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Modélisation multimodale des déplacements de voyageurs Concevoir un modèle de c

Modélisation multimodale des déplacements de voyageurs Concevoir un modèle de choix modal Collection | Références S u cc è d e a u x é di ti o n s d u Modélisation multimodale des déplacements de voyageurs Concevoir un modèle de choix modal Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement Direction technique Territoires et ville 2, rue Antoine Charial – CS 33297 – 69426 Lyon cedex 03 – www.cerema.fr CEREMA Références Cette collection regroupe l'ensemble des documents de référence portant sur l'état de l'art dans les domaines d'expertise du Cerema (recomman- dations méthodologiques, règles techniques, savoir-faire...), dans une version stabilisée et validée. Destinée à un public de généralistes et de spécialistes, sa rédaction pédagogique et concrète facilite l'appropriation et l’application des recommandations par le professionnel en situation opérationnelle. Remerciements La publication de cet ouvrage a été rendue possible grâce au soutien de la Direction générale des infrastructures des transports et de la mer (DGITM) du ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie. qui a confié au Cerema le soin d’éditer des guides méthodolo- giques de référence sur le domaine de la modélisation afin d’identifier les « bonnes pratiques » en la matière. Ces guides doivent servir aussi bien aux modélisateurs qu’aux maîtres d’ouvrage souhaitant s’assurer de la qualité des prévisions de trafic réalisées. Le présent guide est le résultat d’un groupe de travail thématique animé par le Cerema et qui s’est déroulé de 2012 à 2014. C’est un ouvrage collectif du Cerema : Thomas Anselme (Cerema-Nor- mandie Centre) et Mathieu Jacquot (Cerema-Est) ont piloté la rédaction du document, en association avec : Michael Savary (Cerema-Normandie Centre) ; David Savalle (Cerema-Normandie Centre) ; Vincent Perrier-David (Cerema-Est) ; Nicolas Speisser (Cerema-Est). Le travail de coordination de l’ouvrage a été assuré par Damien Verry (Cerema-Territoires et ville) et Charlotte Coupé (Cerema-Infrastructures, Transports et Matériaux) Nous remercions pour leur relecture attentive de l’ouvrage : Mathieu de Lapparent (EPFL) ; Patrick Bonnel (LET) ; Jacques Bougnol (Cerema-Ouest) ; Patrick Palmier (Cerema-Nord Picardie). Nous remercions pour leurs contributions et conseils l’ensemble des per- sonnes ayant pu participer à une ou plusieurs journées de travail : Jean- Baptiste Ray (Arcadis), Samuel Mainguy (Arcadis), Cunxiao Zhang (Citec), Matthias Lenz (PTV), Éric Magdelenat (DREIA IF), Justine Song (DREIA IF), Isabelle Cabanne (CGDD), et pour le Cerema : Aurélie Bous- quet, François Combes, Richard Grimal, Étienne Hombourger, Aurélie Herve, Maxime le Corre, Samuel Melennec et Olivier Richard. 2 Octobre 2015– Cerema Sommaire 1. Introduction 5 1.1 Contexte de création de ce guide 5 1.2 Champs d'application 5 1.3 Démarche adoptée 6 2. Principes de base 8 2.1 Choix des alternatives 8 2.2 Théorie des choix discrets 9 2.3 Quelle formulation de l'utilité ? 13 2.4 Disponibilité des alternatives 15 3. Bases de données 16 3.1 Bases de données disponibles 16 3.2 Avec quelles bases de données estimer le modèle ? 17 3.3 Combinaison d'enquêtes 18 3.4 Les bases de données sur l'offre de transports 20 4. Du bon calcul du coût généralisé 23 4.1 Périodes de modélisation 23 4.2 Coût généralisé TC 24 4.3 Coût généralisé VP 26 4.4 Coût généralisé MAP 29 4.5 Cas particulier des coûts généralisés intrazonaux 30 4.6 Incidence de la congestion sur le calibrage du modèle 31 5. Les outils statistiques disponibles pour estimer le modèle de choix modal 32 5.1 Les indicateurs statistiques de base 32 5.2 La propriété IIA 38 5.3 L'endogénéité 39 5.4 Le biais d'agrégation 40 5.5 La segmentation 40 6. Processus de construction d'un modèle 43 6.1 Problème préliminaire : le modèle dans son univers d'utilisation 43 6.2 Proposition d'un processus pratique de construction du modèle 45 6.3 Différents problèmes spécifiques 68 6.4 Valider le modèle 76 7. Faire des simulations avec un modèle de choix modal 78 7.1 Méthodes d'application du modèle calibré 78 7.2 Analyser les élasticités 82 7.3 Intégrer des variables supplémentaires 85 7.4 Réutiliser un autre modèle 85 8. Perspectives 89 9. Annexes 90 Octobre 2015– Cerema 3 9.1 Annexe 1 - modèles agrégés 90 9.2 Annexe 2 - méthode de décomposition des flux VP en flux VPC/VPP 91 10.Bibliographie 94 11.Liste des sigles 98 4 Octobre 2015– Cerema 1. Introduction 1.1 Contexte de création de ce guide La volonté accrue de réduire l’usage de la voiture au profit des modes alternatifs s’est traduite notamment par un renforcement du rôle des plans de déplacements urbains et un engagement en faveur du mode ferroviaire, ainsi que par l’émergence de politiques de transports globales visant à optimiser l'ensemble du système de déplacements tous modes confondus, y compris leurs interfaces. Les modèles de choix modal sont au centre de ce processus. Ils permettent en effet d’effectuer un diagnostic de la situation actuelle, notamment via la détermination des facteurs explicatifs des parts de marché des différents modes, facteurs qui constituent autant de leviers d’action potentiels pour la puissance publique. Les modèles permettent également de tester l’influence de la mise en place de diverses politiques, par exemple le renforcement des fréquences de transport collectif, la mise en place d’une nouvelle ligne ou d'un nouveau mode de transport, sur les parts de marché futures. Cette évolution du contexte a imposé un renouvellement des méthodes de modélisation des déplacements dans le réseau scientifique et technique (RST) du ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie (MEDDE), et en particulier un regain d’intérêt pour la modélisation du choix modal. Ce guide a pour vocation de synthétiser ces avancées en formulant un certain nombre de recommandations pratiques pour la constitution d’un modèle de choix modal, afin de garantir un meilleur usage des modèles comme outils d’aide à la décision des politiques publiques. Le guide s’applique à tous les modèles multimodaux, tout en s’appuyant fortement sur des exemples puisés dans le domaine de la modélisation multimodale plutôt urbaine. En l'état des connaissances et des pratiques, l’analyse est restreinte aux choix de mode effectués par des voyageurs pour leurs déplacements du quotidien. Les déplacements interurbains, peu fréquents dans ce cas, ne sont donc pas traités dans ce document. 1.2 Champs d'application Les modèles de choix de mode sont marqués par le débat entre deux types d’approche concernant le niveau d’agrégation de l’analyse. La plupart du temps, on oppose l’approche agrégée, où l’on raisonne à partir d’un individu « moyen », à l’approche désagrégée, où cette fois chaque individu est pris en considération séparément par l’intermédiaire de ses propres caractéristiques. Parmi les modèles agrégés les plus utilisés, on peut citer par exemple les grilles et les courbes de partage modal, ainsi que les modèles prix-temps. L’avantage de ces modèles agrégés est leur simplicité d’estimation et d’utilisation. On retrouve aussi, souvent classés dans cette famille des modèles agrégés, les modèles logit multinomiaux (parfois également classés dans la famille des modèles désagrégés). Dans les deux cas, il s’agit de modèles de choix discrets (la famille de modèles dont il est question dans ce guide). Mais dans un cas (modèles agrégés), les paramètres du modèle ne dépendent généralement que des caractéristiques de l’offre de transport, alors que dans l’autre (modèles désagrégés), ils dépendent aussi des caractéristiques de l’individu considéré. La différence entre ces deux types d’approche porte également sur le type de données utilisées pour l’estimation, et sur la méthode d’estimation : les modèles désagrégés ne peuvent être estimés que sur des données désagrégées, alors que les modèles agrégés peuvent être estimés aussi bien sur des données agrégées que des données désagrégées. Enfin, la méthode d’estimation la plus souvent utilisée pour estimer des modèles agrégés est la régression linéaire, alors que les modèles désagrégés appellent couramment en pratique l’utilisation de la méthode du maximum de vraisemblance. Pour plus de détails sur les Octobre 2015– Cerema 5 modèles agrégés les plus fréquemment utilisés en pratique et sur leur méthode d’estimation, le lecteur pourra utilement se reporter à l’annexe 1. Ainsi, ce guide sera consacré à l’étude des modèles de choix discrets « estimés sur données désagrégées ». Ces modèles s’intègrent rigoureusement dans le cadre de l’analyse des choix discrets (Cf. § 2.2) et de la théorie de la maximisation de l’utilité aléatoire. Le niveau de désagrégation du modèle lui-même (c’est-à-dire de ses variables) sera un des points abordés dans ce guide. Les modes de transport en compétition sont les suivants : • Véhicule particulier (VP), qui pourra éventuellement être décomposé en : • VP conducteur et VP passager • VP seul et VP à plusieurs • Transports en commun (TC), urbains et interurbains (à l'exception des TGV, et GL1) • Marche à pied (MAP) • Enfin, les pratiques émergentes et nouveaux services de mobilité (vélo, intermodalité VP/TC, covoiturage, autopartage, et transport à la demande) seront également abordés dans ce guide, même si pour certains les possibilités et l'intérêt de la modélisation sont en pratique limités voire nuls à l'heure actuelle Les modèles dont il est question ici peuvent s'appliquer aussi bien sur un déplacement que sur une boucle de déplacements. L'estimation conjointe avec un modèle de choix de destination n'est pas entrée dans les pratiques : elle impose d'utiliser un système de tirage uploads/Ingenierie_Lourd/ concevoir-un-modele-de-choix-modal.pdf