Commun Aequilibrae

AequilibraE est un projet open source de modélisation statique (échelle macro) des transports.

http://www.aequilibrae.com/

💼 porté par EGIS

Outil gratuit et libre de simulation des déplacements, Aequilibrae permet de créer des modèles de déplacements et de trafic. Cet outil, intégré à QGIS et donc doté d’une interface visuelle complète, permet d’estimer les déplacements sur un territoire en fonction de situations (actuelles ou projetées) décrites à partir de données socio-économiques et de la prise en compte des différentes infrastructures de transport. Cet outil permet l’estimation et le calcul :

Du nombre de déplacements sur un territoire basé sur des couples Origine/Destination d’un point ou d’une zone à une autre,
De la répartition de ces déplacements entre les différents modes de transports prenant en compte le prix du transport, les temps de parcours, vitesses autorisées, congestion…
Du volume de personnes ou de véhicules sur chaque section routière, TC… incluant les contraintes liées aux arrêtés de circulation, les modes actifs, les voies réservées et / ou les capacités d’écoulements…

Note 1: La modélisation des déplacements est un sujet complexe, nécessitant un minimum d’expertise. Nous avons tenté de synthétiser ici les bénéfices de ces outils, en particulier lorsqu’ils sont ouverts. Même si vous n’êtes pas l’utilisateur direct de l’outil, vous y trouverez des arguments pour mieux comprendre et orienter les décisions des consultants ou bureaux d’étude répondants à vos missions de planification et d’analyse des systèmes de transport et de mobilité.

Note 2: Aequilibrae est l’un des lauréats de l’édition 2023 de l’appel à commun ADEME. Une partie importante de cette page est extraite de l’excellent dossier de candidature du projet.

Type de commun

Par sa nature très focalisée sur ses ressources open source et sa communauté de techniciens, Aequilibrae est un commun de projet.

Les 3 piliers

Ressource

Le projet Aequilibrae se décompose en deux solutions :

Une librairie python, permettant d’intégrer les fonctions d’Aequilibrae dans tout type de projet (ex. calculateur d’émissions, outils de sensibilisation, outil de calculs d’indicateurs, etc) : https://www.aequilibrae.com/python/latest/
Un plugin QGIS permettant d’exploiter les différentes fonctions via un ensemble de menus et d’éditer les données (socio-économique ou de description des réseaux de transport) plus simplement. http://www.aequilibrae.com/qgis/latest/

Communauté

Plusieurs types de communautés gravitent autour du projet

La communauté des contributeurs et utilisateurs réguliers est composé d’une équipe cœur de 3 à 5 personnes en charge du développement ainsi qu’une dizaine d’utilisateurs experts en modélisation des déplacements ou chercheur dans le domaine. Ces acteurs sont internationaux et non affiliés aux mêmes structures, y compris au sein de l’équipe cœur.

Plus largement, la communauté des utilisateurs est composée d’étudiants, de start-ups, de chercheurs et d’experts transports. Cette masse d’utilisateurs est souvent silencieuse, mais elle est représentée par les indicateurs comme les 16 000 installations de la dernière version stable d’Aequilibrae sur QGIS.

Ces communautés sont donc plutôt anglophones, mais un projet d’ouverture communautaire s’organise en France en 2024, avec une manifestation d’intérêt des acteurs suivants:

INSA de Toulouse & LVMT (ENPC - Université Gustave Eiffel)
Bureaux d’études : Aximum, Trafalgare, CPEV, Transamo, Vizea, ECOV, EGIS
Collectivités : DREAL Occitanie, ville d’Avignon, ville de Lausanne, métropole de Lyon, Collectivité européenne Alsace (CeA), département des Alpes-Maritimes
Agence d’urbanisme : AGUR
Fournisseur de service : Mobility Metrix
Laboratoires : CEREMA

Gouvernance

La gouvernance technique est régie de manière classique atour de l’outil Github. Avec une équipe cœur validant les contributions (Pull Requests) proposées par la communauté. Des espaces d’échanges sont aussi en place pour faciliter l’émergence de questions et la remontée de problème. Par exemple via les issues Github, le groupe google et le système de tchat réservé aux contributeurs cœur.

L’arrivée de financements plus important en 2023 pose la question de la nécessité d’une structure de gouvernance plus établie. Pour le moment, cela est porté par l’un des acteurs, par exemple EGIS cette année. La communauté est actuellement en réflexion quant à la création d’une association ou l’hébergement du projet par une association préexistante.

Cette structuration pose aussi les bases d’un commun collaboratif, avec des consortiums non seulement interdisciplinaires, mais ouverts aux acteurs et aux parties prenantes des sphères économiques, associatives ou publiques, lorsque cela sera pertinent. Les acteurs intéressés sont invités à contribuer de multiples façons (ex. REX).

Un temps dédié à l’accompagnement d’autres communs désireux d’intégrer Aequilibrae comme brique de fonctions est également prévu. Nous pensons à Eqasim et starling de Tellae et l’outil Diagnostique Mobilité qui ont manifesté un intérêt de collaboration (tous lauréats de l’appel à commun ADEME).

Acteurs et rôles

Source, Opérateur, Animation communauté technique: OuterLoop Consulting et son représentant Pedro Camargo sont à l’origine du projet, qu’ils continuent de maintenir.

Contributeurs: EGIS, OuterLoop Consulting et Architecture et Performance composent l’équipe cœur actuelle. L’ENTPE et des acteurs indépendants contribuent ponctuellement au projet.

Animation communauté projet: En France, EGIS porte aussi cette année le rôle de fédérateur sur les aspects projets.

Membre de la communauté: Comme présenté lors de la définition des 3 piliers ci-avant, les membres sont généralement des chercheurs internationaux et autres experts transport.

Sponsors Actuels (2023-2024): Le commun est actuellement financé dans le cadre de l’appel à commun de l’ADEME. En complément, les autres financements proviennent de différentes sources, majoritairement EGIS mais aussi via le LAET à Lyon (Laboratoire Aménagement Économie des Transports) et via la société OuterLoop Consulting.. Des modèles de financement sont envisagés auprès d’autres bureaux d’étude et sous la forme d’une contribution lors de l’usage de cette solution pour la réalisation d’études de projets de transports pour des bailleurs de fonds ou des territoires.

Sponsors historiques: Consultez la page dédiée au sujet sur le site du commun.

Maturité

Le commun a fêté ses 9 ans en décembre 2023 avec la sortie de sa version 1.0. Cette version ajoute notamment le support de la modélisation des transports en communs, le rendant “feature-complete” d’après son équipe, c’est-à-dire contenant toutes les fonctionnalités qu’il a promis de délivrer.

Cette version n’implique pas pour autant que les travaux sont finalisés. De nouvelles fonctionnalités continuent d’être ajoutées avec l’arrivée de nouveaux cas d’usages. Le projet s’améliore aussi progressivement dans sa visibilité et son adoption.

Types d’utilisateurs

Le public directement visé reste très technique, avec d’un côté des experts transports et SIG utilisant le commun via son plugin pour QGIS. D’un autre côté, les experts transports à l’aise avec le développement logiciel utilisent le commun directement via sa librairie python. On retrouve aussi dans cette seconde catégorie les intégrateurs réutilisant des briques d’Aequilibrae dans d’autres solutions.

Un autre public indirect est aussi à considérer pour le succès du commun. Ce sont les commanditaires faisant appel à ces experts pour la réalisation d’études. Ils ont aussi un rôle à jouer en mettant en avant les solutions ouvertes dans leurs demandes, pour des raisons de transparence, de résilience, éthiques ou simplement financières. Nous y reviendrons dans le paragraphe Comment contribuer ci-après.

Fonctionnalités et bénéfices

Aequilibrae permet de mettre à disposition de tous les outils permettant de créer des modèles de déplacements. En plus de mettre à disposition du plus grand nombre ces outils, cela permet également de disposer d’un outil de référence pour ces calculs avec une complète transparence quant aux algorithmes utilisés et la façon dont ils sont codés. En effet, devant les enjeux sociaux, économiques et environnementaux des projets de transport, il est difficile de faire une confiance aveugle aux solutions “boites noires” si on ne peut disposer d’une solution “validée” permettant de confirmer les résultats sortant des outils “boites noires”.

Ce commun permet l’évaluation des impacts des projets de transports, mais aussi la création de solutions de sensibilisation. Il livre en toute transparence et traçabilité les outils permettant les décisions sur des projets à forts enjeux :

de temps par les délais imposés par d’éventuels travaux
économiques par le coût des projets
sociaux afin de garantir l’accessibilité à des moyens de transports efficaces au plus grand nombre.
de résilience des infrastructures, par exemple en quantifiant l’impact résultant de l’indisponibilité d’une partie d’un réseau de transport (inondation, panne, etc)
d’estimation des effets indirects tels que les effets rebonds, par exemple : apparition de nouveaux déplacements lorsque les temps de trajets sont améliorés ou inversement diminution du trafic observé lorsque les temps de déplacements sont allongés (phénomène appelé évaporation du trafic ou trafic déduit)
de quantification et valorisation des impacts de solutions efficientes pour la mobilité des biens ou personnes. (exemple : gains en temps de déplacements, énergie consommée, émissions et bruit de l’usage de véhicules plus compacts, légers et efficaces).

En plus de ces enjeux résolus par les modèles de transports, l’approche ouverte d’Aequilibrae débloque un certain nombre de verrous, notamment :

Cela facilite les échanges entre les bureaux d’études et les collectivités qui les missionnent pour l’évaluation de l’impact de leurs projets
Cela permet pour des cas simples à des collectivités, même modestes, de tester certains projets elles-mêmes une fois un modèle de déplacement initialement créé (exemple: augmentation de la population ou de l’emploi dans une zone, puis recalcul)
Facilite l’usage de modèles de déplacement pour des sujets émergents disposant de moyens faibles pour leurs études d’impact. Des modèles pourtant nécessaires pour la valorisation de ces projets et la demande de financement (exemple : infrastructures cyclables structurantes)
Fournit aux projets et communs nécessitant une évaluation objective des impacts liés à la mobilité une brique technique souvent complexe à appréhender sans connaissances spécifiques dans le domaine.
Apporte au passage un format d’échange standard et une solution d’exploitation/visualisation pour le partage des modèles de déplacements.
Enfin, l’approche permet théoriquement la mise à disposition de modèles de déplacements en opendata, garantissant la transparence auprès des citoyens concernés.

Comment l’utiliser

Voici quelques liens de documentation technique du projet:

Comment contribuer

Pour les contributions techniques directes, consultez le guide sur le site du commun ou rendez-vous sur son Github.

Comme pour les usages, la contribution peut aussi être indirecte. Concrètement, pour une collectivité territoriale, voici quelques stratégies de rédaction d’appel d’offre ou de marchés publiques pour bénéficier et mettre en avant les projets ouverts comme Aequilibrae:

Spécifier l’Open-Source comme Critère : Indiquer clairement dans les appels à projets ou les documents d’appel d’offres que la préférence sera donnée aux solutions open-source pour la modélisation des transports. Mettre en avant les avantages tels que la réutilisabilité, la personnalisation, la transparence, la résilience (que devient le projet après la mission ?) et les économies potentielles.
Détailler les Capacités Requises : Énumérer les fonctionnalités et capacités spécifiques de modélisation que le logiciel doit offrir, en s’assurant qu’Aequilibrae ou des solutions similaires peuvent répondre à ces besoins. Mot clés: Modèle 4-étapes, macroscopique (statique), multimodal.
Promouvoir la Formation et le Support : Demander aux soumissionnaires de fournir un plan de formation pour les utilisateurs finaux et de détailler le type de support disponible, en encourageant l’utilisation des ressources communautaires open-source. Cela permet de mettre en avant et tirer profit de l’ensemble des supports déjà en ligne pour des projets comme QGIS.

Démonstrateur

Consultez les guides d’utilisation technique pour des exemples d’usage sur des cas d’école.

Vous pouvez aussi lire notre article de février 2023 sur les modèles de transport open source qui décrit un usage très superficiel d’Aequilibrae.

Une vidéo d’introduction (en anglais) a aussi été produite il y a quelques années, mais les interfaces ont beaucoup changé depuis.

De nouvelles vidéos de démonstration en français sont prévues cette année (2024) par les animateurs de communauté projet.

Usages actuels

Aequilibrae est d’ores et déjà utilisé à l’international dans le cadre d’études de déplacements majoritairement routiers.

Le principal secteur d’utilisation reste la recherche, voici quelques exemples notables:

Andres Abarca, Ricardo Monteiro & Gerard J. O’Reilly (2023): Seismic risk prioritisation schemes for reinforced concrete bridge portfolios, Structure and Infrastructure Engineering (pdf)
- Aequilibrae y est utilisé pour mieux prioriser quels ponts renforcer en cas de risque sismique en Italie.
Santamaria, Monica & Liu, Min & Sousa, Helder & Matos, Jose & Faber, Michael. (2023). Probabilistic resilience model for management of road infrastructure systems subject to flood events (pdf)
- À nouveau sur les ponts, avec une utilisation d’Aequilibrae pour mesurer les effets d’une destruction de pont en cas d’inondation
Gabriele D’Orso & Leonardo Minaudo & Marco Migliore (2023). Comparing Macroscale and Microscale Walkability Indicators to Establish Pick-Up/Drop-Off Locations for a Microtransit Service in a Suburban Area (pdf)
- Aequilibrae y est utilisé pour estimer la circulation piétonne dans un quartier de Palerme
Pedro Camargo (2022). Network resilience analysis with large streams of mobility data and Open-Source software
- Utilisation d’Aequilibrae comme outil ouvert de simulation de trafic exploitant les données GPS récoltés auprès de l’ensemble des poids lourd circulant au Vietnam pendant la crise COVID-19.

Du côté entreprise, peu d’acteurs manifestent publiquement leur usage. Seul le groupe EGIS revendique son utilisation et sa contribution au commun, avec des utilisations à Toulouse et à l’international comme à Medan (soutient AFD), Kurungela ou Bouake (soutient AFD).

Cette absente de manifestation du secteur est assez habituelle pour les projets open source, elle ne reflète pas forcément un manque d’usage de la solution, mais plutôt une culture du secret dans ces entreprises.

Usages potentiels

Les développements en cours avec le soutien des sponsors d’Aequilibrae aboutirons d’ici fin 2024 à la complète prise en compte des transports en commun, permettant tous usages liés à l’évaluation de projets de transport de marchandises ou de personnes. Le soutien d’organismes tels que l’IGN, l’ADEME et l’ANCT permettrait en plus de cela :

de développer une communauté en France via : des webinaires de présentation, la traduction de l’ensemble de la documentation en français ou encore la création d’une série de tutoriels sur YouTube destiné aux utilisateurs du plugin QGIS (bureaux d’études, collectivités, associations, etc)
intégrer les fonctions traitant des interactions entre transport en commun et transports individuels
faciliter encore davantage l’usage du plugin QGIS via la création d’un système de programmation visuelle/no-code dédié aux utilisateurs finaux de la solution (automatisation via des boites à relier)
consolider la librairie python et apporter un peu de support aux communs souhaitant intégrer Aequilibrae comme une brique du commun

En France, les cas d’usages sont nombreux : Réseaux Express Vélo, lignes de bus, ZFE, voies partagées, choix d’urbanisme, impact énergétique de la mobilité, calcul d’émissions dues au transport, impact de nouveaux véhicules (ex. moins volumineux), projections…

Retour expérience et historique

Au regard des questions de la communauté ainsi que de certains retours au sein d’articles de recherche utilisant le commun, le principal frein à l’usage reste la prise en main initiale. Cette dernière étant simplifié au fil de l’eau par l’amélioration de la documentation.

En plus de la complexité de l’outil, il est important de noter que son bon fonctionnement, et la qualité de ses résultats dépend fortement du travail préalable de préparation et d’exhaustivité des données d’entrée. C’est un point essentiel de l’expertise dans la simulation et modélisation des transports, les données ne sont jamais complètes, suffisamment précises et parfaitement formatées. Il est donc nécessaire de trouver des approximations, des proxy, et de comprendre leur impact dans le résultat final. L’outil n’aide pas de manière explicite à comprendre l’impact de ces imprécisions, mais son caractère ouvert permet à un utilisateur expert de comprendre à partir des sources. Une vérification impossible dans les solutions propriétaires de l’écosystème, résultant parfois dans des erreurs d’interprétations, ou bugs, présents durant de multiples années.

En France, un retour d’expérience nous vient à nouveau du groupe EGIS, qui a été suffisamment convaincu par son utilisation du commun pour y investir des ressources.

Pour comprendre l’émergence du projet et comment il a évolué au cours de ses neuf années, consultez le bref historique.

Impact écologique

Pour chaque projet étudié, Aequilibrae permet d’évaluer le nombre de véhicules sur chaque section, les vitesses pratiquées et le nombre de personnes contenues (ou quantité de marchandise). Avec des outils comme la base empreinte de l’ADEME, il devient alors possible de prioriser, au plus tôt dans le cycle de décision, les solutions les plus environnementalement efficaces. Il est également possible d’utiliser des outils libres comme opeNoise (de l’Agence régionale pour la protection de l’environnement du Piémont, Italie) pour déterminer l’impact bruit et mieux le prendre en compte.

Les actions de la Fabrique des Mobilités

Aequilibrae est un bon exemple de commun de projet pour la mobilité, centralisé sur une brique logicielle ouverte. Le projet a essentiellement été maintenu par les travaux bénévoles de ses contributeurs. Il a toujours conservé une volonté de servir plus que ses premiers utilisateurs et concepteurs.

C’est pour ces raisons que La Fabrique des Mobilités a voulu contribuer à la mise en avant du commun. L’association a participé brièvement au projet en 2023, sous la forme d’un sponsoring symbolique, financier et humain. Elle a aussi créé des contenus (article “Modèles de transport open source”, wiki, communications) et participé à des événements pour faciliter sa diffusion.

Organisations utilisatrices ou intéressées pour utiliser la ressource :

Contributeur(s) : Alex Bourreau

Tags : modelisation, modelisation trafic

Catégories : Logiciel, Connaissance

Thème : Données ouvertes, Urbanisme et ville, Logiciel Libre, Collectivité

Référent : Arthur Evrard

Défi auquel répond la ressource :

Personnes clés à solliciter :

Autre commun proche : SUMO, MAT Sim

Richesse recherchée :

Compétences recherchées :

Communauté d'intérêt :

Type de licence :

Conditions Générales d’Utilisation (CGU) :

Niveau de développement :

Lien vers l’outil de gestion des actions :

Lien vers l’outil de partage de fichiers :

Besoins :

Prochaines étapes :

Documentation des expérimentations :

Autres informations

Liste des acteurs qui utilisent ou souhaitent utiliser ce commun : aucun pour le moment

Liste des CR d’atelier en lien avec ce commun :