Quelques résultats de recherche finalisés en 2013

Quelques résultats significatifs de recherches finalisées en 2013 sont présentés ci-après. Ils donnent un aperçu partiel de la riche production de l’axe, qui peut être retrouvée dans les bilans des laboratoires.

  • Projet FLUIDE (Fleuve Urbain Intermodal Durable) : Les grandes villes fluviales françaises et leur port

    Le projet AcouFren s’est achevé fin 2013, il s'inscrit dans le cadre de recherches destinées à réduire les bruits de crissement émis par les véhicules ferroviaires, des bruits souvent intenses, particulièrement gênants pour les personnes exposées. Les moyens de réduction de ces bruits sont longtemps restés empiriques en raison de la difficulté à modéliser les phénomènes physiques à l’origine de leur génération. L’objectif de ce projet financé par l’ADEME et piloté par la SNCF était de développer des outils d'aide à la spécification et la conception de garnitures moins bruyantes pour les freins à disque des rames TGV et AGC (autorail grande capacité). D’un point de vue scientifique, cela impliquait la mise au point de méthodes numériques performantes pour le calcul de vibrations auto-entretenues induites par le frottement. Le LAE était particulièrement impliqué dans cette tâche.

    L’année 2013 a été marquée par l’application de ces méthodes aux systèmes de freinage industriels et la confrontation des simulations aux essais effectués sur le banc SNCF. Des comparaisons ont pu être réalisées sur la base de spectres vibratoires issus de calculs temporels non linéaires, ce qui constitue une avancée scientifique significative. De nombreuses raies ont été retrouvées par le modèle avec des écarts en fréquence et en amplitude acceptables. Ces résultats ont permis de valider l’outil logiciel simplifié à l’usage des industriels, développé par l’éditeur SDTools.

     

     

  • Achèvement du projet LGV et territoire

    Ce projet PREDIT 2009 – 2013 a été financé par l'ADEME. Porté par le laboratoire Splott, le projet visait à produire des connaissances nouvelles sur la façon dont une desserte ferroviaire à grande vitesse participe au développement local et durable. Il visait également à renouveler l’analyse des stratégies d’accompagnement par les acteurs du territoire.

    L’analyse a été fondée sur une étude de la littérature théorique et empirique, la constitution d’une base de données regroupant l’ensemble des unités urbaines françaises desservies et non desservies sur laquelle des traitements statistiques ont été réalisés, et sur une analyse approfondie (60 entretiens) de huit villes desservies.

    Les résultats montrent qu’il subsiste un écart entre les attentes des acteurs publics dans les territoires desservis relevées dans la littérature grise et le caractère très controversé des effets des dessertes relevé dans la littérature académique. Les analyses statistiques mettent en évidence l’inexistence d’effets systématiques des dessertes TGV en termes de dynamisme économique.

     

  • Projet Rosenhy (EC2CO)

    Le projet Rosenhy (Rôle de l’Occupation du Sol vis à vis de la modélisation des flux ENergétiques et HYdriques en milieux urbain et périurbain) a étudié l’impact de l’occupation du sol en milieux urbain et périurbain sur la modélisation des flux énergétiques et hydriques, à partir de 3 sites étudiés au sein des observatoires ONEVU (Nantes) et OTHU (Lyon). Le quartier urbain du Pin sec, qui s'appuie sur un suivi  hydrométéorologique permanent depuis 2006, a fait l’objet d’une campagne expérimentale (FluxSAP 2012) sur la mesure des flux de chaleur sensible et latente. Deux bassins versants périurbains (La Chézine et l’Yzeron) bénéficient d’un suivi hydro-météorologique permanent depuis respectivement 10 et 15 ans. Sur ces trois sites, des sources de données d’occupation du sol à différentes résolutions sont disponibles : diverses bases de données géographiques vectorielles et des données télédétectées multi- et hyper-spectrales.

     

     

    L'utilisation des données télédétectées induit de nouvelles questions pour la mise en œuvre des modèles : les informations obtenues peuvent nécessiter la connaissance de propriétés physiques supplémentaires dont nous ne disposons pas toujours. Par ailleurs, l'aménagement urbain favorise désormais les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales, qui modifient les bilans énergétique et hydrique. Ces techniques ne sont pas identifiables actuellement dans les données télédétectées ou les données géographiques disponibles. Le développement de sources de données adaptées permettra de mieux prendre en compte ces stratégies dans les modèles hydro-météorologiques.

     

  • Projet IMPETUS

    Le projet IMPETUS, financé par l’ANR et associant EGIS, ICADE, l’EIVP, la ville de Paris, le CSTB et le LVMT, a pour objectif de mettre au point une méthode et un outil permettant d’évaluer la durabilité d’un projet urbain en amont de sa réalisation, et d’évaluer l’effet de différentes options de ce projet.

    IMPETUS propose de faire dialoguer dans des tables rondes l’ensemble des acteurs concernés par un projet, du promoteur à la collectivité locale en passant par les aménageurs, les associations d’usagers ou les opérateurs de transport, en proposant une évaluation financière du projet, ainsi qu’une estimation des consommations d’énergie attendues, des émissions de GES, et enfin de la production d’ENR (énergies renouvelables). Cette estimation s’appuie sur des critères d'urbanisme, de performances du bâti, de transport et de mobilité ainsi que les interactions entre ces dimensions. L’outil IMPETUS fournit donc, en fonction de la localisation du projet, et de sa programmation (nombre et surfaces de logements, commerces, services et bureaux, présence de panneaux photovoltaïques, etc.) une estimation des consommations d’énergie des futurs résidents pour le bâtiment et la mobilité, ainsi que du coût du logement. Il permet de quantifier les gains attendus et les coûts de réalisation d’une offre de transports en communs ou encore une meilleure performance énergétique des logements, jusqu'au bâtiment à énergie positive.  Cet outil est en phase finale de développement et sera testé courant 2014 sur des cas réels de projets à Sarcelles, Paris, Bordeaux et Pessac.

  • Projet VILMODes

    VILMODes img

    VILMODes est un projet financé par le PREDIT GO6. Il évalue par la simulation à l’aide de modèle LUTI (transport - usage du sol) les effets attendus à horizon de 20 ans d’une densification des centres, ainsi que d’une politique alternative de développement autour des transports en commun. Une importance particulière est accordée au diagnostic territorial, et à la manière de mettre en œuvre les politiques envisagées. Les scénarios sont évalués au crible de la durabilité, en regardant classiquement le volet économique, social et environnemental. Ils montrent des effets sociaux et spatiaux différenciés, au-delà de la réduction de l’usage de la voiture obtenue dans tous les cas. Dans ce contexte relativement incertain pour les projets de planification urbaine, le but du projet VILMODes (Modéliser et évaluer les scenarii pour les villes et la mobilité durables ) consiste à comparer différents scénarii de développement urbain à l'horizon 2030, à partir du cas d'études des agglomérations de Besançon et de Lyon - (i) scénario BAU (Business as usual) : laisser-faire non interventionniste qui ne modifie pas les pratiques actuelles d’aménagement  (étalement urbain) - (ii) scénario RUC (Renouvellement urbain compact) : développement urbain dans les zones  denses et  offre de transport en commun adaptée - (iii) scénario TOD (transit oriented development) : développement fractal de la ville  autour d’une ossature de transport en commun (ville compacte mais ouverte). Les résultats du modèle peuvent être évalués sur les trois sphères du développement durable par l'intermédiaire d'indicateurs croisés (espaces consommés, densités urbaines, satisfaction des ménages, mode(s) et durée des déplacements, consommation d'énergie et émissions de polluants, etc.).

     

  • Le projet INTURB 1

    Le positionnement urbain en utilisant le GPS est encore difficile en raison de trajets multiples. Les canyons urbains empêchent non seulement la visibilité à ciel ouvert, mais aussi provoquent la réflexion et la diffraction du signal, qui introduisent, dans la résolution du problème de positionnement, des distances parcourues supplémentaires entre satellites et récepteur.

    Les recherches rapportées ici ont été réalisées dans le cadre d’un projet national français appelé Inturb (un acronyme entre l’intégrité et le positionnement urbain).

    Jusqu’à présent, le projet a eu deux phases : au cours de la première phase, une modélisation géométrique 3D simple de la ville, appelée "tranchée urbaine", a été proposée et conçue manuellement sur un ensemble de données recueillies dans trois villes différentes : Nantes, Paris et Toulouse. L’amélioration du positionnement en termes de précision a été quantifiée quand le modèle pouvait être appliqué.

    Dans la deuxième phase, cette modélisation a été automatisée, à partir de la base nationale de données cartographiques BD Topo ®, avec des résultats prometteurs et une applicabilité généralisée partout.

    La modélisation géométrique permet la séparation des satellites en ligne de vue (LOS pour line-of-sight) de ceux qui ne le sont pas (NLOS). Une correction des mesures de pseudo-distance dans ce dernier cas est également calculée et appliquée lors du calcul de la solution. La précision est améliorée, tandis que la disponibilité est maintenue à son maximum.

  • Projet IMMANENT : Maquette d'une architecture logicielle des phénomènes mesurés dans le cadre de Sense-city. Conception de services web

    Le projet Immanent a regroupé l’IFSTTAR, l’ESIEE, le LNE, l’ENPC, l’IGN et le CSTB. Il est intégré au PST Paris Est et intervient dans les recherches sur la ville numérique. Il a comporté deux volets, un sur la thermique du bâtiment, l’autre sur la pollution chimique urbaine. Pour ce second point il s’agissait de faire des relevés sur un territoire pollué (LNE), de relever les éléments contextuels de la scène (IGN), d’utiliser les mesures pour en déduire un champ de pollution (ENPC/CEREA) et de proposer une représentation graphique des champs de pollution (IFSTTAR). Parallèlement à ce travail, l’ESIEE a avancé sur la conception de microchromatographes qui permettront de faire des relevés chimiques à l’aide d’outils miniaturisés.

    Pour l’IFSTTAR l’enjeu était de proposer une maquette permettant de visualiser les données de pollution dans un environnement géographique (figure ci-dessus http://representation-phenomenes.IFSTTAR.fr/  Représentation d’un nuage de pollution). Ce site web permet de choisir un polluant et de visualiser la propagation théorique du nuage de pollution à partir d’une source. Le calage des données sur un référentiel géographique est important puisqu’il permet de repérer les lieux impactés par ces pollutions. Ce travail nécessite la structuration sous forme de base de données des données géographiques et des données de pollutions auquel on associe des informations facilitant leur compréhension. Les difficultés majeures sont dues au manque d’interopérabilité des logiciels de calcul de pollution, peu enclins à lire et à générer des données suivant des normes de type OGC.

     

  • Projet Smart water network

    Smart Warer img

    Aujourd'hui en France, les gestionnaires des réseaux d'eau potable constatent que 30% de l'eau est perdue entre l'usine de traitement et les habitations. Ainsi, dans le projet FUI Smart Water Network, réalisé en partenariat avec Suez-Environnement, Advitam (Vinci), EFS, A3IP et ESIEE Paris, des « modèles inverses » ont été développés afin  d'améliorer la connaissance de l'état hydraulique du réseau d’eau potable outils nécessaires à la constitution d'un réseau intelligent d'alimentation d'eau potable. Ces modèles inverses s'appuient sur une modélisation mathématique des phénomènes physiques, i.e équations aux dérivées partielles en mécanique des fluides, et sur des mesures réalisées dans le réseau. Nous avons étudié l’influence du choix de modèle et de la discrétisation numérique sur la qualité du champ d’écoulement reconstruit par modélisation inverse. Cette étude a été menée sur une jonction de canalisation (voir Figure), qui est un élément majeur du réseau d’eau potable. Pour des écoulements d’eau potable à faible Reynolds (de l’ordre du cm/s),  présents dans les quartiers résidentiels, nous avons montré que le modèle d’écoulement simplifié de Stokes était suffisant pour reconstruire le champ de vitesse avec une erreur inférieure à 5%.

    Dans ce projet l'IFSTTAR a mis au point des systèmes de transmission d'information (à partir de sa solution Pégase) et des outils numériques capables de reconstruire le champ de vitesse d'écoulement dans le réseau. Ces outils numérique sont capables, moyennant certaines hypothèses, de détecter des fuites d'eau intervenant dans le réseau. Ces travaux ont été publiés.