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Theses Year : 2012

The dynamic user equilibrium on a transport network: mathematical properties and economic applications

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Nicolas Wagner
  • Function : Author
  • PersonId : 871777

Abstract

This thesis is focused on dynamic user equilibrium models and their applications to traffic assignment. It aims at providing a mathematically rigorous and general formulation for the dynamic user equilibrium. Particular attention is paid to the representation of transport demand and more specifically to trip scheduling and users with heterogeneous preferences. This is achieved by expressing the dynamic user equilibrium as a Nash game with a continuum of players. This allows for a precise, concise and microeconomically consistent description. This thesis also deals with computational techniques. We solve analytically equilibrium on small networks to get a general intuition of the complex linkage between the demand and supply of transport in dynamic frameworks. The intuition acquired from the resolution is used to elaborate efficient numerical solving methods that can be applied to large size, real life, transport networks. Along the thesis several economic applications are proposed. All of them are dealing with the assessment of congestion pricing policies where are likely to reschedule their trips. In particular, a pricing scheme designed to ease congestion during holiday departure periods is tested. In this scheme a toll varying within the day and from day to day is set on the french motorway network. This form to toll is especially appealing as it enables the operator to influence the departure day as well as the departure time. Indeed it is shown that even moderate variations of the toll with time might have strong impacts on an highly congested interurban network.
Cette thèse porte sur les modèles d'équilibres dynamiques sur un réseau de transport et leurs applications à l'affectation de trafic. Elle tente d'en propose une formulation à la fois générale et mathématiquement rigoureuse. Une attention particulière est accordée à la représentation de la demande de transport. Plus spécifiquement, la modélisation de l'hétérogénéité dans les préférences des usagers d'un réseau de transport, ainsi que des stratégies de choix d'horaire dans les déplacements, occupe une place importante dans notre approche. Une caractéristique de ce travail est son fort recours au formalisme mathématique; cela nous permet d'obtenir une formulation concise et micro-économiquement cohérente des réseaux de transport et de la demande de transport dans un contexte dynamique. Cette thèse traite aussi de méthodes de résolution en lien avec les modèles d'équilibres dynamiques. Nous établissons analytiquement des équilibres sur des réseaux de petites tailles afin d'améliorer la connaissance qualitative de l'interaction entre offre et demande dans ce contexte. L'intuition retirée de ces exercices nous permet de concevoir des méthodes numériques de calculs qui peuvent être appliquées à des réseaux de transport de grande taille. Tout au long de la thèse plusieurs applications économiques de ces travaux sont explorées. Toutes traitent des politiques de tarification de la congestion et de leurs évaluation, notamment lorsque les automobilistes sont susceptibles d'ajuster leurs horaires de départ. En particulier une politique tarifaire conçue pour limiter la congestion lors des grands départs de vacances est testée. Elle consiste à mettre en place un péage sur le réseau autoroutier variant selon l'heure de la journée mais aussi de jour en jour. Ce type de péage est particulièrement intéressant pour les exploitants car il leur permet d'influencer à la fois sur l'heure et le jour de départ des vacanciers. Les méthodes développées dans cette thèse permettent d'établir que les gains en termes de réduction de la congestion sont substantiels.
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Dates and versions

pastel-00939008 , version 1 (29-01-2014)

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  • HAL Id : pastel-00939008 , version 1

Cite

Nicolas Wagner. The dynamic user equilibrium on a transport network: mathematical properties and economic applications. Economics and Finance. Université Paris-Est, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00939008⟩
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