L'apport du modèle METROPOLIS
Lucas Javaudin & André de Palma
THEMA, CY Cergy Paris Université
Société des grands projets – 19 décembre 2024
METROPOLIS2
- METROPOLIS2 est un outil de simulations de transport basé agent, dynamique et mésoscopique
- Simulation du choix de mode, heure de départ et route pour chaque agent
- Congestion simulée à partir de goulots d'étranglement avec remontée de queue
- Calcul des émissions de polluants et de l'exposition des populations à la pollution possible grâce au module METRO-TRACE
Données entrantes
- Réseau routier : OpenStreetMap [72 962 km de routes]
- Horaires transports en commun : GTFS [1850 lignes]
- Déplacements : population synthétique (Hörl et Balac, 2021) [2 451 841 personnes ; 8 774 929 déplacements]
Modèles de choix
- Choix de mode : modèle Logit multinomial
- Choix de l'heure de départ : modèle Logit continu
- Choix de route : itinéraire le plus rapide
- Calculs de surplus à partir de la formule log-somme
Fonction d'utilité
Utilité du déplacement $k$ avec le mode $j$ :
- $t^{\text{d}}$ : heure de départ ; $t^{\text{a}}$ : heure d'arrivée
- $c_j$ : constante modale ; $m_{k | j}$ : coûts monétaires (essence)
- $\alpha_j$ : valeur du temps
- $\beta_k$ : pénalité d'arriver en avance ; $\gamma_k$ : pénalité d'arriver en retard ; $t^*_k$ heure désirée d'arrivée
Calibration
| Étape | Paramètres calibrés | Valeurs cibles | Source | Méthodologie |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Pénalités et vitesses à vide au niveau arc | Temps de trajet à vide | TomTom API | Régression LASSO |
| 2 | Capacités des routes | Temps de trajet avec congestion | TomTom API | Régression OLS |
| 3 | Pénalités d'avance / de retard, par motif | Distribution des heures de départ, par cluster | Enquête transport | Optimisation bayésienne avec processus gaussiens |
| 4 | Constante et valeur du temps par mode et genre x CSP | Parts modales, par cluster | Enquête transport | Régression Random Forest |
Introduction
-
Champs d'étude :
- Île-de-France
- Déplacements d'une journée « moyenne » en semaine
- Cinq modes : voiture (conducteur), voiture (passager), transports en commun, vélo et marche à pied
- Tous motifs de déplacement
Hypothèses supplémentaires
- Mode voiture (conducteur) accessible aux possesseurs d'une voiture et du permis
- Mode voiture (passager) accessible aux possesseurs d'une voiture
- Temps de trajet transports en commun calculé avec OpenTripPlanner et les données GTFS
- Vitesse vélo : 10 km/h
- Vitesse marche à pied : 4 km/h
- 600 k déplacements camions sont simulés
| Mode | Disponibilité (réf.) | Disponibilité (ZFE) | Contrainte |
|---|---|---|---|
| Voiture (conducteur) | 53 % | 49 % | Voiture autorisée + permis |
| Voiture (passager) | 74 % | 68 % | Voiture autorisée |
| Transports en commun | 54 % | 54 % | Itinéraire faisable |
| Vélo | 100 % | 100 % | |
| Marche à pied | 100 % | 100 % |
Zone à faibles émissions de la Métropole du Grand Paris
- Paris et 76 communes de petite couronne
- 367 km2 (3 % de l'Île-de-France)
- 5 M d'habitants (40 % de l'Île-de-France)
- L'autoroute A86 permet de contourner la zone facilement
- Depuis juin 2021 : les véhicules Crit'Air 4 ou pire sont interdits
- À partir de janvier 2025 : les véhicules Crit'Air 3 ou pire seront interdits
Le parc automobile d'Île-de-France
- Données sur le parc automobile au niveau communal (incluant les vignettes Crit'Air) fournies par le SDES
- Extrapolation des données pour prédire le parc automobile en 2025
- En 2025, environ 21 % des voitures de la région seraient Crit'Air 3 ou moins bien
Évaluation de la politique
-
Deux simulations METROPOLIS2 :
- Simulation de référence (calibrée) : pas de ZFE
- Simulation ZFE (contrefactuelle) : version janvier 2025 (jusqu'à Crit'Air 3)
- La comparaison des deux simulations représente l'impact de la ZFE 2025 par rapport à une situation sans ZFE
-
Limites :
- Analyse court terme : pas d'achat de véhicules, pas de relocalisation des activités ou du domicile
- Restrictions temporelles de la ZFE non prises en compte
- Exceptions et infractions non prises en compte
Résultats agrégés
| Référence | ZFE | Variation | |
|---|---|---|---|
| Surplus moyen des déplacements | -28.81 € | -28.94 € | -0.13 € |
| Temps de trajet moyen | 01:09:14 | 01:11:09 | +115s |
| Véhicules-kilomètres | 126.3 M km | 121.4 M km | -3.9 % |
Transferts modaux
| Référence / ZFE | Voiture (conducteur) | Voiture (passager) | Transports en commun | Vélo | Marche à pied | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Voiture (conducteur) | 29.1% | · | 1.4% | 0.2% | 0.3% | 31.1% |
| Voiture (passager) | · | 5.3% | 0.1% | · | · | 5.5% |
| Transports en commun | 0.2% | 0.0% | 18.1% | · | · | 18.4% |
| Vélo | · | · | · | 1.1% | · | 1.1% |
| Marche à pied | · | · | · | · | 43.9% | 43.9% |
| Total | 29.3% | 5.4% | 19.7% | 1.4% | 44.2% | 100% |
Impact sur la congestion
- Baisse de la congestion dans la zone sur les axes principaux (Boulevard Périphérique et A1 notamment)
- Peu d'effet hors de la zone
Impact sur les flux dans les transports en commun
- Hausse des flux sur la plupart des tronçons, principalement en petite couronne
- RER A : +3.2% passagers-kilomètres
- RER B : +5.4% passagers-kilomètres
- Tramway T7 : +28.2% passagers-kilomètres
Émissions de polluants
- Les émissions de PM2.5 et NOx générées par le trafic routier sont calculés à partir du modèle EMISENS
- Les émissions sont une fonction de la motorisation et de l'âge des véhicules ainsi que de leur vitesse (au niveau arc)
- Les émissions diminuent plus fortement au sein de la ZFE
| Référence | ZFE | Variation | |
|---|---|---|---|
| Émissions PM2.5 | 2.91 tons | 2.69 tons | -7.6 % |
| Émissions NOx | 33.70 tons | 30.61 tons | -9.2 % |
| Émissions CO2 | 21 925 tons | 20 947 tons | -4.5 % |
Diffusion des polluants
- Les émissions de PM2.5 et NOx sont dispersées dans l'atmosphère par un modèle gaussien Plume
- La dispersion dépend d'un vent moyen (vers l'est, 10 km/h)
- La concentration en polluants diminue plus fortement dans la ZFE et à l'est
Exposition des populations à la pollution
- L'impact sur la santé est fonction de la hausse de la mortalité induite par l'exposition aux polluants, selon le niveau de concentration
- L'exposition est calculé selon la position des individus dans le temps et dans l'espace
- L'exposition diminue plus fortement vers Paris (forte concentration et forte densité de population)
| Référence | ZFE | Variation | |
|---|---|---|---|
| Décès prématurés PM2.5 | 6.2 | 5.4 | -13.0 % |
| Décès prématurés NOx | 5.5 | 4.9 | -9.9 % |
| Surplus sur la santé | -12.993 M € | -11.484 M € | -11.6 % |
Prise en compte de l'impact sur la santé : résumé
| Variation | |
|---|---|
| Véhicules-kilomètres | -3.9 % |
| Émissions de PM2.5 | -7.6 % |
| Décès prématurés PM2.5 | -13.0 % |
La ZFE atteint correctement son objectif d'améliorer la qualité de l'air en affectant un minimum d'individus
- La baisse des véhicules-kilomètres est ciblée sur les véhicules les plus polluants
- La pollution est principalement réduite dans la ZFE, où la densité de population est plus forte
Impacts hétérogènes
- Impact sur la santé : entre 0 et +35 centimes par jour par personne
-
Impact sur les déplacements :
- 78 % de la population n'est pas affectée (moins de 1 centime de variation)
- 1.2 % de la population « gagne » plus de 1 € par jour
- 3.3 % de la population « perd » plus de 1 € par jour
Caractérisation des gagnants et perdants
| Gagnants | Perdants | Autres | |
|---|---|---|---|
| Critère | $\Delta \text{surplus} \geq 1$ € / jour | $\Delta \text{surplus} \leq -1$ € / jour | $|\Delta \text{surplus}| \lt 1$ € / jour |
| Variation moyenne du surplus | +1.7 € | -7.6 € | +0.0 € |
| Possession de véhicule autorisé | 99 % | 0 % | 54 % |
| Possession de véhicule non autorisé | 1 % | 100 % | 18 % |
| Longueur des déplacements | 55 km | 31 km | 16 km |
| Accès aux transports en commun | 43 % | 66 % | 84 % |
| Part modal voiture (réf.) | 84 % | 79 % | 37 % |
| Part modal voiture (ZFE) | 86 % | 0 %* | 35 % |
Localisation des gagnants et perdants
- Les « gagnants » sont dispersés dans la région
- Les « perdants » sont principalement le long de la ZFE
Gagnants
Perdants
Scénarios de prolongement
- Référence : GPE 2035 sans prolongement
- Rueil : scénario prévu dans le schéma d'ensemble ; arrêt à Rueil
- Express : arrêts au Chesnay-Rocquencourt et à Rueil-Centre
- Intermédiaire : arrêt supplémentaire à la Celle-Saint-Cloud
- Fine : arrêt supplémentaire à Versailles-Rive-Droite
Méthodologie
- Champs d'étude : Île-de-France, 6h – 10h, déplacements tous motifs (6,3 millions de déplacements)
- Choix modal : voiture (conducteur) ou transports en commun
- Modélisation des déplacements en point-à-point (désagrégation de matrice origine-destination MODUS, horizon 2035)
- Déplacements poids-lourds (MODUS)
- Réseau routier de juin 2024 (OpenStreetMap)
- Réseau TC à horizon 2035 (MODUS)
Résultats principaux
| Scénario | # Passagers M18 | Heures-voyageurs M18 | Part TC | Surplus-moyen (cent-€) | Véhicules-kilomètres (10³ km) | Temps total passé en congestion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Référence | 33 300 | 6 300 h | 52.90 % | 0.00 (norm) | 34 983 | 146 500 h |
| Rueil | 61 800 | 13 100 h | 52.98 % | -0.05 | 34 982 | 143 400 h |
| Express | 80 600 | 15 700 h | 53.01 % | +0.69 | 34 974 | 143 900 h |
| Intermédiaire | 82 900 | 16 400 h | 53.04 % | -0.02 | 34 945 | 147 100 h |
| Fine | 87 600 | 17 500 h | 53.01 % | +1.05 | 34 968 | 148 900 h |
Fréquentation de la ligne 18 selon les scénarios
Orly → Nanterre
Nanterre → Orly
Origine / destination des passagers M18
Origines
Destinations
Chevelus M18
Scénario référence
Scénario intermédiaire
Variation de l'affluence
