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journee2011.simulationdynamique.fr
Journée technique du 6 octobre 2011 – Paris
Etude comparative de logiciels de simulation dynamique : leçons à tirer
Olivier Richard, Aurélien DuretCETE de Lyon / département Mobilités
2Journée Simulation Dynamique 20116 octobre 2011 CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
Plan de la présentation
1 - Présentation des études de comparaison
2 - Comparaison des logicielsEnseignements méthodologiques sur les études de comparaison
Enseignement sur les cas théoriquesApplication à un cas de régulation
Enseignements sur le cas d'étude réel
3 - Recommandations opérationnelles
4 - Conclusion générale
36 octobre 2011 CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
Journée Simulation Dynamique 2011
Objectifs et démarche
Deux objectifs
• Identifier les possibilités et les limites de plusieurs logiciels(Aimsun, Dynasim, TransModeler, SymuVia)
• Améliorer les usages des outils de simulation dynamique
Démarche de travail
• Tests de performances sur des cas théoriques (« cas tests »)
• Comparaison des résultats sur un cas d'étude réel
46 octobre 2011 CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
Journée Simulation Dynamique 2011
Le contexte
Les acteurs : une étude collaborative du RST• Commanditaires
SETRA, CERTU, INRETS (maintenant IFSTTAR)• Réalisation
CETE de Lyon (pilotage)INRETS, ZELT ToulouseCETE Ouest, Normandie Centre, Nord Picardie et Méditerranée
Une étude en plusieurs temps• Etude initiale : généraliste
Initiée début 2009, terminée début 2011Une comparaison a priori des fonctionnalités, des « cas tests » généraux et
un cas d'étude réel
• Seconde étude : prenant en compte les enseignements méthodologiquesInitiée début 2011, en coursFocalisée sur la régulation dynamique
56 octobre 2011 CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
Journée Simulation Dynamique 2011
Les « cas tests »
« Cas tests » généralistes• Comportements en file• Propagation d'une file d'attente• Changement de voie• Insertion• Giratoires
« Cas tests » pour la régulation dynamique• Insertion sur voie rapide (pour la régulation d'accès)• Capacité en section courante (pour la régulation de vitesse)• Répartition par voie (pour la régulation de vitesse)
Qu'est ce qu'un « cas test » ? Un cas test est une combinaison d'un réseau, d'une demande et d'indicateurs de résultats en vue de tester la réponse du logiciel dans une configuration particulière :Par exemple : mesurer la file d'attente sur un feu en section courante en augmentant progressivement le débit.
66 octobre 2011 CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
Journée Simulation Dynamique 2011
Le cas réel : arrivée de la RCEA à Chalon sur SaôneInitialement une étude opérationnelleRéalisée en 2009 par le CETE de Lyon pour le compte de la DREAL Bourgogne.Visait à comparer différentes variantes d'aménagement à différents horizons de temps
Méthodologie pour l'étude de comparaison• Recueil de données spécifiques en Octobre 2009 • Modélisation par deux équipes avec Dynasim et Aimsun et par une équipe débutante avec Transmodeler de la situation actuelle et d'un scénario de réseau projet• Comparaison de résultats bruts et d'analyses faites par les équipes
7CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Difficultés rencontrées● Différentes équipes de modélisation sur plusieurs sites différents Manque de cadrage méthodologique initial Manque de précision théorique sur les cas tests Pas de méthode d'analyse des résultats homogènes Sorties des logiciels pas toujours comparables
Enseignements méthodologiques sur les études de comparaison
Préconisations méthodologiques● Enoncer clairement les objectifs des cas tests● Décrire les cas tests avec le plus de précision possible● Expliciter les résultats attendus et les outils d'analyse utilisés
8CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
1. Objectif du cas-test
2. Présentation du cas-test− Description du réseau (offre)
Schéma du réseau Caractéristiques des voiries
− Decription de la demande Chronique des débits sur chaque entrée Composition du trafic Caractéristiques des véhicules
− Définition des capteurs Lieu Variables mesurées
3. Résultats attendus− Etat de l'art
Etudes théoriques Etudes empiriques
− Description de la méthode d'analyse
Enseignements méthodologiquesNouvelle trame méthodologique
Trame proposée
9CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Objectif du cas test
Enseignements méthodologiques
1. Objectif du cas-test
2. Présentation du cas-test− Description du réseau (offre)
Schéma du réseau Caractéristiques des voiries
− Decription de la demande Chronique des débits sur chaque entrée Composition du trafic Caractéristiques des véhicules
− Définition des capteurs Lieu Variables mesurées
3. Résultats attendus− Etat de l'art
Etudes théoriques Etudes empiriques
− Description de la méthode d'analyse
Nouvelle trame méthodologique
Trame proposéeTrame proposée Application à la régulation des vitessesTrame proposée
10CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Objectif du cas test
Enseignements méthodologiques
1. Objectif du cas-test1. Objectif du cas-test
2. Présentation du cas-test− Description du réseau (offre)
Schéma du réseau Caractéristiques des voiries
− Decription de la demande Chronique des débits sur chaque entrée Composition du trafic Caractéristiques des véhicules
− Définition des capteurs Lieu Variables mesurées
3. Résultats attendus− Etat de l'art
Etudes théoriques Etudes empiriques
− Description de la méthode d'analyse
Comment implémenter une régulation des vitesses?Quel impact de la mesure sur la capacité d'une section?Quel impact de la mesure sur l'utilisation des voies?
Nouvelle trame méthodologique
Trame proposéeTrame proposée Application à la régulation des vitessesTrame proposée
11CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Objectif du cas test
Enseignements méthodologiques
1. Objectif du cas-test
2. Présentation du cas-test2. Présentation du cas-test− Description du réseau (offre)
Schéma du réseau Caractéristiques des voiries
− Decription de la demande Chronique des débits sur chaque
entrée Composition du trafic Caractéristiques des véhicules
− Définition des capteurs Lieu Variables mesurées
3. Résultats attendus− Etat de l'art
Etudes théoriques Etudes empiriques
− Description de la méthode d'analyse
3000m
Capteur
Légende500m
• Demande initiale200 veh/h au début de la simulationpuis augmentation de 100 veh/h toutes les 5 minutes
• Composition du traficVéhicules légers uniquement
• Caractéristiques des véhiculesVitesse libre = 110km/hLongueur ~ 5m (pour une distance à l'arrêt d'environ 7m)
Nouvelle trame méthodologique
Trame proposéeTrame proposée Application à la régulation des vitessesTrame proposée
12CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements méthodologiques
1. Objectif du cas-test
2. Présentation du cas-test− Description du réseau (offre)
Schéma du réseau Caractéristiques des voiries
− Decription de la demande Chronique des débits sur chaque entrée Composition du trafic Caractéristiques des véhicules
− Définition des capteurs Lieu Variables mesurées
3. Résultats attendusRésultats attendus− Etat de l'art
Etudes théoriques Etudes empiriques
− Description de la méthode d'analyse
Débits observés
Temps
% utilisation de la voie
Débits observés
Nouvelle trame méthodologique
Trame proposéeTrame proposée Application à la régulation des vitessesTrame proposée
Impact de la régulation sur la capacité
Impact de la régulation sur la répartition par voie
13CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements sur les cas théoriquesConclusions sur les cas théoriques
• Différences dans les distributions de vitesses
• Difficultés à reproduire les comportements d'utilisation des voies
• Les paramètrages par défaut des changements de voie ne doivent pas être pris comme « cadre de référence » systématique
• Effort à produire dans le calage des comportements d'insertion
14CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements sur les cas théoriquesConclusions sur la régulation des vitesses
Les analyses sont actuellement en cours...
Implémentation de la régulation des vitesses dans les outils: – ni Aimsun, ni Dynasim ne proposent un module de régulation dynamique
des vitesses– la régulation des vitesses s'implémente par un changement de
distribution des vitesses libres des véhicules
Impact de la régulation sur les niveaux d'utilisation des voies– Pour Aimsun, la régulation des vitesses : • baisse légèrement la capacité d'une section à deux voies• modifie légèrement les niveaux d'utilisation des voies
– Pour Dynasim, la régulation des vitesses : • n'a pas d'impact sur la capacité, sauf à partir de V<70km/h• ne change pas le niveau d'utilisation des voies
15CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements sur le cas d'étude réel : les résultats brutsSituation actuelle avant et après calageGlobalement, les branches saturées et fluides sont les mêmes mais :Carrefour giratoire : des différences très importantes de temps de parcours entre les 3 logiciels mais une homogénéité par équipe travaillant sur le même logicielCarrefour Cortelin : des différences entre logiciels mais aussi entre équipes sur un même logiciel
Carrefour de Cortelin actuel
Une situation réelle difficile à décrireLa situation actuelle est en équilibre instable avec des effets de seuil importantsLa demande est très évolutive et le recueil de données n'a pas permis de décrire précisément le fonctionnement réel => absence de situation de référence pour départager clairement les logiciels
16CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements sur le cas d'étude réel : les résultats bruts
Situation projetLe carrefour de Cortelin est remplacé par deux giratoires au fonctionnement plus stableRésultats : Les différences entre logiciels sont beaucoup moins prononcées qu'en situation actuelle et les résultats sont globalement similaires entre équipes travaillant sur le même logiciel.
Projet testé
17CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Enseignements sur le cas d'étude réel : les analysesMéthodologie :Chaque équipe expérimentée a rédigé une note de synthèse des résultats à l'attention d'un maître d'ouvrage et ces notes ont été comparées entre elles.
Résultats de l'analyse de fonctionnement:Situation actuelle : les deux points noirs majeurs sont mis en évidence par toutes les équipes. Il y a quelques divergences sur l'importance et la localisation des autres difficultés. Il n'y a pas d'accord sur le fonctionnement du carrefour de Cortelin.Situation projet : les analyses des équipes convergent sur l'amélioration très nette de la situation. Les difficultés résiduelles sont globalement les mêmes.
Résultats des recommandations au maître d'ouvrage : Les recommandations finales sur l'aménagement testé sont exactement les mêmes pour deux équipes (travaillant sur deux logiciels différents) et très légèrement différentes pour la troisième équipe.
18CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Conclusions sur la comparaison sur cas réelSituation instable :La simulation dynamique d'un réseau atypique en limite de congestion avec les mêmes données d'entrées peut donner des résultats différents selon le logiciel utilisé mais également selon les équipes
La simulation dynamique peut permettre d'identifier les points de blocage éventuels mais ne permet pas dans ce cas de prévoir le fonctionnement du réseau
Situation plus stable (en congestion ou en fluide) :La simulation dynamique d'un réseau plus classique en dehors d'une zone d'équilibre instable donne globalement les mêmes résultats quels que soient les logiciels utilisés
La simulation dynamique permet de prévoir le fonctionnement du réseau mais il faut rester prudent sur les valeurs numériques
Validité des logicielsL'absence de situation de référence complètement quantifiée rend difficile la comparaison des logiciels. Les performances des logiciels changent selon le type d'aménagement. L'influence de l'équipe de modélisation est très nette
Le travail d'analyse des résultats bruts de la simulation est primordial
19CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Méthodologie générale d'une étude : le calage
Le modèleLe modèle
Réseau actuel
paramètres
Résultats de modélisation
- temps de parcours- vitesse- remontée de fileDemande actuelle
Conditions de trafic réelles
20CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Méthodologie générale d'une étude : tests et analyse
Le modèleLe modèle
Réseau futur
paramètresDemande future
Analyse
Conclusions
Résultats de modélisation
- temps de parcours- vitesse- remontée de file
21CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Préconisation recueil de donnéesRecueil de la demande :• Par combinaison de recueil automatique et d'enquêtes OD minéralogiques (cohérence)• Emploi d'un matériel adapté (radar ou plaques notamment) pour les postes délicats• Localisation des postes le plus possible en dehors de la congestion, prévoir une méthode de redressement si la congestion remonte en aval du poste.• Choix de la période d'enquête de manière à intégrer l'apparition et la disparition de la congestion. • Deux semaines minimum de recueil automatique, pas de temps de 15 minutes aux heures de pointe
Recueil des conditions de circulation :• Par combinaison de recueil automatique et manuel• Temps de parcours par exploitation de l'enquête minéralogique• Recueil automatique (vitesses et débits) sont très utiles mais attention aux effets de seuil• Reportage photo et/ou vidéo pour une compréhension qualitative du fonctionnement• Recueil de remontées de file à éviter en dehors de files « dures » et limitées spatialement• Temps de parcours par véhicule traceur difficilement exploitable
• La visite terrain aux heures de pointe est indispensable!
22CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
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6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Préconisation calageUtilisation des cas théoriques
23CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
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6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Préconisation calageUtilisation des cas théoriques
24CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
D2
D1
240m 600m
200m
600m
capt.1
capt.2
Entr e de capteuré
Sortie de capteur
L gendeé
Capteur
Préconisation calageUtilisation des cas théoriques
25CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011
Préconisations sur l'analyse et la présentation des résultats
Les résultats du modèle ne sont pas la réalité révélée :La phase de traduction et de prise de recul sur les résultats par le prestataire est indispensable et primordiale.
Présentation de la méthodologie :• Donner les résultats de la reconstitution de la situation actuelle• Présenter la méthodologie et les incertitudes sur la prévision de la demande de trafic• Le cas échéant, effectuer et présenter des tests de sensibilité à la demande
Présentation des résultats:• Ne pas donner de réponses à des questions en dehors du domaine de validité du modèle• Adapter la précision des rendus à la fiabilité du modèle (attention à la variabilité inter réplications)• Privilégier les analyses comparatives entre scénarios de demande ou d'aménagements• Utiliser les visualisations en priorité pour expliquer des phénomènes
CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011 26
Rigueur et modestieChoix d'un logiciel :• Les résultats d'une étude de simulation dynamique sont plus dépendants de la méthodologie que du logiciel utilisé• Les fonctionnalités diffèrent d'un logiciel à l'autre : élément déterminant du choix
Rigueur sur la méthode …Recueil de données, reconstitution situation actuelle, cas tests, calage, tests de sensibilité, etc.
… modestie sur les résultatsAnalyse des conditions de validité des résultats en fonction des sources d'erreurs possibles
(données d'entrée, calage du modèle, simplifications théoriques)
Choix d'un logiciel :• Les résultats d'une étude de simulation dynamique sont largement aussi dépendants à la méthodologie qu'au logiciel utilisé• Les fonctionnalités diffèrent d'un logiciel à l'autre : élément déterminant du choix
Dans tous les cas, la simulation dynamique apporte des réponses mais pas forcément à toutes les questions !
CETE de Lyon - Olivier Richard & Aurélien Duret
Présentations des études Enseignements Recommandationsopérationnelles Conclusions
Etude comparative de logiciels de simulation, leçons à tirer
6 octobre 2011 Journée Simulation Dynamique 2011 27
Des questions ?
Merci de votre attention
[email protected]@developpement-durable.gouv.fr