Dynamic mobility management at cordon level : evaluation of different pricing-based strategies - Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat
Thèse Année : 2023

Dynamic mobility management at cordon level : evaluation of different pricing-based strategies

Gestion dynamique de la mobilité au niveau d'un cordon : évaluation de différentes stratégies à base de tarification

Résumé

Automotive congestion in urban regions is a worldwide challenge. Changing travel behaviors can achieve a more sustainable use of the transportation network. Travelers should be encouraged to use sustainable modes such as public transportation (PT) instead of modes associated with large negative externalities such as private cars. A Tradable Credit Scheme (TCS) is a policy aiming at reducing the negative externalities of transportation. The regulator distributes credits for free to travelers. Accessing the transportation network requires credits, and the required amount depends on the sustainability of the travel choice. Travel alternatives inducing large negative externalities require more credits than sustainable ones. The credits can be traded directly between travelers or through a central bank. The trading activity determines the credit price. In this thesis, we propose TCS as a tool to nudge private car drivers to switch to PT and carpooling. The TCS is compared to other demand management policies already deployed in some cities: congestion pricing and license plate rationing (LPR). TCS has the advantages of being budgetneutral, as opposed to pricing, and more flexible than LPR. Another use of TCS is proposed: the regulation of ride-hailing (RH) services, which tend to compete with PT. The different regions in the city are regulated as credits are needed to access the regions, and more credits are needed in regions with excellent PT services. The TCS aims to promote combined trips, where travelers use RH in sparse areas and PT in dense areas. A simulation framework based on the trip-based Macroscopic Fundamental Diagram (MFD) is deployed. It allows us to compute the traffic states and accounts for the congestion dynamics and the heterogeneity of the trips. It also includes multimodal congestion effects for a large-scale network, typically the size of a city. It is faster to solve than simulation based on micro-simulation, which makes the framework fit for computing the traffic state under the equilibrium and performing optimization of the TCS. An ad-hoc method is developed to find the equilibrium by linearizing the MFD model and solving quadratic problems. The proposed TCS are evaluated on a realistic case study based on the city of Lyon (FR). The typical use case permits the evaluation of the effect of different TCS on travel time, mode choices, and carbon emissions. It also allows quantifying the heterogeneous impacts of TCS on the different travelers according to their values of time, origins, and destinations.
La congestion automobile dans les zones urbanisées est un problème mondial. Le changement des habitudes de déplacements permet une utilisation plus durable des réseaux de transport. Les usagers doivent être encouragés à utiliser des modes de transport durables, tel que les transports en commun (TC) à la place de modes générant de notables externalités négatives, tels que la voiture particulière. Un système de crédits échangeables (TCS) est une politique de mobilité visant à réduire les externalités négatives associées au transport. Le régulateur utilise des crédits qu’il distribue gratuitement aux usagers. L’accès au réseau de transport requiert des crédits, et la quantité dépend du niveau de durabilité du choix de trajet. Les trajets générant beaucoup d’externalités requièrent plus de crédits que ceux qui sont durables. Les crédits peuvent être échangés directement entre les usagers ou par le biais d’une banque centrale. Les échanges déterminent le prix du crédit.Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser le TCS comme un outil pour encourager les chauffeurs de voitures particulières à se reporter sur les TC ou le covoiturage. Le TCS est comparé à d’autres politiques de management de la demande : le péage urbain et la circulation alternée. Le TCS a les avantages d’opérer à budget neutre, à l’inverse du péage urbain et d’être plus flexible que la circulation alternée.Une autre utilisation du TCS est proposée pour réguler les services de voiture de tourisme avec chauffeur (VTC), qui peuvent concurrencer les TC. Les différentes régions de la ville sont régulées puisqu’il est nécessaire d’utiliser des crédits pour y accéder, et plus la couverture TC est excellente, plus la quantité de crédits nécessaires est élevée. Le TCS cherche à promouvoir des trajets où VTC et TC se complètent, c’est-à-dire où les usagers utilisent les VTC dans les zones peu denses et les TC dans les zones denses.Un cadre de simulation basé sur la version du diagramme fondamentale macroscopique (MFD) orientée trajet est déployé. Il permet de calculer les états de trafic en prenant en compte la dynamique de la congestion et l’hétérogénéité des trajets. Ce cadre comprend aussi les effets multimodaux de la congestion pour un réseau à grande échelle, typiquement la taille d’une ville. Il est plus rapide à résoudre qu’une simulation basée sur une représentation microscopique de la congestion, ce qui rend cette méthode idéale pour calculer les états d’équilibre et optimiser le TCS. Une méthode sur mesure est développée pour trouver l’équilibre en linéarisant le modèle MFD et résolvant des problèmes quadratiques. Les TCS proposés sont évalués sur un cas d’étude réaliste basé sur Lyon. Ce cas d’usage typique permet d’évaluer les effets de différents TCS sur les temps de trajet, les choix modaux, et les émissions de carbone. Il permet aussi de quantifier l’impact hétérogène du TCS sur les différents usagers selon leurs valeurs du temps, origines, et destinations.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04702691 , version 1 (19-09-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04702691 , version 1

Citer

Louis Balzer. Dynamic mobility management at cordon level : evaluation of different pricing-based strategies. Infrastructures de transport. École Nationale des Travaux Publics de l'État [ENTPE], 2023. English. ⟨NNT : 2023ENTP0006⟩. ⟨tel-04702691⟩
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