Prix LITRA 2022 : Des thèses sur l'optimisation de l'exploitation des transports publics et une analyse du fossé ville-campagne ont été récompensées

Prix LITRA 2022, de gauche à droite : Fiona Arnet (lauréate 2022), Nasser Moukaddem (lauréat 2022), Florian Fuchs (lauréat 2022), la conseillère fédérale Simonetta Sommaruga, Christof Kraft et Dominic Thalmann (lauréats 2022), Martin Candinas, président de la LITRA et du jury.

Les retards et les perturbations sont une source d’irritation pour les nombreux usagers du train et un casse-tête pour les entreprises ferroviaires. Fiona Arnet, titulaire d’un bachelor, a modélisé les retards à l’aide de l’analyse de séries chronologiques et tenté de prédire le plus précisément possible les effets du retard d’un train sur le train suivant. Florian Fuchs, titulaire d’un master, a étudié en détail les schémas de perturbations et développé un modèle dans lequel la robustesse d’un réseau est prise en compte dès la planification des horaires. Des correspondances sans interruption sont un facteur important pour des transports publics attrayants : dans le cadre de leur travail de bachelor, Christof Kraft et Dominic Thalmann ont développé un outil permettant d’optimiser, en termes de temps, les correspondances entre le bus et le train à la gare de Winterthour. Il aide à remplacer un grand nombre de calculs manuels dans les nœuds de petite et moyenne taille. Enfin, Nasser Moukaddem est récompensé pour son travail de master à l’EPFL : il a élaboré, à l’aide d’une multitude de méthodes quantitatives, un modèle explicatif du fossé (supposé) entre la ville et la campagne lors des votes sur des projets de politique des transports.

Cette année, un total de 17 travaux étaient en lice pour le Prix LITRA. Nous avons relevé avec plaisir un rapport équilibré entre les travaux de bachelor et de master. Pas moins de huit disciplines et instituts universitaires étaient représentés. Cette diversité nous a également fait très plaisir. Le jury du Prix LITRA a décidé, notamment en raison de la diversité des candidatures, de récompenser cette année exceptionnellement quatre travaux au lieu de trois, deux travaux de bachelor et deux travaux de master.

Comment prendre en compte la résilience lors de la planification d’une offre de transport ferroviaire ?

C’est la question que s’est posée Florian Fuchs dans le cadre de son mémoire de master à l’Institut de planification du trafic et des systèmes de transport de l’EPF de Zurich. Dans son mémoire, il donne un aperçu complet des modèles de perturbation qui servent de base aux planificateurs et aux entreprises de transport pour calculer le déroulement et les conséquences d’une perturbation sur l’exploitation. Dans sa recherche, Florian Fuchs constate que très peu de modèles présentent une rétroaction sur la planification des horaires ou de l’offre. Il identifie ce fait comme une grande lacune et développe par conséquent un modèle dans lequel le temps de trajet est minimisé en cas de perturbations. L’acheminement des passagers, l’attribution des tronçons et l’utilisation du matériel roulant sont pris en considération. Le modèle est en mesure de générer un horaire avec une plus grande résilience, c’est-à-dire dans lequel la durée totale du trajet pendant la perturbation est plus courte que dans le cas de référence. Le calcul est très exigeant pour les logiciels de résolution de problèmes. L’utilisation d’une approche heuristique permet toutefois d’obtenir d’aussi bons résultats en beaucoup moins de temps. Cependant, il faut parfois faire un compromis entre la solution offrant la meilleure résilience et celle offrant les meilleures performances en situation normale, c’est-à-dire qu’il appartient à l’exploitant ferroviaire de choisir la solution optimale de son point de vue. La méthode est testée sur un exemple d’application sur le réseau des Chemins de fer rhétiques.

L’analyse des séries chronologiques peut-elle aider à mieux prévoir les retards ?

C’est la question que s’est posée Fiona Arnet dans le cadre de son mémoire de bachelor à l’Institut de planification du trafic et des systèmes de transport de l’EPF de Zurich. Dans l’ensemble, comme le montre sa recherche bibliographique, l’analyse des séries chronologiques n’est pas très répandue comme méthode de prévision des retards dans l’exploitation ferroviaire. Aujourd’hui, on utilise beaucoup plus souvent, par exemple, des modèles de réseaux neuronaux artificiels qui extrapolent les retards au moyen de l’IA. L’utilisation de modèles de séries temporelles pour prédire les retards de trains a été peu étudiée en raison du potentiel élevé d’autres méthodes. Selon l’auteure, les modèles existants reposent en outre sur des hypothèses très larges, ce qui les rend peu compétitifs en termes d’application. Fiona Arnet reprend un modèle autorégressif existant, lequel calcule le retard sur une station en pondérant et en additionnant le retard au niveau des stations précédentes. Ce modèle s’étend au cas où un train est retardé par un autre et provoque ce que l’on appelle un «knock-on delay». Pour valider le modèle, l’auteure utilise les données du RER zurichois à la gare de Zurich Enge. En cas d’hypothèses correctes, par exemple concernant la capacité de l’infrastructure ferroviaire, il est possible de prévoir les retards avec plus de précision par rapport au modèle de référence. Cependant, ce travail montre également les limites de l’analyse des séries chronologiques pour la modélisation des retards, dans la mesure où elle est applicable uniquement dans des contextes clairement délimités.

Comment optimiser le plus facilement possible les temps de correspondance dans les nœuds ferroviaires ?

Des correspondances rationnelles dans les hubs de mobilité sont un facteur important pour des transports publics attrayants. Avec le concept de «Transfer coordination design problem», la recherche vise à optimiser les processus de correspondance du point de vue du client et de l’exploitation. Des simulations et des modèles analytiques sont utilisés pour trouver des solutions : souvent sous la forme de programmes d’optimisation pour les nœuds plus importants. En revanche, au niveau des nœuds de petite et moyenne taille, les heures d’arrivée et de départ optimales sont généralement encore calculées manuellement, et des modèles appropriés font défaut. C’est également le cas à la gare de Winterthour. Christof Kraft et Dominic Thalmann - diplômés en bachelor à la Haute école spécialisée de Zurich (ZHAW School of Engineering) - se sont basés sur cette situation initiale pour développer un outil permettant de coordonner de manière optimale les lignes de bus urbain de Winterthour avec le réseau global des CFF à la gare de Winterthour. Pour ce faire, ils commencent par développer un modèle mathématique qui prend en compte les temps de trajet entre le quai du train et celui du bus, la durée minimale et maximale d’arrêt des bus ainsi que le caractère de la station d’arrêt. L’outil développé calcule les temps d’arrêt optimaux en entrant les paramètres nécessaires du système au niveau des nœuds principaux et secondaires. L’application sur les nœuds de la gare de Winterthour et de Wil démontre que le modèle fournit des résultats pertinents et que des améliorations significatives des correspondances sont possibles. Il s’applique surtout aux nœuds de petite et moyenne taille.

Existe-t-il un fossé ville-campagne lors des votes sur les thèmes de la mobilité ?

Les questions de politique des transports polarisent. Les villes ont tendance à voter pour les transports publics et contre la voiture, tandis qu'à la campagne, c'est exactement l'inverse - c'est l'avis général. Mais le fossé ville-campagne est-il vraiment si profond lorsqu'il s'agit de mobilité ? Ou existe-t-il d'autres facteurs que le lieu de résidence qui influencent le comportement de vote ? Dans son travail de master au Laboratoire de Sociologie Urbaine de l'EPFL, Nasser Moukaddem étudie les résultats des votations populaires fédérales sur les objets de la politique des transports entre 1998 et 2022 à l'aide de la typologie des communes de l'OFS. Il se concentre sur trois types d'objets différents : pro-automobile (par ex. l'initiative Avanti), anti-automobile (par ex. l'interdiction de circuler le dimanche) et pro-transports publics (par ex. le FIF). L'auteur développe un modèle explicatif des résultats des votations à l'aide des données du microrecensement. Celui-ci comprend les caractéristiques sociodémographiques, la qualité de la desserte, la typologie des communes et le comportement de mobilité. L'auteur conclut qu'il existe certes un fossé entre la ville et la campagne, mais que des facteurs tels que le revenu, les besoins de mobilité ou la disponibilité d'une voiture ou d'un abonnement de transports publics influencent davantage l'attitude face aux projets de politique des transports. La différence entre les communes urbaines et rurales est nette pour les projets contra-voiture et pro-rail, alors que les projets de construction de routes sont décidés dans les communes périurbaines. Ce travail permet de mieux comprendre quels sont les facteurs qui influencent le plus le succès des facteurs de politique des transports. Il fournit des indications pour la conception d'un projet de promotion des TP ou de tarification du TIM.

Les trophées du Prix LITRA 2022

Vous trouverez ici tous les travaux primés. Si vous êtes intéressé(e) à entrer en contact avec la lauréate et les lauréats, n'hésitez pas à nous contacter:

Simon Steinlin, responsable projets et communication
+41 31 328 32 36
simon.steinlin@litra.ch

Le Prix LITRA est décerné une fois par an. Vous trouverez plus d'informations sur nos pages web Prix LITRA.