. La quatrième contribution de cette thèse est, considérant un réseau de capteur linéaire, un algorithme de classement des capteurs basé sur la centroide. Nous évaluons les performances de cet algorithme en considérant un modèle de communication réaliste, un déploiement uniforme, et aussi le déploiement proposé dans cette thèse. Finalement, en mettant ensemble toutes nos contributions, des simulations montrent que WARIM, l'architecture que nous avons proposée dans cette thèse, peut être utilisée pour une collecte fiable et en temps réel du trafic véhiculaire au niveau d'une intersection<br>In many countries, because of the limited financial budget, the growth of road infrastructures is low compared to the growth of population and the number of vehicles in urban areas. Such a context does not make the task easy for authorities in charge of the management of transportation systems. The introduction of information and communication technologies (ICT) allows to better address these issues. Vehicular traffic management at intersections has an impact on the traffic jam observed in the whole city. In this thesis, our goal is to propose a low-cost, lightweight and autonomous Wireless Sensors Network (WSN) architecture for vehicular traffic monitoring, especially at an intersections. Vehicular traffic data collected can be used, for instance, for intelligent traffic lights management. In the WSN architecture proposed in the literature for vehicular traffic monitoring, underground sensors are used. In terms of network communication, these architectures are not realistic. Nowadays, surface-mounted sensors are proposed by manufacturers. The first contribution of this thesis is an experimental characterization of wireless links in a WSN with sensors deployed at the ground level. We evaluate the impact of several parameters like the proximity of the ground surface, the communication frequency and the messages size on the link quality. Result show a poor link quality at ground level. Based on the conclusions of the experiments, the second contribution of this thesis is WARIM, a new WSN architecture for vehicular traffic monitoring at an intersection. In WARIM, the sensors deployed on a lane form a multi-hop WSN with a linear topology (LWSN). In this network, all the data are forwarded toward the sink. In a network with such properties, the computation and communication requirements are highest in the neighborhood of the sink. Thus, the third contribution of this thesis is a virtual nodes-based and energy efficient sensors deployment strategy for LWSN. Compared to a uniform deployment, this deployment improves the network lifetime by 40%. In our intersection monitoring application, it is important to correlate the messages generated by a sensor to its position with respect to the intersection. Therefore,the fourth contribution of this thesis is, a centroid-based algorithm for sensors ranking in a LWSN. We evaluate the performance of this algorithm considering a realistic channel model, a uniform deployment, as well as the virtual nodes based-deployment proposed in this thesis. Finally, putting all our contributions together, simulations show that WARIM can be used for reliable and real-time vehicular traffic monitoring at an intersection