The structural vulnerability of transport networks within a risk context
La vulnérabilité structurelle des réseaux de transport dans un contexte de risques
Résumé
The increasing importance of natural and technological disasters have lead societies to take an interest in the risks prevention and prediction. A way to reduce risks consists in reducing the vulnerability of the threatened items, that is their propensity to be damaged. Among these items, the transport networks are particularly interesting because they are threatened not only in a material way (damaging to the infrastructure), but also in a functional way (damaging to the use) through the damaging to their structural properties (the relational oppurtunities offered by the networks).
In order to understand and to forecast the functional disturbances of a transport network threatened by a disaster, it is relevant to define and evaluate the vulnerability of its structure – that is of the networks lattice out of any use consideration – and to understand the underlying relational organization. In that respect, we first have to build a framework adapted to such a structural study, that is to define the data structure, the assumptions, the modelisation choices and the necessary tools.
Then, we propose a definition of the vulnerability and we develop tools for its evaluation and its caracterization. According to the interests and the limits of such tools, we propose at last to improve the caracterization of the vulnerability by highlighting the structural properties which explain the different vulnerability levels on the network. This research is lead on several real networks which bring up various scales and whose features are interesting within a risk context (the inner Paris underground and the road networks in the french town of Orléans and on the french and european territories).
In order to understand and to forecast the functional disturbances of a transport network threatened by a disaster, it is relevant to define and evaluate the vulnerability of its structure – that is of the networks lattice out of any use consideration – and to understand the underlying relational organization. In that respect, we first have to build a framework adapted to such a structural study, that is to define the data structure, the assumptions, the modelisation choices and the necessary tools.
Then, we propose a definition of the vulnerability and we develop tools for its evaluation and its caracterization. According to the interests and the limits of such tools, we propose at last to improve the caracterization of the vulnerability by highlighting the structural properties which explain the different vulnerability levels on the network. This research is lead on several real networks which bring up various scales and whose features are interesting within a risk context (the inner Paris underground and the road networks in the french town of Orléans and on the french and european territories).
Les risques naturels et anthropiques font peser sur les territoires et les populations des menaces telles, qu'ils font l'objet de nombreuses études à but préventif. Une des manières de réduire le risque consiste à diminuer la vulnérabilité des enjeux exposés, c'est-à-dire à prévenir l'endommagement potentiel des entités soumises au risque. Parmi celles-ci, les réseaux de transport occupent une place particulière, car non seulement le risque constitue une menace matérielle (sur l'infrastructure), mais il met également en péril les fonctions assurées par les réseaux (l'usage) en dégradant les propriétés induites par leur structure (les potentialités relationnelles).
Afin de comprendre et d'anticiper les perturbations fonctionnelles d'un réseau de transport menacé par des catastrophes, il est donc pertinent de définir et d'évaluer la vulnérabilité de sa structure et d'en comprendre les mécanismes sous-jacents. Pour ce faire, nous aurons besoin préalablement de définir avec précision le cadre, les hypothèses, les choix de modélisation et les outils relatifs à l'étude de la structure des réseaux.
Sur cette base, nous présenterons ensuite la définition traditionnelle de la vulnérabilité ainsi que les outils d'évaluation et de caractérisation associés, et nous en analyserons la portée et les limites. Nous proposerons enfin d'améliorer la compréhension de la vulnérabilité structurelle des réseaux en mettant en évidence et en caractérisant les propriétés de la trame explicatives des niveaux de vulnérabilité. L'ensemble des recherches seront éprouvées à travers l'étude de plusieurs réseaux réels, opérant à différentes échelles, et présentant, pour certains, des singularités intéressantes dans un contexte de risques (réseau de métro parisien, réseaux routiers orléanais, français et européen).
Afin de comprendre et d'anticiper les perturbations fonctionnelles d'un réseau de transport menacé par des catastrophes, il est donc pertinent de définir et d'évaluer la vulnérabilité de sa structure et d'en comprendre les mécanismes sous-jacents. Pour ce faire, nous aurons besoin préalablement de définir avec précision le cadre, les hypothèses, les choix de modélisation et les outils relatifs à l'étude de la structure des réseaux.
Sur cette base, nous présenterons ensuite la définition traditionnelle de la vulnérabilité ainsi que les outils d'évaluation et de caractérisation associés, et nous en analyserons la portée et les limites. Nous proposerons enfin d'améliorer la compréhension de la vulnérabilité structurelle des réseaux en mettant en évidence et en caractérisant les propriétés de la trame explicatives des niveaux de vulnérabilité. L'ensemble des recherches seront éprouvées à travers l'étude de plusieurs réseaux réels, opérant à différentes échelles, et présentant, pour certains, des singularités intéressantes dans un contexte de risques (réseau de métro parisien, réseaux routiers orléanais, français et européen).
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