L’optimisation algorithmique des transports pour la transition vers une mobilité durable

La transition vers une mobilité durable est un enjeu crucial pour réduire les émissions de CO₂ et répondre aux besoins croissants de mobilité. À travers des stratégies innovantes et des projets de recherche collaborative, des solutions concrètes pour transformer les systèmes logistiques et promouvoir une urbanisation plus verte peuvent être conçues.

La transition vers une mobilité durable représente un défi majeur pour les sociétés. Les émissions de CO₂ liées aux transports continuent de croître selon l’agence internationale de l’énergie. Le secteur, encore largement dépendant des énergies fossiles, doit réduire ses émissions de plus de 3 % par an jusqu’en 2030 pour respecter les objectifs climatiques du scénario « zéro émission nette » à l’horizon 2050.

Pour répondre à la demande croissante de mobilité, on a souvent étendu les infrastructures routières existantes. Cela entraîne un trafic induit et les gains d’efficacité sont compensés par une augmentation de la demande. Pour une mobilité durable, il est donc nécessaire de se concentrer sur la demande plutôt que sur l’offre (GIZ).

Éviter, changer, améliorer

L’approche « éviter-changer-améliorer », une expression initialement utilisée par une commission du parlement allemand en 1994 et mise en avant dans l’article « Transition towards sustainable mobility : the role of transport optimization » (« Transition vers la mobilité durable : le rôle de l'optimisation des transports ») propose une stratégie hiérarchique : d’abord la mise en œuvre de mesures d’évitement, suivi de mesures de changement en arrivant finalement aux mesures d’amélioration.

Trois axes d’action sont proposés qui peuvent être appliqués aux transports de personnes et de marchandises :

• Éviter : les déplacements ou transports inutiles doivent être réduits et les trajets optimisés.

• Changer : les modes de transport durable comme le vélo ou vélo-cargo, la marche, les transports publics, les trains, barges et autres doivent être favorisés.

• Améliorer : les véhicules motorisés doivent être rendus plus efficaces grâce à des carburants alternatifs (électrique, hydrogène) et à de nouvelles technologies.

Des solutions concrètes

Cet article explore comment l’optimisation des déplacements et transports (réduction des trajets, consolidation, partage de véhicules, etc.) par des algorithmes peut contribuer à la transition vers un mobilité plus durable en mettant l’accent sur l’efficacité des systèmes logistiques et la réduction de leur impact environnemental. Parmi les solutions explorées, on retrouve :

• la réduction des trajets (éviter) : En consolidant les livraisons ou en planifiant des itinéraires plus efficaces, la congestion urbaine et les émissions de CO₂ peuvent être diminuées.

• l’intermodalité (éviter et changer) : L’usage combiné de plusieurs modes de transport (vélo, train, bus) est favorisé pour optimiser les trajets et promouvoir des solutions plus durables.

• le recours à des véhicules alternatifs (améliorer) : L’utilisation de véhicules électriques, à hydrogène ou de vélos cargos pour les livraisons à courte distance est encouragée.

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Une logistique urbaine plus durable entre Paris et à Vienne

Dans ce contexte, le projet franco-autrichien SUD (Sustainable Urban Deliveries) auquel participe l’EM Normandie, représente une avancée majeure. Ce projet a pour objectif de développer des solutions pour optimiser la logistique urbaine du dernier kilomètre.

En développant des outils d’aide à la décision basés sur des algorithmes avancés, il est possible d’améliorer significativement l’efficacité et la durabilité des systèmes de livraison. Ces outils vont permettre d’intégrer des modes de transport alternatifs comme les vélos cargos, les coursiers à pied et les robots de livraisons, ainsi que des infrastructures intelligentes telles que des hubs urbains et des consignes automatiques.

Ces innovations s’inscrivent parfaitement dans l’approche « éviter-changer-améliorer » en réduisant les besoins de déplacement motorisé, en favorisant des solutions de transport plus écologiques et en améliorant l’efficacité des systèmes logistiques. Le projet SUD illustre comment l’optimisation des transports peut contribuer à relever les défis de la mobilité durable. Pour que ce type d’initiatives réussisse, une collaboration entre les chercheurs, les entreprises et les décideurs politiques est essentielle.

Vélos cargos pour des livraisons

Une récente étude sur l’optimisation des livraisons urbaines se basant sur des vélos cargos est un exemple concret. Les objectifs étaient de proposer d’améliorer la flexibilité et l’efficacité des systèmes de livraison urbaine en permettant la consolidation des flux de conteneurs vides et pleins aux satellites et en autorisant le fractionnement des charges. De réduire les émissions de gaz à effet de serre en intégrant des vélos-cargos dans un cadre de distribution à deux niveaux, contribuant ainsi à des villes plus propres et plus durables. Cela en explorant de nouvelles perspectives en programmation stochastique pour améliorer la qualité des solutions et l’efficacité de calcul.

À lire aussi : À quelles conditions le covoiturage sera-t-il un mode de transport durable ?

Une nouvelle approche d’optimisation basée sur un méthode d’optimisation linéaire (la descente de gradient) a été proposée pour résoudre le problème de livraison à deux niveaux avec des vélos-cargos. Il s’agissait d’intégrer la livraison et la collecte de conteneurs réutilisables dans le modèle, en prenant en compte les opérations de transbordement, les fenêtres temporelles et les contraintes de demande stochastique.

Les résultats obtenus sont :

• l’amélioration de l’efficacité des livraisons : la méthode développée a permis d’améliorer significativement l’efficacité des systèmes de livraison urbaine, en optimisant les itinéraires et les opérations de transbordement.

• la réduction des émissions : l’intégration des vélos-cargos dans un cadre de distribution à deux niveaux a contribué à une réduction notable des émissions de gaz à effet de serre, favorisant des livraisons plus écologiques.

• la flexibilité accrue : le modèle a démontré une grande flexibilité en permettant la consolidation des flux de conteneurs vides et pleins aux satellites, ainsi que le fractionnement des charges, ce qui a amélioré la gestion des demandes stochastiques.

• l’efficacité de calcul : l’utilisation de la descente de gradient a amélioré l’efficacité de calcul, permettant de trouver des solutions optimales plus rapidement et de manière plus fiable.

L’adoption de solutions logistiques innovantes est essentielle pour répondre aux défis croissants de l’urbanisation et des livraisons en milieu urbain. Ces approches contribuent à la création de villes plus durables, efficaces et agréables à vivre pour tous les citoyens. Comme le soulignent Turan, Hemmelmayr, Larsen et Puchinger l’optimisation des transports joue un rôle crucial dans la transformation des systèmes actuels vers une mobilité plus durable et équilibrée.

Jakob Puchinger a reçu des financements de ANR.