Modélisation et simulation du FRTSP

Hypothèses et description du FRTSP

Le schéma de décomposition proposé dans le second chapitre, permet de définir des sous problèmes, ayant des complexités moindres et pouvant être adressés les uns après les autres. .Néanmoins l’interdépendance des sous problèmes impose des contraintes supplémentaires. A ce stade de l’étude, et en l’absence d’un modèle économique d’une part, et en ignorant les technologies devant être utilisées, nous faisons le choix de privilégier l’étude de l’intégration du flux de marchandises avec le flux de voyageurs. Dans ce chapitre, nous proposons de définir un cadre précis pour ce problème, pour ensuite le modéliser et le résoudre. Concernant le choix du niveau de mixité totale, comme dit précédemment, il correspond au cas le plus difficile à mettre en œuvre, au vu de son niveau de contraintes, aussi bien organisationnelles, que techniques. Les avantages de ce niveau de mixité peuvent être résumés comme suit : – Montrer la faisabilité de tous les autres niveaux, à travers la séparation de chacune des ressources partagées initialement, pour aller vers une ressource dédiée à chacun des flux. – L’implémentation de ce cas de mixité, ne requiert pas la mobilisation de trains supplémentaires, exclusive pour le transport de marchandises. – Le transport de marchandises ne requiert pas la mobilisation de conducteurs supplémentaires. – Sachant que les trains doivent circuler pour assurer l’activité de transport de voyageurs, le transport de marchandises ne requiert pas une consommation supplémentaire de ressources (à noter que le transport d’un poids supplémentaire, implique une surconsommation énergétique. Toutefois, cette dernière reste négligeable, comparativement à la mise en circulation d’un nouveau train). 

Hypothèses du FRTSP

En raison de l’interdépendance des 9 sous-problèmes (voir figure II.13), il est nécessaire de faire quelques hypothèses sur les paramètres liés au FRTSP. Ainsi, pour chacune de ces dernières, nous avons : – Hypothèse 1 : 1 ère et 2ème problématiques – zones de stockage temporaire Cette problématique concerne le dimensionnement des zones de stockage temporaire. Deux cas se présentent, soit les stations sont à construire et cet espace devrait être dimensionné, d’après l’étude de la circulation du flux de marchandises. Soit les stations existent déjà et auquel cas, cet espace sera une contrainte forte qu’il faudra intégrer lors de la modélisation du FRTSP. Comme nos travaux ont été initiés avec la projection de ce nouveau service, dans le cadre du projet du « Grand Paris Express », nous nous sommes placés dans le premier cas en considérant que l’espace n’est pas contraint encore, ce qui permet de :  Ne pas contraindre davantage le système, en raison d’un manque d’espace en amont et en aval du processus de transport.  Se focaliser sur la capacité du système de transport de passagers, à absorber un flux supplémentaire, pour mieux utiliser cet espace vide inoccupé. Toutefois, la relaxation de la contrainte spatiale pour le stockage devrait permettre d’évaluer le manque à gagner, dans le cas où cet espace serait insuffisant dans CHAPITRE IV : Modélisation et simulation du FRTSP 110 certaines stations. Malgré le peu de place disponible en milieu urbain, il peut être réalisable d’augmenter les capacités des stations dans le cas de certaines stations. – Hypothèse 2 : 3 ème problématique – dimensionnement des trains L’attribution d’un espace dédié au transport de marchandises, à l’intérieur d’un train de voyageurs, dépend de deux éléments :  La capacité résiduelle initialement prévue pour le transport de voyageurs, pouvant être exploitée pour le transport de marchandises.  La demande de transport potentielle sur la période considérée (i.e. avec les horaires d’arrivée des marchandises à transporter, à leur station de départ). Comme dans un système de transport, une des difficultés majeures est de minimiser l’écart entre la capacité disponible (quasi constante) et la demande correspondant au flux de fret, qui est intrinsèquement variable, la capacité dédiée au transport de marchandises sera fixée pour tous les trains. Pour cela, nous allons nous baser sur les estimations préliminaires, de l’opérateur de transport en région Ile-de-France (études du PREDIT présentées au chapitre 2). – Hypothèse 3 : 4 ème et 5ème problématiques – problèmes de bin packing dans les zones de stockage temporaire Dans le chapitre 2, nous avons soulevé l’importance du rangement des marchandises, dans les zones de stockage temporaire. Cette problématique a un impact direct sur le temps de disponibilité des colis pour être chargés, en raison des temps de transfert et d’accès à ces colis. Ces temps dépendent directement des moyens de manutention et de la politique de placement des colis dans les zones de stockage. Une modélisation plus fine pourrait nous amener à définir un temps de disponibilité par colis et non plus par commande (qui peut être composée de plusieurs colis), afin de se rapprocher plus de la réalité. Dans un premier temps, nous considérons que la commande est disponible entièrement au même moment pour être chargée et que la définition du temps de disponibilité est déterminé en amont du FRTSP. – Hypothèse 4 : 6 ème problématique – planification des trains La planification des trains, peut être un levier d’ajustement de l’offre de transport à la demande. Cependant, à ce stade, l’objectif est de montrer le potentiel d’absorption d’un flux additionnel, avec le planning actuel de circulation des trains de passagers, durant les heures creuses de la journée. – Hypothèse 5 : 7 ème problématique – problèmes de bin packing à l’intérieur des trains Il est indéniable que les temps de chargement et de déchargement des commandes, sont variables et qu’ils dépendent du nombre de colis constituant les commandes et de leur placement dans le train. Dans le présent travail, nous allons faire une estimation d’un temps moyen de chargement / déchargement de chaque colis. La détermination de ce temps pourra être plus précise une fois que les technologies à adopter seront connues. – Hypothèse 6 : 8 ème problématique – livraison des marchandises dans la station de départ  La distribution décrivant le comportement des moments de réception des commandes à leur station de départ, a un impact direct, sur les différentes composantes du système de transport, telles que:  Les ressources de manutention.  L’espace de stockage temporaire.  L’espace dédié au fret dans les trains. La mise en place d’un système de régulation des arrivées des marchandises, est indispensable à une rationalisation de l’utilisation des différentes ressources mobilisées. A ce stade préliminaire, nous admettons qu’aucune action n’est entreprise, pour influer sur les moments d’arrivée des commandes, aux stations de départ. A noter que toutes ces hypothèses, ne remettent pas en question la possibilité de mettre en œuvre une telle solution de transport. Toutefois, elles conduiront à une exploitation sousoptimale de cette dernière. D’autre part, elles peuvent être retenues comme première étape d’une mise en œuvre progressive. Tout en sachant, qu’une fois la dynamique de circulation des flux de marchandises étudiée, à travers l’étude du FRTSP, ces problématiques pourront être étudiées, au vu des dépendances citées précédemment. 2.2. Formalisation du FRTSP Les décisions inhérentes au séjour d’une marchandise, peuvent être décrites comme suit : – Réception et insertion dans la file d’attente des marchandises  la définition d’un emplacement dans l’espace de stockage temporaire de la station. – Décision de les transporter par un train précis  ceci implique la détermination du moment auquel elles seront transportées. – Chargement des marchandises dans le train  ceci nécessite le respect de plusieurs contraintes telles que le temps d’arrêt du train et l’espace restant. – Le train transporte chaque marchandise sur le tronçon de la ligne défini par sa station de départ et sa station d’arrivée  ceci implique un certain temps de parcours, dépendant de tous les chargements et déchargements sur le tronçon en question. – Déchargement des marchandises dans leur station d’arrivée  ceci nécessite un certain temps d’arrêt du train et l’espace pour accueillir la marchandise. Même si la relaxation de la limite physique est plausible à ce stade préliminaire de l’étude, il n’en est pas moins que durant la phase d’exploitation, cette préoccupation sera majeure en milieu urbain. De plus, la question du cash-flow généré étant prédominante, cela nous a conduit à considérer la maximisation du taux de rotation en minimisant le temps d’attente des marchandises avant leur chargement dans le train. Cet objectif a pour conséquence directe, l’accélération de libération de l’espace occupé pour tirer le flux de marchandises en attente dans les zones intermédiaires. D’autres conséquences intéressantes sont à relever, à savoir : – La livraison des marchandises au plus tôt (argument commercial très fort). CHAPITRE IV : Modélisation et simulation du FRTSP 112 – Une meilleure utilisation de l’espace dédié aux marchandises dans les trains, accélérant la rentabilité de la nouvelle solution – L’augmentation de la fluidité dans le système de transport permettra la prise en charge de nouvelles demandes de transport plus rapidement. Pour rappel, le FRTSP correspond au cas mono-ligne, ce qui correspond au cas particulier qui doit être étudié en premier, avant de pouvoir envisager une généralisation, vers le cas multiligne, voire multimodes. En pratique, ce cas devrait être celui ayant le plus de chances d’être déployé, au vu des inconvénients liés au changement de ligne, voire changement de mode. Une représentation graphique est proposée dans la Figure IV.1, pour mettre en évidence le phénomène de files d’attente qui modélise la dynamique des évènements du problème. En particulier, les trains constituent eux même une file d’attente, de même pour chaque station de chargement, pour laquelle il y a une file d’attente des colis en attente d’être transportés.