Economie des services de mobilité
A l’ère digitale de la mobilité, l’accès ubiquitaire et instantané à l’information a renouvelé les possibilités d’interaction : entre les usagers et les services, et aussi dans la logistique interne d’un service, dans la coordination opérationnelle de ses moyens de production.
Le renouvellement des possibilités logistiques tire le renouvellement des services : ouverture plus forte des transports collectifs à l’intermodalité, mobilité partagée selon diverses formes de services – taxis-VTC, TAD, covoiturage, systèmes de véhicules en libre-service, autopartage… Et ce, en interaction avec le renouvellement technique grâce aux motorisations électriques qui viennent équiper les véhicules routiers grands et petits, depuis l’autobus jusqu’aux trottinettes en passant par les autos, les scooters et les vélos, permettant notamment l’essor des vélos-cargos. Et encore, dans la perspective de la conduite autonome, jusqu’aux robot-taxis et drones de livraison.
La chaire développe plusieurs lignes d’investigation :
- connaître les coûts de production en TC de voyageurs, par une revue bibliographique internationale,
- concevoir l’optimisation logistique d’un service de mobilité partagée, par une modélisation technico-économique : notamment, l’avènement des « swappable batteries » pour des services de deux-roues partagés => « 2R partagés »
- diagnostiquer le développement de la mobilité partagée basée sur des automobiles, sous les formes des taxis – VTC et de l’autopartage : comparaison de 4 capitales européennes, Paris, Londres, Moscou et Helsinki => « 4R partagés »
- discerner le domaine de pertinence des lignes de car express : par une analyse au plan international débouchant sur une théorisation,
- par ligne de transport public, modéliser les équilibres offre-demande et l’optimisation gestionnaire : car express (modèle BRT), covoiturage en ligne (modèle ART), combinaisons productives (ART & BRT) sous divers comportements stratégiques, lignes de navettes en forme d’anneau => « Lignes en forme »
- pour un grand territoire polarisé par une métropole urbaine, discerner les formes techniques appropriées pour un schéma de Services Express Régional-Métropolitain (SERM) promouvant la mobilité en transport public => « SERM »
- pour l’Ile-de-France, territoire marqué par un fort gradient d’urbanisation depuis l’hypercentre très dense jusqu’aux périphéries rurales, et où les infrastructures routières et ferrées sont considérablement développées, prospecter des scénarios pour optimiser le système multimodal => « STEM » = Strategic Techno-Economic Model.
Coûts de production
Coûts de production des TC de voyageurs
Luc ELIE, docteur en économie de l’environnement, mène depuis mars 2024 une analyse bibliographique des coûts de production pour les transports collectifs de personnes, tant routiers que ferroviaires, tant urbains qu’interurbains. Les « fonctions de coût » ont une place centrale : d’une part les « engineering cost functions » (un OPEX comme fonction des moyens employés), d’autre part les « economists’ cost functions » (OPEX en fonction du volume de production et des prix des inputs). Les CAPEX nous intéressent également. Pour cartographier le domaine scientifique, une analyse bibliométrique fortement automatisée est appliquée, révélant le foisonnement du domaine, l’expansion explosive des publications à partir de 1995, en lien avec la mutation digitale de la recherche et avec le développement scientifique de la Chine. Un répertoire de mots-clefs a été implémenté, en gérant les formes variantes. Il constitue le référentiel d’analyses statistiques appliquées au corpus d’articles : réseaux de co-occurrences, ACM,
Swappable batteries, 2R partagés)
Swappable batteries for shared micromobility
Pour comprendre l’économie d’un service de deux-roues partagés à batteries amovibles, nous avons développé un modèle technico-économique spécifique (article RTBM 2022). L’application à des hypothèses diversifiées met en évidence la part importante du sous-système « batterie & énergie » dans les coûts de production et l’enjeu de capacités en énergie importantes par batterie (de l’ordre du kWh, permettant de rouler 70 ou 80 km entre deux recharges).
Références
- LEURENT Fabien (2022a), What is the value of swappable batteries for a shared e-scooter service? Research in Transportation Business & Management, 2022, https://doi.org/10.1016/j.rtbm.2022.100843
- Leurent, F. (2020) Véhicules Autonomes en Situation de Service : modèle systémique et application aux expérimentations du programme EVRA. Communication au congrès RDMI 2020, atelier C3. Congrès annuel ATEC-ITS : RDMI 2020, Jan 2020, 92120 MONTROUGE, France. Texte hal-02460977 , Exposé hal-02460984
VTC et auto-partage, 4R partagés
Ride-hailing et autopartage dans quatre capitales européennes
Anna VOSKOBOYNIKOVA a soutenu en janvier 2024 sa thèse de doctorat, co-dirigée par Fabien LEURENT et Virginie BOUTUEIL, en partenariat avec l’Institut de la Mobilité Durable (fondation Renault). Anna a étudié sur une période de 20 années (1999-2019) les services de taxis et VTC d’une part et les services d’autopartage d’autre part, tels qu’ils se sont implantés, développés, souvent absorbés les uns par les autres… et ce dans quatre capitales européennes, choisies pour des conditions socioéconomiques et politiques diversifiées. Trois capitales : Paris, Londres et Moscou, sont des mégacités à plus de 10 M d’habitants. La 4ème est Helsinki qui compte 1.8 M d’habitants, cf. Lyon.
En plus d’analyser les territoires et les services, Anna a rencontré les acteurs de l’offre et les pouvoirs publics aux échelons locaux et métropolitain / régional, recueillant ainsi un matériau très original. Parmi les conclusions de la thèse : que la place faite à un service dans l’espace public (stationnement, circulation) est cruciale pour son développement.
Cars express
Il existe des lignes de cars express dans divers pays : aux États-Unis, au Japon, au Brésil, en Inde, en Espagne en accès radial à Madrid, en France (entre autres, les liaisons Dourdan-Massy, Bordeaux-Créon ou encore Aix-Marseille) etc. Le « haut niveau de service » se conçoit en termes de vitesse de circulation mais aussi de fréquence de service, ainsi que de confort à bord.
Quelles sont les caractéristiques des lignes de cars express et termes de fonctions territoriales, de fréquence, de vitesse, de confort et d’organisation industrielle ? Quelles sont leurs performances typiques en termes de qualité de service, de prix, de quantité de trafic, de coût pour les producteurs, d’accessibilité et d’équité territoriale ?
Sur la base de lignes existantes, quels enseignements peut-on tirer pour le développement futur des services métropolitains et interurbains en France ?
La recherche menée par Guillaume GARRIGUES en 2024 a comporté une analyse bibliographique et un examen de cas particuliers sélectionnés sur le web. L’analyse bibliographique a mis en évidence deux modèles économiques contrastés : d’une part le modèle à fort subventionnement public, d’autre part le modèle compétitif entre services concurrents visant une exploitation commerciale profitable.
L’examen des cas particuliers a manifesté une amélioration considérable des services d’autocars : WC à bord, wifi embarqué, prises électriques, confort à bord accru au moyen d’espace devant les sièges conséquent, le cas échéant des sièges inclinables voire des cars couchettes. La fréquence des autocars peut également atteindre 5 minutes aux heures de pointe sur certaines lignes et des itinéraires en site propre se développent pour rendre les services d’autocars de plus en plus attractifs.
Revue internationale :
Théorisation des caractéristiques :
Lignes en forme
Lignes en forme. La forme dans l’espace est un facteur fondamental pour l’efficacité productive d’une ligne de transport public. Deux formes sont envisagées dans nos recherches : la forme « en anneau » qui accélère le recyclage des véhicules tout en balayant une aire élargie, et la forme dite « en ligne » pour signifier un franchissement d’espace « aussi rectiligne que possible ». Nous avons modélisé au fil des années :
- Un service de taxis en forme d’anneau,
- Un service de navettes en forme d’anneau : sous deux versions, l’une « intégrée » avec exploitation du service par une entreprise intégrée, l’autre « bi-face » telle que l’opérateur attire des agents-conducteurs « indépendants » qui fournissent leurs véhicules.
- le modèle de navettes en forme d’anneau a été étendu pour servir non seulement des clients « ordinaires » qui montent et descendent le long de l’anneau, mais aussi des clients spéciaux nécessitant des détours particuliers. Une telle hybridation ressort du Semi-Flexible Transit qui a fait l’objet de quelques expériences aux Etats-Unis. Le modèle théorique met en évidence les interactions entre les classes d’usagers et donne des indications pour fixer les tarifs respectifs et pour dimensionner la flotte (Leurent, 2023b-c).
- Un service de véhicules partagés (type 2 roues) astreints à demeurer le long d’un anneau.
- Modèle BRT : une ligne de « Bus Rapid Transit » en concurrence modale avec le mode automobile, et son optimisation gestionnaire,
- Une ligne de covoiturage en ligne : le modèle ART (= Auto Rapid Transit) traite un flux de déplacements sur un corridor routier, avec pour les automobilistes la distinction de 3 rôles (ou « sous-modes ») : U = Usager-passager, A = Agent-conducteur, N = Non participant au service. Il y a deux versions respectivement prix-temps et logit, avec pour chacune un équilibre offre-demande du trafic. Le modèle ART logit comporte aussi une optimisation gestionnaire du service, en jouant sur le tarif passager et sur la rémunération du conducteur.
- La conjonction entre une ligne de covoiturage et une ligne de BRT, dans diverses configurations stratégiques : chaque ligne en stratégie max-profit, ou max-welfare (1st or 2nd best), ou encore pour une exploitation unifiée des deux lignes selon chaque type de stratégie.
Références
- Leurent F. (2024) What are the physical and economic laws of ride-sharing under line shape? A techno-economic model featuring Waiting policies, Traffic equilibrium and Pricing strategies. https://hal.science/hal-04782252
- Leurent, F. (2024) Line Ride-Sharing as a bi-sided mobility service with price schedule, transactional protocol and waiting policy: a logit traffic assignment model and its equilibrium. https://hal.science/hal-04713798
- Leurent, F. (2024) Line Ride-Sharing as a bi-sided mobility service with price schedule, transactional protocol and waiting policy: a Time&Money traffic assignment model and its equilibrium. https://hal.science/hal-04579457
- Leurent, F. (2023a) Ring-shaped Collective Cab Service under platform economy, 13 p.
- Leurent, F. (2023b) Collective cabs as rolling chains for ring-shaped Semi-Flexible Transit, 22 p.
- Leurent, F. (2023c) Ring-shaped Collective Cab Service with multiple customer classes: Traffic Process & Service Economics. 50 p.
- Fabien Leurent (2021) On a Shared Scooter Service with Opportunistic Riding under Ring Shape: the S3 Traffic Model and its Equilibrium. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03213262
- Fabien Leurent. On a Shared Scooter Service under Ring Shape, Free-Floating and Prior Booking. 2021. hal-03213292, https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03213292
- Leurent, F. (2020) Vers une mobilité partagée en forme olympique ? Communication au congrès RDMI 2020, Atelier A3 : Mobilité partagée. Congrès annuel ATEC-ITS : RDMI 2020, Jan 2020, 92120 MONTROUGE, France. Texte hal-02461695/ , Exposé hal-02461701
- Leurent, F. (2020a) Towards Shared Mobility Services in Ring Shape. Chapter in De Lucas, S. (ed), « Transportation Systems for Smart, Sustainable, Inclusive and Secure Cities ». DOI: 10.5772/intechopen.94410
- Leurent F. (2019a) Microeconomics of a taxi service in a ring-shaped city. hal-02047269. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02047269
- Leurent F. (2019b) On a Ring-Shaped Service of Collective Taxis, Part 1: Traffic Physics and Service Quality. hal-02090947. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02090947
; 
flux horaire sur itinéraire, selon stratégie Max profit (MO) ou Max welfare (SO)
SERM
SERM : quels services selon le territoire ? En interaction avec le cours CSMM (”Case Studies of Mobility Modeling”) de la saison 2024-25, douze cas d’étude ont été traités par des mini-projets d’élèves en binômes, à savoir Angers, Bordeaux, Grenoble, Le Havre, Le Mans, Montpellier, Nice, Orléans, Rennes, St Etienne, Strasbourg, Tours.
Chaque étude de cas a combiné : (i) diagnostic territorial (inspiré de la thèse de Kang LIANG) de la mobilité domicile-travail et (ii) par élève, pour un corridor routier radial, simulation Trafic & Economie productive pour des services ART et BRT en configuration « isolés » ou « conjoints ».
Il s’agit en l’état de prototypes d’études, qui n’ont évidemment pas la portée d’une étude professionnelle par un bon cabinet d’ingénierie. Cependant quelques grands constats se dessinent.
Pour 10 villes sur 12 les corridors routiers radiaux sont bien plus nombreux qu’à Grenoble. Et leur nombre initial se démultiplie rapidement à mesure qu’on s’éloigne de l’agglomération, pour les villes sans contrainte particulière de relief, même s’il n’y a qu’un demi-espace à utiliser dans le cas d’une situation côtière (cas de Nice et Montpellier). Le tronçon final mesure bien souvent une petite dizaine de km – même si dans qq cas il atteint les 25 ou 30 km. Cet éparpillement progressif du réseau, contredit le postulat standard des « Dossiers d’intention de SERM » qui présentent les étoiles ferroviaires ou routières comme un atout majeur. De fait, une étoile à branches nombreuses va de pair avec la dispersion rapide des flux, ce qui joue en sens inverse d’une concentration dans des véhicules massificateurs. Dans un autre cadre de cours, le cas de Tours – Indre et Loire s’avère un cas d’école de dispersion. Inversement, cette dispersion progressive ne paraît pas problématique pour du covoiturage en ligne, surtout si l’on conçoit un réseau de lignes avec des correspondances entre elles.
STEM
Modèle STEM de conception optimisée (STEM : Structural Technical and Economic Model)
Le modèle STEM représente de manière synthétique la mobilité dans l’agglomération parisienne. Sont décrits d’une part le réseau routier et les conditions du mode automobile, d’autre part le réseau de TC. Le système de TC est décomposé par grande région dans l’espace de l’agglomération (ex. distinction entre la Ville de Paris, sa petite couronne et sa grande couronne), autant que par mode de transport (ex. distinction entre autobus, métro, RER et train) : une composante est le croisement d’une région et d’un mode. Par composante, les variables d’action sont (i) le linéaire de ligne, facteur de couverture spatiale et de desserte locale, (ii) l’espacement inter-station, facteur de desserte locale, (iii) la taille de flotte, facteur de fréquence donc de disponibilité temporelle. De ces variables basiques, auxquelles on peut adjoindre des tarifs et des indicateurs de régularité, on déduit les conditions opérationnelles d’exploitation (temps de stationnement, vitesse commerciale) ainsi que la qualité de service pour les déplacements.
La demande de mobilité est décrite par grand type de liaison origine-destination et aussi selon la dépendance envers l’automobile ou les TC. Pour les usagers « flexibles », le choix du mode est modélisé par un modèle logit binaire.
En 2019 plusieurs scénarios de politique de mobilité ont été conçus et simulés : taxation du carburant, péage urbain, gratuité des TC notamment. Une communication a été présentée au congrès ITEA 2019 à Paris (International Transport Economists’ Association). Un écho francophone a été présenté en janvier 2020 au congrès RDMI de l’ATEC-ITS.
Un atelier de présentation et démonstration a été réalisé à l’automne 2019 pour les services techniques de la Région Ile-de-France : en promouvant le scénario qu’une tarification des transports collectifs, meilleure pour l’environnement, consisterait à faire payer davantage en zone centrale, et peu ou rien en périphérie, afin d’attirer vers les TC les déplacements longs antérieurement en VP, et ainsi de réduire autant que possible les émissions polluantes et carbonées du trafic routier.
Le modèle et les résultats ont été publiés en 2020 dans la revue Journal of Advanced Transportation.
Références
- Leurent, F. & Li, S. (2020) Between Pricing and Investment, What Mobility Policies Would Be Advantageous for Île-de-France? Journal of Advanced Transportation, vol. 2020, Article ID 8859913, https://www.hindawi.com/journals/jat/2020/8859913/
- Leurent, F. & Li, S. (2020) Les grandeurs de la mobilité en Ile-de-France : une prospective des impacts potentiels de plusieurs stratégies gestionnaires.Congrès annuel ATEC-ITS : RDMI 2020, Jan 2020, 92120 MONTROUGE, France. Texte hal-02461720 , Exposé hal-02461723
- Leurent F., Li S. and Badia H. (2020) Structural Design of a Hierarchical Urban Transport Network. Chapter 13 in Peuportier B., Leurent F. and Roger-Estrade J. (coord.) « Ecodesign of structures and infrastructure, 2nd volume ». Taylor & Francis, pp. 271-286.
Les autres axes de recherche de la chaire :
La demande de mobilité : connaissance et prospective
