Abstract

Inland navigation networks are composed of several artificial canals, usually characterized by no slope. These canals are large-scale systems that can be accurately described by means of the nonlinear Saint-Venant partial differential equations. However, the lack of an analytical solution for these equations is one of the reasons why simplified models have been developed. In this work, the Integrator-Delay-Zero model is used as the input-output model to link the water depths to the discharges. A modeling extension for a canal with inflows and outflows along the water stream is proposed: an overlapping problem is discussed and a criterion choice is defined in order to obtain the general model. With regard to this criterion, a calibration step is needed, both to overcome the natural limitations of the simplified model and to ensure the correct computation of the general model. The application of this modeling approach to a part of the inland navigation network in the north of France serves as the case study for this work. Les voies navigables sont des réseaux de grandes tailles composés de plusieurs rivières canalisées mais également de canaux artificiels. Ces canaux, délimités par des écluses en amont et en aval, sont souvent caractérisés par l'absence de pente. Ils sont donc particulièrement sujets à des phénomènes de résonance qui se caractérisent par l'apparition de vagues de grandes amplitudes provoquées par l'activation des écluses. Pour modéliser ces phénomènes, il est possible d'utiliser les équations de Saint Venant (Chow, 1959). Cependant, leur utilisation pour la conception de lois de commande ou de stratégies de diagnostic des ouvrages reste difficile par la nature même du système considéré. Une alternative consiste en la conception de modèles simplifiés tels que le modèle IDZ (Integrator-Delay-Zero) proposé dans la littérature (Litrico & Fromion, 2004). Il s'agit d'un modèle permettant de reproduire la dynamique entrée-sortie des canaux en prédisant l'effet des débits en amont et en aval du canal étudié sur ses hauteurs d'eau mesurées aux mêmes endroits. Dans cet article, une extension de ce modèle est proposée avec l'objectif de pouvoir prendre en compte plusieurs entrées et sorties situées le long d'un même canal. La méthode permettant l'identification des paramètres du modèle IDZ conduit alors à des redondances de calcul. Ce problème est mis en évidence et discuté, puis une solution basée sur un critère de sélection des paramètres est proposée. Dans un deuxième temps, afin de pouvoir reproduire au mieux la dynamique réelle des canaux de navigation sans pente, en particulier la forte amplitude du premier pic de résonance, une phase de calage du modèle est présentée. Elle consiste à introduire deux coefficients conduisant à une modification légère des valeurs du Zéro et de l'Intégrateur du modèle en tenant compte des sorties du modèle et des mesures disponibles. Le bief de voies navigables Cuinchy-Fontinettes situé dans les Hauts-de-France permet d'illustrer cette démarche, puisqu'il a la particularité de pouvoir être alimenté par l'intermédiaire d'une vanne située environ au centre du bief. Les performances du modèle proposé sont illustrées en reproduisant par simulation un scénario de fonctionnement réel

Abstract

Transport networks underpin economic activity by enabling the movement of goods and people. During extreme weather events transport infrastructure can be directly or indirectly damaged, posing a threat to human safety, and causing significant disruption and associated economic and social impacts. Flooding, especially as a result of intense precipitation, is the predominant cause of weather-related disruption to the transport sector. Existing approaches to assess the disruptive impact of flooding on road transport fail to capture the interactions between floodwater and the transport system, typically assuming a road is fully operational or fully blocked, which is not supported by observations. In this paper we develop a relationship between depth of standing water and vehicle speed. The function that describes this relationship has been constructed by fitting a curve to video analysis supplemented by a range of quantitative data that has be extracted from existing studies and other safety literature. The proposed relationship is a good fit to the observed data, with an R-squared of 0.95. The significance of this work is that it is simple to incorporate our function into existing transport models to produce better estimates of flood induced delays and we demonstrate this with an example from the 28"sup"th"/sup" June 2012 flood in Newcastle upon Tyne, UK. Document type: Article

Abstract

Vehicle-to-vehicle communications (V2V) is a promising technique for Advanced Driver Assistance Systems to increase traffic safety and efficiency. A proposed system is the Congestion Assistant, which supports drivers when approaching and driving in traffic congestion. Studies have shown great potential for such systems to reduce the impact of congestion, even at low penetration. However, these studies assumed complete and instantaneous knowledge regarding position and velocity of vehicles ahead. This paper refines and analyses the TrafficFilter, designed to supply the required information to the Congestion Assistant. Vehicles collaboratively build a so-called TrafficMap, providing over-the-horizon awareness. To this end, an improvement to the Slotted 1-Persistence Flooding called microSlotted 1-Persistence Flooding is proposed and evaluated. In a simulation study the TrafficFilter is found to be a viable system to build over-the-horizon awareness for future Advanced Driver Assistance Systems like the Congestion Assistant, without triggering the phenomenon known as Broadcast Storm.