modelisation et evaluation d'un systeme de transport par l'algebre ...
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3 e Conférence Francophone <strong>de</strong> MOdélisation <strong>et</strong> SIMulation «Conception, Analyse <strong>et</strong> Gestion <strong>de</strong>s Système Industriels»MOSIM’01- du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)MODELISATION ET EVALUATION D’UN SYSTEME DE TRANSPORT PARL’ALGEBRE MAX-PLUSA.NAIT-SIDI-MOH, M-A.MANIER, A.ELMOUDNILaboratoire Systèmes <strong>et</strong> TransportUTBM, site <strong>de</strong> Belfort 90010 Belfort ce<strong>de</strong>xTel : (33) 3 84 58 33 97 Fax : (33) 3 84 58 33 42Mél : (Ahmed.Nait-Sidi-Moh, Marie-ange.Manier, Ab<strong>de</strong>llah.Elmoudni)@utbm.frRÉSUMÉ : C<strong>et</strong> article porte sur la modélisation d’un réseau <strong>de</strong> <strong>transport</strong> en commun (bus). L’objectif est l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>l’évolution <strong>de</strong>s temps d’attente dans les stations <strong>de</strong> correspondance. La modélisation est faite <strong>par</strong> les réseaux <strong>de</strong> P<strong>et</strong>ri(RdP) <strong>et</strong> en <strong>par</strong>ticulier sa <strong>par</strong>tie graphe d’événement temporisé. Une équation d’état est déduite <strong>par</strong> l’utilisation <strong>de</strong>l’algèbre <strong>de</strong>s dioï<strong>de</strong>s perm<strong>et</strong>tant ainsi d’évaluer les performances <strong>de</strong> notre réseau <strong>de</strong> <strong>transport</strong>.MOTS-CLÉS: Transport, graphe d’événement temporisé, algèbre <strong>de</strong>s dioï<strong>de</strong>s.1. INTRODUCTIONLes systèmes <strong>de</strong> <strong>transport</strong>s sont <strong>de</strong>s systèmes fortementconditionnés <strong>par</strong> leur environnement. Ils sont conçus à<strong>par</strong>tir <strong>de</strong> plusieurs ressources. Ils doivent répondre auxdifférents services tels que les déplacements <strong>de</strong>spassagers d’un endroit à un autre dans les meilleursconditions, en minimisant les temps d’attente dans lesstations <strong>de</strong> correspondance, <strong>et</strong>c...Face à ces problèmes, il est nécessaire <strong>de</strong> disposer d’unoutil <strong>de</strong> modélisation <strong>et</strong> d’analyse qui perm<strong>et</strong> d’évaluerles performances <strong>de</strong> ces systèmes <strong>et</strong> <strong>de</strong> leur élaborer <strong>de</strong>spolitiques <strong>de</strong> régulation pour l’amélioration <strong>de</strong> la qualité<strong>de</strong> service. Comme les systèmes <strong>de</strong> production <strong>et</strong> lessystèmes informatique, les systèmes <strong>de</strong> <strong>transport</strong> quenous étudions sont <strong>de</strong> type à événements discr<strong>et</strong>s. Pourles modéliser, nous utilisons, en l’adaptant, une sousclasse <strong>de</strong> l’outil réseaux <strong>de</strong> P<strong>et</strong>ri: les graphesd’événement temporisés (GET). Le but tout d’abord estd’élaborer un modèle linéaire déduit <strong>de</strong> ces GET enutilisant l’algèbre <strong>de</strong>s dioï<strong>de</strong>s. Ensuite, nous évaluons lesperformances <strong>de</strong> ces systèmes <strong>par</strong> l’évaluation <strong>de</strong>s tempsd’attente dans les points <strong>de</strong> correspondances. Et enfinnous proposons <strong>de</strong>s politiques <strong>de</strong> régulation quiperm<strong>et</strong>tent <strong>de</strong> minimiser les temps d’attente <strong>de</strong>spassagers sur une pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> travail, en agissant sur leshoraires initiaux <strong>de</strong> dé<strong>par</strong>t <strong>de</strong>s bus ou en rajoutant <strong>de</strong>sressources supplémentaires sur les lignes du réseau d<strong>et</strong>ransport.2. LE SYSTEME DE TRANSPORT ETUDIÉNous nous intéressons ici à la gestion <strong>de</strong>scorrespondances sur un réseau <strong>de</strong> <strong>transport</strong> urbainconstitué <strong>de</strong> lignes <strong>de</strong> bus. Sur chaque ligne, un busréalise un circuit <strong>et</strong> passe au même endroit avec unefréquence que nous considérons constante. Les bus <strong>de</strong><strong>de</strong>ux lignes différentes fonctionnent <strong>de</strong> manièresindépendantes. Les lignes comportent <strong>de</strong>s arrêtscommuns que nous appelons stations <strong>de</strong> correspondance.Ces arrêts perm<strong>et</strong>tent aux passagers <strong>de</strong> changer <strong>de</strong> ligneen fonction <strong>de</strong> leur <strong>de</strong>stination.Dans la suite, nous considérons un système simplifiéconstitué <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lignes <strong>de</strong> bus (Figure 1). Sur chacuned’elle, un seul bus est initialement en circulation . Nousétudions le phénomène d’attente <strong>de</strong>s passagers à lastation <strong>de</strong> correspondance Sc. Nous considérons lespassagers <strong>de</strong>scendant d’un bus <strong>de</strong> la ligne 1 venant <strong>de</strong>Sd1, <strong>et</strong> souhaitant prendre un bus <strong>de</strong> la ligne 2 vers lastation Sa2 (Figure 1).Sa1Sa2Figure 1. Réseau <strong>de</strong> <strong>transport</strong> : 2 lignes <strong>de</strong> bus.Sdi :station <strong>de</strong> dé<strong>par</strong>t <strong>de</strong> la ligne iSai :station d’arrivée <strong>de</strong> la ligne iSc : station <strong>de</strong> correspondanceCircuit d’un bus <strong>de</strong> la ligne i : Sdi – Sc – Sai – SdiTraj<strong>et</strong> <strong>de</strong>s passagers étudié : Sd1 – Sc– Sa23. MODÉLISATIONScSd2Sd13.1. Modélisation <strong>par</strong> réseau <strong>de</strong> P<strong>et</strong>ri (RdP)Notre objectif porte sur l’utilisation <strong>de</strong> l’algèbre <strong>de</strong>sdioï<strong>de</strong>s pour la modélisation <strong>et</strong> ensuite la comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>ssystèmes <strong>de</strong> <strong>transport</strong>. Plusieurs étu<strong>de</strong>s montrent lespossibilités <strong>de</strong> c<strong>et</strong> outil pour les systèmes <strong>de</strong> productionpouvant être représentés <strong>par</strong> <strong>de</strong>s graphes d’événements(GE) (Spacek <strong>et</strong> al, 1999 ).- 99 -
MOSIM’01 – du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)Un GE est un réseau <strong>de</strong> P<strong>et</strong>ri pour lequel chaque place aexactement une transition en amont <strong>et</strong> une transition enaval (David <strong>et</strong> al; 1992).Nous modélisons donc tout d’abord un réseau <strong>de</strong> bus <strong>par</strong>un GE temporisé (GET). Sur ce graphe, les transitionsreprésentent certains arrêts <strong>de</strong> bus. Le franchissementd’une transition correspond à l’arrivée d’un bus à unarrêt. Les places du réseau sont associées:soit à l’attente d’un groupe <strong>de</strong> passagers à une station <strong>de</strong>correspondance; à ces places sont associées <strong>de</strong>stemporisations nulles (cas idéal où un passager n’attendpas, les temps <strong>de</strong> montée <strong>et</strong> <strong>de</strong>scente <strong>de</strong> bus étantnégligés ici ).soit au déplacement d’un bus entre <strong>de</strong>ux arrêts nonobligatoirement successifs (agrégation d’une suited’arrêts successifs d’une ligne). Ces places sonttemporisées <strong>par</strong> le temps <strong>de</strong> déplacement <strong>de</strong> bus entre lesarrêts considérés.Les j<strong>et</strong>ons circulant sur le réseau sont associés soit à <strong>de</strong>spassagers attendant aux stations <strong>de</strong> correspondance, soità <strong>de</strong>s bus.Le problème simplifié évoqué au § 2 est modélisé <strong>par</strong> leGET <strong>de</strong> la figure Figure 2 :x 1 P1,τ1 x 2P5P2,τ2Figure 2. Graphe d’événement temporisé (GET): P1 à P4 déplacement <strong>de</strong>s busP5: attente <strong>de</strong> passager en Sc: stations <strong>de</strong> dé<strong>par</strong>t Sdi <strong>de</strong> chaque ligne i: station <strong>de</strong> correspondance: Bus <strong>et</strong>/ou passagerLes circuits (x 1 , P1, x 2 , P2) <strong>et</strong> (x 3 , P3, x 4 , P4)représentent respectivement les lignes 1 <strong>et</strong> 2.x 1 <strong>et</strong> x 3 modélisent les stations <strong>de</strong> dé<strong>par</strong>t Sd1 <strong>et</strong> Sd2 <strong>de</strong>s<strong>de</strong>ux lignes. x 2 <strong>et</strong> x 4 représentent la même station <strong>de</strong>correspondance Sc commune aux <strong>de</strong>ux lignes. La placeP 5 modélise l’attente <strong>de</strong>s passagers en Sc venant d’unbus B1 <strong>et</strong> prenant un bus B2.Le fonctionnement du modèle est le suivant : les <strong>de</strong>uxbus B1 <strong>et</strong> B2 sont au dé<strong>par</strong>t aux stations Sd1 <strong>et</strong> Sd2respectivement, ce qui vali<strong>de</strong> les transitions x 1 <strong>et</strong> x 3 .Après le tir <strong>de</strong> ces transitions, les places P1 <strong>et</strong> P3contiennent chacune un j<strong>et</strong>on (bus). Au bout <strong>de</strong> τ1unités <strong>de</strong> temps la transition x 2 est validée (passage dubus en Sc), son franchissement m<strong>et</strong> un j<strong>et</strong>on dans P2(déplacement jusqu’à Sa1, puis r<strong>et</strong>our du bus B1 versSd1 ) <strong>et</strong> un autre j<strong>et</strong>on dans la place P5 ( lot <strong>de</strong> passagers<strong>de</strong>scendus <strong>de</strong> B1 en Sc <strong>et</strong> attendant un bus B2). Une foisx 3P3,τ3P4,τ4x 4x 2 franchie, la transition x 4 est validée aussi. Son tirenlève les <strong>de</strong>ux j<strong>et</strong>ons <strong>de</strong> P3 <strong>et</strong> P5 <strong>et</strong> m<strong>et</strong> un seul j<strong>et</strong>ondans la place P4 (le bus B2 est passé en Sc enrécupérant les passagers ) <strong>et</strong> ainsi <strong>de</strong> suite.Les pério<strong>de</strong>s <strong>de</strong> passage <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lignes sont λ 1 =τ1 + τ2 pour la ligne 1 <strong>et</strong> λ 2 = τ3 + τ4 pour la ligne2.Si les <strong>de</strong>ux bus B1 <strong>et</strong> B2 <strong>par</strong>tent initialement <strong>de</strong> Sd1 <strong>et</strong>Sd2 à t1 <strong>et</strong> t2 respectivement, <strong>et</strong> afin d’assurer lefonctionnement du modèle, on pose les hypothèsessuivantes:• t1 + τ1 ≤ t2 + τ3 c<strong>et</strong>te hypothèse signifieque le premier bus qui arrive en Sc est un bus B1 .• Pour éviter le phénomène d’attente <strong>de</strong>s bus B2 à lastation Sc on considère une séquence <strong>de</strong> bus B1- B2- B1-B2- B1 .....3.2. Modélisation <strong>par</strong> équation d’étatÉquation d’état dans l’algèbre usuelleA chaque transition x i du modèle on associe un dateurx i (k) qui correspond à la date du k ème franchissement <strong>de</strong>x i . Le système d’équations linéaires dans l’algèbreusuelle est donné <strong>par</strong>:(S1)⎧x⎪x⎨⎪x⎪⎩x1234( k)= τ 2 + x( k)= τ1+x ( k)( k)= τ 4 + x( k −1)( k −1)( k)= max[ τ 3 + x1243( k),x2( k)]Avant <strong>de</strong> passer à la représentation du système (S1) dansl’algèbre (max, +) (Bacc <strong>et</strong> al , 1992), nous donnons unbref rappel <strong>de</strong>s notions élémentaires relatives à c<strong>et</strong>tealgèbre.Rappel sur la théorie <strong>de</strong> l’algèbre (max, +)Un dioï<strong>de</strong> D est un ensemble muni <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lois <strong>de</strong>compositions internes ⊕ (addition ) <strong>et</strong> ⊗(multiplication). Les éléments neutres pour ces <strong>de</strong>ux loissont respectivement ε <strong>et</strong> e .Les <strong>de</strong>ux lois vérifient les propriétés suivantes :- la loi ⊕ est associative, commutative <strong>et</strong>i<strong>de</strong>mpotent (a ⊕ a = a ).- la loi ⊗ est associative, distributive <strong>par</strong> rapportà ⊕.- ε est absorbant pour la loi ⊗ : ∀ a∈ Da ⊗ ε = ε ⊗ a =ε.- la relation ≥ est une relation d’ordre dans ledioï<strong>de</strong> D : ∀ a, b ∈ D , a ≥ b⇔ a ⊕ b = a .- un dioï<strong>de</strong> est dit compl<strong>et</strong> s’il est fermé pour toutessommes infinies <strong>de</strong> ces éléments, <strong>et</strong> si la loi ⊗ estdistributive <strong>par</strong> rapport à ces sommes infinies.- La solution <strong>de</strong> l’équation ax ⊕ b = x est donnée<strong>par</strong>x = a * bavec a * = e ⊕ a ⊕ a 2 ⊕.....⊕ a n ⊕.....- 100 -
MOSIM’01 – du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)<strong>et</strong> dans le cas d’un dioï<strong>de</strong> D nxn ( dont les éléments sont<strong>de</strong>s matrices à coefficients dans D ),l’équation AX ⊕ B = X a pour solution :X = A * Bavec A * = E ⊕ A ⊕ A 2 ⊕ ... ⊕ A n ⊕ .......où E est la matrice i<strong>de</strong>ntité dans le dioï<strong>de</strong> D.Exemple d’un dioï<strong>de</strong>:IR ∪ { ∞ −∞}_IR max est l’ensemble+ , muni <strong>de</strong> ⊕ <strong>et</strong> ⊗ définies <strong>par</strong> :a ⊕ b = max(a, b ), a ⊗ b = a + b , ε = - ∞ ,T = + ∞ <strong>et</strong> e = 0 .Équation d’état dans l’algèbre <strong>de</strong>s dioï<strong>de</strong>sLe système d’équations linéaires (S1) est traduit dansl’algèbre (max, +) <strong>par</strong> (S2) :(S2)⎧x1( k)= τ 2 ⊗ x2( k −1)⎪x2( k)= τ1⊗x1(k)⎨⎪x3( k)= τ 4 ⊗ x4( k −1)⎪⎩x4( k)= τ 3 ⊗ x3( k)⊕ x2( k)Soit le vecteur d’état X(k) = [x 1 (k), x 2 (k), x 3 (k), x 4 (k)].La forme matricielle du système (S2) est alors :X(k) = A 0 ⊗ X(k) ⊕ A 1 ⊗ X(k-1) (1)Où A 0 <strong>et</strong> A 1 sont <strong>de</strong>ux matrices dans le dioïd<strong>et</strong>elles que :<strong>et</strong>A 0 =A 1 =⎛ ε⎜⎜τ1⎜ ε⎜⎝ ε⎛ε⎜⎜ε⎜ε⎜⎝εεεεeτ 2εεεεεετ 3εεεεε ⎞⎟ε ⎟ε ⎟⎟ε⎠ε ⎞⎟ε ⎟τ 4⎟⎟ε⎠_IRmaxLa solution <strong>de</strong> l’équation (1) est donnée sous formed’une équation récurrente d’ordre 1 <strong>par</strong> :X(k) = A 0* ⊗ A 1 ⊗ X(k-1) ) = A ⊗ X(k-1) (2)Avec<strong>et</strong>A 0 * =A = A 0* ⊗ A 1 =⎛ e⎜⎜τ1⎜ ε⎜⎝τ1⎛ε⎜⎜ε⎜ε⎜⎝εεeεeτ 2εεeτ 3τ1+τ 2ετ1+τ 2ε ⎞⎟ε ⎟ε ⎟⎟e⎠εεεεε ⎞⎟ε ⎟τ 4 ⎟⎟τ 3 + τ 4⎠4. ÉVALUATION DES PERFORMANCES4.1. Evaluation <strong>de</strong>s temps <strong>de</strong> correspondanceLes composantes du vecteur d’état X(k) sont calculéesà <strong>par</strong>tir <strong>de</strong> l’équation (2) <strong>par</strong> :Pour i = 1,..., 44x i (k) = max j=1,..,4 (A i j + x j (k-1)) = ⊕ (A i j ⊗ x j (k-1) )j=1Le temps <strong>de</strong> correspondance ou le temps d’attente <strong>de</strong>spassagers au niveau <strong>de</strong> la station Sc est donné <strong>par</strong> ladifférence <strong>de</strong>s dates d’arrivée <strong>de</strong>s bus. Puisqu’ons’intéresse à une seule correspondance (B1 vers B2 ),les dates à considérer pour n’importe quel tour <strong>de</strong>s bussont x 2 (k) ( l’arrivée du bus B1 en Sc) <strong>et</strong> x 4 (k) (l’arrivéedu bus B2 en Sc).Le temps <strong>de</strong> correspondance pour le k ème passage <strong>de</strong>s busest donné <strong>par</strong> :x 4 (k)T(k) =x 2 (k)(T(k) est la différence x 4 (k)- x 2 (k) traduit dans l’algèbre(max, +) ).Si on suppose que le nombre <strong>de</strong> tours effectués <strong>par</strong> lesbus est N, alors le temps <strong>de</strong> correspondance totalpendant la pério<strong>de</strong> du travail est la somme <strong>de</strong>s T(k), soit:NT corr =⊗=k 1NT(k) =⊗=Le problème qui se pose alors est la minimisation <strong>de</strong>T corr . Plusieurs possibilités peuvent être envisagées.L’une d’elles consiste à modifier les dates <strong>de</strong>s premiersdé<strong>par</strong>ts <strong>de</strong>s bus. Ceci est compatible avec une approche<strong>de</strong> planification a priori dans laquelle on souhaite établir<strong>de</strong> nouveaux horaires. Au niveau <strong>de</strong> notre modèle, celarevient à imposer à B1 <strong>et</strong> B2 d’arriver en même temps enSc pour leur 1 er tour, soit x 4 (1) = x 2 (1) , autrement dit :t1 + τ 1 = t2 + τ 3 . Pour le cas traité ici T corr estminimal si T(1) égale zéro.D’autre facteurs peuvent être modifiés dans le but <strong>de</strong>minimiser T corr . On peut ainsi augmenter soit la vitessek 1x 4 (k)x 2 (k)- 101 -
MOSIM’01 – du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)<strong>de</strong>s bus, soit leur nombre. C’est ce <strong>de</strong>rnier cas que nousdétaillons dans la suite.4.2. Détermination du circuit critique <strong>et</strong> <strong>de</strong>s valeurspropres <strong>de</strong> la matrice ANous nous inspirons <strong>de</strong>s travaux <strong>de</strong> (Ols<strong>de</strong>r <strong>et</strong> al, 1998 ).Notons qu’un problème similaire a été étudié. Lesystème modélisé est un réseau <strong>de</strong> lignes ferroviaires. Ladifférence essentielle entre ces types <strong>de</strong> systèmes est queles trains « s’atten<strong>de</strong>nt » pour perm<strong>et</strong>tre aux passagersd’effectuer la correspondance, tandis que les busfonctionnent indépendamment <strong>de</strong>s bus <strong>de</strong>s autres lignes,compte tenu <strong>de</strong> fréquences <strong>de</strong> passage plus importantes.Dans notre cas nous essayons d’ajouter un ou plusieursbus sur une ligne ou plusieurs lignes du réseau. Pouri<strong>de</strong>ntifier la ligne nécessitant <strong>de</strong> nouveaux bus nousanalysons la matrice associée au système (S2). Nouscherchons alors ses valeurs propres à <strong>par</strong>tir <strong>de</strong> songraphe <strong>de</strong> précé<strong>de</strong>nce. La plus gran<strong>de</strong> valeur propre <strong>de</strong> lamatrice A est la longueur du circuit critique dans songraphe. C<strong>et</strong>te valeur représente la pério<strong>de</strong> du circuitcritique dans le réseau. L’ajout <strong>de</strong> bus sur ce circuitperm<strong>et</strong> d’augmenter la fréquence <strong>de</strong> passage <strong>de</strong>s bus à lastation Sc .Dans notre cas la matrice A est une matrice 4x4 a_valeurs dans le dioï<strong>de</strong> IR max Le graphe <strong>de</strong> précé<strong>de</strong>ncequi correspond à c<strong>et</strong>te matrice, dont les nœuds sont lescomposantes du vecteur d’état X(k), est donné <strong>par</strong>Figure 3. où un nœud x i est lié au nœud x j ssi a ji >ε .x 1 (k)τ 3 + τ 4x 4 (k)τ 4x 3 (k)τ 1+τ 2Figure 3. : Graphe <strong>de</strong> précé<strong>de</strong>nce G(A) associé à lamatrice ALa matrice A n’est pas une matrice irréductible puisqueson graphe <strong>de</strong> précé<strong>de</strong>nce n’est pas fortement connexe.En eff<strong>et</strong> ce graphe contient <strong>de</strong>ux circuits : x 4 (k) →x 4 (k) <strong>et</strong> x 2 (k) → x 2 (k) dont les temps <strong>de</strong> cycle moyensont respectivement (τ3 + τ4)/1 <strong>et</strong> (τ1 + τ2)/1 .On montre que le circuit critique dans le graphe G(A) estle circuit dont le temps <strong>de</strong> cycle moyen est maximum. Lavaleur propre <strong>de</strong> la matrice A sera égale à ce tempsmoyen max.4.3. GET avec ajout/r<strong>et</strong>rait dynamique <strong>de</strong> j<strong>et</strong>ons0τ 2x 2 (k)Après avoir trouvé le circuit critique, donc i<strong>de</strong>ntifié laligne à laquelle il faut ajouter les bus, nous utilisons unoutil capable <strong>de</strong> modifier <strong>de</strong> manière statique oudynamique le nombre <strong>de</strong> j<strong>et</strong>ons sur notre réseau: il s’agit<strong>de</strong> graphe d’événements temporisés avec ajout/r<strong>et</strong>raitdynamique <strong>de</strong> j<strong>et</strong>ons (Lahaye <strong>et</strong> al , 1999). Si la ligne 2est la ligne critique, nous ajoutons une transition source àla place P4 du modèle GET <strong>de</strong> la figure Figure 2.Figure.4. GET avec ajout/r<strong>et</strong>rait dynamique <strong>de</strong> j<strong>et</strong>onsLa transition « i » associée à la place P4 modélisel’ajout d’un bus B2 à la <strong>de</strong>uxième ligne. La transition« o » modélise le r<strong>et</strong>rait d’un bus <strong>de</strong> la même ligne. Lechoix <strong>de</strong> la place P4 est dû au fait que c<strong>et</strong> ajout ( resp.r<strong>et</strong>rait ) se fait au niveau <strong>de</strong> la station <strong>de</strong> dé<strong>par</strong>t Sd2.Aux transitions i <strong>et</strong> o, on associe les dateurs i(k) <strong>et</strong> o(k)qui représentent la date du k ème franchissement <strong>de</strong> i <strong>et</strong><strong>de</strong> o (k ème ajout(resp. r<strong>et</strong>rait) d’un bus <strong>de</strong> type B2 ).La représentation d’état <strong>de</strong> ce modèle reste la même quecelle du modèle <strong>de</strong> la figure Figurr.2, avec un ajout <strong>de</strong><strong>de</strong>ux équations liées aux transitions i <strong>et</strong> o. Les datesassociées à ces transitions seront calculées à <strong>par</strong>tir <strong>de</strong>scomposantes <strong>de</strong> X(k).Pour réaliser notre objectif, nous cherchons le momentoù il faut ajouter ou r<strong>et</strong>irer un bus. Pour cela on fixe untemps <strong>de</strong> correspondance maximum qu’on note d <strong>et</strong> qu’ilne faut pas dépasser pour chaque passage <strong>de</strong>s bus. Dèsqu’un tour est effectué on détermine le temps T(k). Sil’inégalité T(k) < d est vérifiée on continue le calcul (k= k+1 ), sinon l’ajout d’un bus aura lieu pour réduire l<strong>et</strong>emps T(k). On réinitialise le système <strong>par</strong> le <strong>de</strong>rniervecteur X(k) calculé <strong>par</strong> (2), en modifiant ses <strong>de</strong>ux<strong>de</strong>rnières composantes x 3 (k) <strong>et</strong> x 4 (k) <strong>de</strong> telle sorte à avoirx 4 (k) = x 2 (k). On franchit pour cela la transition sourcei pour la première fois à la date i(1) = x 2 (k) -τ3. o serafranchie dès que le premier bus B2 arrive en Sd2 pour lek ème tour, la date <strong>de</strong> ce franchissement est o(1) = x 3 (k).Cela équivaut à accélérer ou ralentir certains bus B2.Pour la nouvelle condition initiale X(k), on calcule lesdates suivantes <strong>de</strong> franchissement <strong>de</strong> différentestransitions (les arrivées suivantes <strong>de</strong>s bus aux différentsarrêts du réseau ), en vérifiant chaque fois la condition« T(k) < d » <strong>et</strong> ainsi on obtient les différentes dates <strong>de</strong>franchissement <strong>de</strong> i <strong>et</strong> <strong>de</strong> o .5. EXEMPLE D’APPLICATIONNous considérons un réseau <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lignes dont lesdonnées sont :La ligne 1 est caractérisée <strong>par</strong> un temps <strong>de</strong> cycle : λ 1 =τ1 + τ2 = 60min, avec τ1 = τ2 = 30 min. Le temps <strong>de</strong>cycle <strong>de</strong> la ligne 2 est: λ 2 = τ3 + τ4 = 67 min avecP5x 1 P1,τ1 x 2 x 3P3,τ3 x 4P4,τ4P2,τ2io- 102 -
MOSIM’01 – du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)τ3 = 33 min <strong>et</strong> τ4 = 34 min.Nous initialisons le système <strong>par</strong> un vecteur arbitraireX(1). Si les bus B1 <strong>et</strong> B2 font leurs premiers dé<strong>par</strong>tsrespectivement à t1 = 0 <strong>et</strong> t2 = 0, le vecteur X(1) sera :X(1) = [0, 30, 0, 33]. La matrice du systèmeX(k) = A ⊗ X(k-1) est donnée <strong>par</strong>:A =⎛ε⎜⎜ε⎜ε⎜⎝ε3060ε60εεεεε ⎞⎟ε ⎟34⎟⎟67⎠Le circuit critique dans le graphe G(A) associé à c<strong>et</strong>tematrice est x 4 (k) ! x 4 (k) dont le poids moyen est λ 2 =67 qui représente la valeur propre <strong>de</strong> la matrice A.Les dates successives <strong>de</strong> passage <strong>de</strong>s bus trouvées <strong>par</strong>l’équation <strong>de</strong> récurrence sont :X(1) X(2) X(3) X(4) X(5)⎛ 0 ⎞⎜ ⎟⎜30⎟⎜ 0 ⎟⎜ ⎟⎝33⎠⎛ 60 ⎞⎜ ⎟⎜ 90 ⎟⎜ 67 ⎟⎜ ⎟⎝100⎠⎛120⎞⎜ ⎟⎜150⎟⎜134⎟⎜ ⎟⎝167⎠⎛180⎞⎜ ⎟⎜210⎟⎜ 201⎟⎜ ⎟⎝234⎠X(6) X(7) X(8) X(9)⎛300⎞⎜ ⎟⎜330⎟⎜335⎟⎜ ⎟⎝368⎠⎛360⎞⎜ ⎟⎜390⎟⎜402⎟⎜ ⎟⎝ 435⎠⎛420⎞⎜ ⎟⎜450⎟⎜469⎟⎜ ⎟⎝502⎠⎛480⎞⎜ ⎟⎜510⎟⎜536⎟⎜ ⎟⎝569⎠⎛240⎞⎜ ⎟⎜270⎟⎜ 268⎟⎜ ⎟⎝ 301⎠Compte tenu du cas traité <strong>et</strong> <strong>de</strong>s hypothèses, on constateque :T(k) = ( λ2- λ1) + T(k-1) = (k-1).( λ2- λ1) + T(1).Si on veut minimiser la somme T corr <strong>de</strong>s temps d’attente<strong>de</strong>s passagers, il suffit ici <strong>de</strong> minimiser la 1 ère attente <strong>de</strong>la journée, la valeur minimale étant zéro. Pour que lesbus B1 <strong>et</strong> B2 arrivent en même temps à la station Scpour le 1 èr tour, il faut donc : t1 + τ 1 = t2 + τ 3 .La meilleure condition initiale correspond alors à t1 = 3<strong>et</strong> t2 = 0, <strong>et</strong> perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> diminuer le temps <strong>de</strong>correspondance <strong>de</strong> 3 min .Le modèle GET avec ajout/r<strong>et</strong>rait dynamique <strong>de</strong> j<strong>et</strong>onsnous perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> modéliser le phénomène d’ajout d’un busB2 à la <strong>de</strong>uxième ligne dès que le temps <strong>de</strong>correspondance arrive à une limite qu’on fixe au dé<strong>par</strong>t,<strong>et</strong> <strong>de</strong> r<strong>et</strong>rait d’un bus B2 si nécessaire.Si <strong>par</strong> exemple on fixe le temps <strong>de</strong> correspondance qu’ilne faut pas dépasser à d = 15, alors le temps <strong>de</strong>correspondance calculé pour le 4 ème tour <strong>de</strong>s bus dépassela limite d, en eff<strong>et</strong>: T(4) = x 4 (4) – x 2 (4) = 21 qui estsupérieur à 15 ....On réinitialise donc le système <strong>par</strong> ce <strong>de</strong>rnier vecteurX(4) calculé <strong>par</strong> (2) en modifiant ses <strong>de</strong>ux <strong>de</strong>rnièrescomposantes x 3 (4) <strong>et</strong> x 4 (4) <strong>de</strong> telle sorte à avoir x 4 (4)= x 2 (4) = 213. On franchit donc la transition source ipour la première fois à la date i(1) = x 2 (4) – 33 = 180<strong>et</strong> la transition o est franchie pour la première fois à ladate o(1) = x 3 (4) = 201. Pour le nouveau vecteur X(4)le temps <strong>de</strong> correspondance est nul .En utilisant ce type <strong>de</strong> GET avec ajout/r<strong>et</strong>rait dynamique<strong>de</strong> j<strong>et</strong>ons on arrive à limiter le temps <strong>de</strong> correspondance,dès qu’on arrive à un temps T(k) ≥ d on recommence<strong>par</strong> T(k) = 0, contraire au modèle GET initial dont l<strong>et</strong>emps T(k) augmente pour chaque tour <strong>de</strong>s bus .6. CONCLUSIONEn utilisant les graphes d’événements temporisés, nousarrivons à modéliser un réseau <strong>de</strong> <strong>transport</strong> en commun<strong>et</strong> ensuite évaluer ses performances en utilisant l’algèbre(max, +).Le GET avec ajout /r<strong>et</strong>rait <strong>de</strong> j<strong>et</strong>ons nous perm<strong>et</strong> <strong>de</strong>minimiser le temps <strong>de</strong> correspondance au niveau <strong>de</strong> lastation Sc en ajoutant un bus à la ligne qui représente lecircuit critique du réseau. La valeur propre maximale <strong>de</strong>la matrice du système d’équations linéaires nous perm<strong>et</strong>d’obtenir ce circuit critique.Un ajout d’un bus sur une ligne conduit à augmenter lafréquence <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te ligne, puis réduire la différence entreles dates d’arrivées <strong>de</strong>s bus à la station Sc.Parmi les objectifs <strong>de</strong>s étu<strong>de</strong>s qui seront envisagées <strong>et</strong>qui feront suite à c<strong>et</strong> article l’étu<strong>de</strong> d’un réseau dont lespério<strong>de</strong>s <strong>de</strong>s circuits sont variables, <strong>et</strong> les lignes sont<strong>de</strong>sservies <strong>par</strong> plusieurs bus.RÉFÉRENCESBACCELLI F., COHEN G., OLSDER G-J. <strong>et</strong>QUADRAT J-P., 1992. Synchronisation andlinearity, Algebra for discr<strong>et</strong>e Event Systems. Johnwiley <strong>et</strong> sons Ltd.COTTENCEAU B., 1999. Contribution à la comman<strong>de</strong><strong>de</strong> systèmes à événements discr<strong>et</strong>s: synthèse <strong>de</strong>correcteurs pour les graphes d’événementstemporisés dans les dioï<strong>de</strong>s. Thèse <strong>de</strong> Doctorat,université d’Angers, Ecole doctorale: Sciences pourl’ingénieur <strong>de</strong> Nantes.DAVID R. <strong>et</strong> ALLA H. , 1992. Du grafc<strong>et</strong> aux réseaux<strong>de</strong> pétri. Paris: Hermes.LAHAYE S. , 2000. Contribution à l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s systèmeslinéaires non stationnaires dans l’algèbre <strong>de</strong>sdioï<strong>de</strong>s. 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MOSIM’01 – du 25 au 27 avril 2001 – Troyes (France)MENGUY E. , 1997. Contribution à la comman<strong>de</strong> <strong>de</strong>ssystèmes linéaires dans les dioï<strong>de</strong>s. Thèse <strong>de</strong>Doctorat, université d’Angers, Ecole doctorale:Sciences pour l’ingénieur <strong>de</strong> Nantes.OLSDER G-J. , 1998. 26 ème école <strong>de</strong> printempsd’informatique, Algèbre Max-Plus <strong>et</strong> applications eninformatique: Cours Notes: Max algebra approach todiscr<strong>et</strong>e event systems, 4-7 mai 1998 , p. 149-176, Ile<strong>de</strong> Noirmoutier, Vendée, France.OLSDER G-J. , SUBIONO <strong>et</strong> GETTRICK M-M. ,1998.26 ème école <strong>de</strong> printemps d’informatique, AlgèbreMax-Plus <strong>et</strong> applications en informatique: On largescale max-plus algebra mo<strong>de</strong>l in raillway systems, 4-7 mai 1998, p. 177-192, Ile <strong>de</strong> Noirmoutier, Vendée,France.SPACEK P. , M.-A.MANIER <strong>et</strong> A.ELMOUDNI, 1999.Control of electrplating line in the max and minalgebras. International Journal of Systems Science,july 1999, Vol. 30, No. 7, p. 759-778.- 104 -