Comprendre l’utilisation des systèmes de partage de vélos avec des statistiques

Les systèmes de partage de vélos (BSS) sont un système de transport populaire dans de nombreuses grandes villes du monde. Non seulement les BSS offrent un mode de déplacement pratique et écologique, mais ils contribuent également à réduire les embouteillages. De plus, les vélos peuvent être loués dans un port et restitués dans un port différent. Malgré ces avantages, les BSS ne peuvent cependant pas compter uniquement sur leurs utilisateurs pour maintenir à tout moment la disponibilité des vélos dans tous les ports. En effet, de nombreux déplacements à vélo ne vont que dans une seule direction, ce qui entraîne un excès de vélos dans certains ports et un manque de vélos dans d’autres.

Ce problème est généralement résolu par un rééquilibrage, qui consiste à envoyer stratégiquement des camions spéciaux pour déplacer les vélos excédentaires vers d’autres ports, là où ils sont nécessaires. Cependant, un rééquilibrage efficace est un problème d’optimisation en soi, et le professeur Tohru Ikeguchi et ses collègues de l’Université des sciences de Tokyo, au Japon, ont consacré beaucoup de travail à la recherche de stratégies de rééquilibrage optimales. Dans une étude de 2021, ils ont proposé une méthode pour rééquilibrer de manière optimale les tournées en un temps relativement court. Cependant, les chercheurs n’ont vérifié les performances de leur algorithme qu’en utilisant des ports générés aléatoirement comme références, ce qui peut ne pas refléter les conditions des ports BSS dans le monde réel.

Abordant cette question, le professeur Ikeguchi a récemment mené une autre étude, en collaboration avec un doctorat. l’étudiante Mme Honami Tsushima, pour trouver des repères plus réalistes. Dans leur article publié dans Théorie non linéaire et ses applications, IEICE, les chercheurs ont cherché à créer ces repères en analysant statistiquement l’historique d’utilisation réel des vélos loués et restitués dans de vrais BSS. « Les systèmes de partage de vélos pourraient devenir le système de transport public préféré dans le monde à l’avenir. C’est donc un problème important à résoudre dans nos sociétés », explique le professeur Ikeguchi.

Les chercheurs ont utilisé des données accessibles au public provenant de quatre BSS réels situés dans quatre grandes villes des États-Unis : Boston, Washington DC, New York et Chicago. À l’exception de Boston, ces villes comptent chacune plus de 560 ports, pour un nombre total de vélos par milliers.

Premièrement, une analyse préliminaire a révélé qu’un excès et un manque de vélos se produisaient dans les quatre BSS pendant tous les mois de l’année, confirmant la nécessité d’un rééquilibrage actif. Ensuite, l’équipe a cherché à comprendre les schémas temporels des vélos loués et restitués, pour lesquels ils ont traité les événements de location et de retour consignés comme des « processus ponctuels ».

Les chercheurs ont analysé indépendamment les deux processus ponctuels en utilisant trois approches, à savoir les tracés matriciels, le coefficient de variation et la variation locale. Les tracés matriciels les ont aidés à trouver des modèles d’utilisation périodiques, tandis que le coefficient de variation et la variation locale leur ont permis de mesurer les variabilités globale et locale, respectivement, des intervalles aléatoires entre les événements consécutifs de location ou de retour de vélo.

Les analyses des tracés matriciels ont fourni des informations utiles sur la manière dont les quatre BSS ont été utilisées dans leurs villes respectives. La plupart des bicyclettes étaient utilisées pendant la journée et moins la nuit, produisant un schéma périodique. Fait intéressant, à partir des analyses de la variation locale, l’équipe a constaté que les modèles d’utilisation étaient similaires entre les jours de semaine et les week-ends, contredisant les résultats des études précédentes. Enfin, les résultats ont indiqué que les caractéristiques statistiques des schémas temporels des vélos loués et restitués suivaient un processus de Poisson – une distribution aléatoire largement étudiée – uniquement à New York. Il s’agissait d’une découverte importante, compte tenu de l’objectif initial de l’équipe de recherche. « Nous pouvons désormais créer des instances de référence réalistes dont les modèles temporels de vélos loués et restitués suivent le processus de Poisson. Cela, à son tour, peut aider à améliorer le modèle de rééquilibrage des vélos que nous avons proposé dans nos travaux précédents », explique le professeur Ikeguchi.

Dans l’ensemble, cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension de la façon dont les gens utilisent les BSS. De plus, grâce à des analyses plus détaillées, il devrait être possible de mieux comprendre des aspects plus complexes de la vie humaine, comme le fait remarquer le professeur Ikeguchi, qui « pense que l’analyse des données du BSS conduira non seulement à un partage de vélos efficace, mais aussi à un meilleur compréhension de la dynamique sociale du mouvement humain.

Dans tous les cas, faire des BSS une option plus efficace et attrayante incitera, espérons-le, un plus grand pourcentage de personnes à choisir le vélo comme moyen de transport préféré.