Modelling and optimizing real-time train traffic management.

Modélisation et optimisation de la gestion opérationnelle des circulations en cas d'aléas.

Laurent Gély (1, 2)

1 Realopt - Reformulations based algorithms for Combinatorial Optimization
2 MAB - Laboratoire de Mathématiques Appliquées de Bordeaux

On-line re-scheduling of trains aims to find accurate solutions after an incident has occurred on the railway network. When we consider a large area, solutions consist in calculating new timetables, sequences and routes of trains. This problem asks for decision support tools based on operational research techniques. This thesis aims to develop solutions toward an operational tool, it articulates around three main parts. The first part defines an exhaustive model of the railway system operations and a multiscalable description of the infrastructure. The second part presents three mathematical models of the rescheduling problem associated with this description. We preset a exhaustive continuous time based model including headways that take into account speeds of trains, plus a discrete time based model and an hybrid model combining both formulations. The last part describes first implementations and the global framework we need to develop in order to solve the real world problem. It emphases on expected synergies, specilaly between simulation and optimization techniques.

La régulation ferroviaire sur de vastes zones est un problème complexe. Elle intervient dans la phase opérationnelle de la production. Son rôle consiste à trouver de nouvelles solutions en termes de planification des mouvements de trains suite à l'apparition d'un incident empêchant la réalisation normale du plan de transport préétabli dans les phases amont de la production. La contribution de ce travail s'organise autour de trois axes. Le premier consiste à définir une formalisation exhaustive du système ferroviaire, associé à une représentation plus cohérente (modèle multiniveau). Le deuxième axe s'articule autour de l'étude des modèles mathématiques pour la régulation du trafic ferroviaire: évolutions d'un modèle en temps continu complet (espacements dynamiques), proposition d'un modèle innovant à temps discret et d'un modèle mixte (continu-discret) adossé au modèle multiniveau. Enfin, le dernier axe traite de la mise en oeuvre concrète au niveau industriel, en particulier des gains attendus du couplage avec un outil de simulation.

Mots clés: Mathematics; Optimization; Railway; Traffic; Scheduling; Modelling; Decision support; Information system; Dispatching; Timetable

Mots clés: Mathématiques; Optimisation; Ferroviaire; Trafic; Planification; Modélisation; Train; Aide à la décision; Système d'information; Routage; Horaires; Simulation

Domaines: Mathématiques [math]

Laurent Gély. Modélisation et optimisation de la gestion opérationnelle des circulations en cas d'aléas.. Mathématiques [math]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00551419⟩