Cette thèse aborde le défi de la conception des systèmes de mobilité urbaine. Elle vise à développer un modèle d’expérience-voyageur pour faciliter, dans une démarche de conception, le diagnostic des problèmes de voyage et améliorer la pertinence des modèles de transport pour les voyageurs. En combinant les points de vue de la conception de l’expérience-utilisateur et du transport, elle contribue à approfondir la compréhension de comment les voyageurs vivent leur voyage et particulièrement des problèmes qu’ils rencontrent. Le premier axe d’investigation est lié à la modélisation de l’expérience-voyageur pour alimenter un diagnostic pertinent et riche des problèmes de voyage. Dans un deuxième axe, les voyageurs sont impliqués, par une démarche de théorie ancrée, pour identifier les problèmes qu’ils rencontrent lors de l’utilisation de systèmes de mobilité urbaine au moyen de stimuli appropriés.Un troisième axe introduit des attributs subjectifs de voyage dans des modèles de transport afin d’améliorer leur précisionCette recherche utilise la recherche-action comme méthodologie. Elle combine revue de littérature dans les disciplines de conception et de transport, quatre observations terrain, quinze interviews en profondeurs aves des voyageurs et experts en transport, cinq ateliers de problématisation, et deux expérimentations, dans une amélioration cyclique des résultats. Les différentes utilisations du modèle ont permis un diagnostic approfondi de trois systèmes de mobilité urbaine (train de banlieue, bus à la demande, navette sur voie dédiée) et la mise au point d'attributs centrés sur le voyageur pour un modèle d’optimisation et une simulation multi-agents qui ont été testé par une enquête de plus de 450 participants.