Thèse Gestion et Optimisation d'Une Flotte de Bus Électriques avec Prise en Compte de Dimensions Techniques Individuelles et Sociales H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : I-MEP² - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production Laboratoire de recherche : Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble Direction de la thèse : Marie-Laure ESPINOUSE ORCID 000000030120661X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-26T23:59:59 L'objectif de cette thèse est de développer des outils d'aide à la décision mobilisant les outils classiques et avancés de la recherche opérationnelle pour optimiser la gestion d'une flotte de bus électriques, tout en intégrant les impacts environnementaux liés au vieillissement des batteries via la simulation à évènements discrets et en analysant les effets sur les conditions de travail des chauffeurs (approches SHS). L'enjeu est de concevoir une optimisation de la performance durable, respectueuse des humains au travail.

Le doctorant sera chargé de conduire l'analyse sur le terrain des comportements existants afin d'identifier, documenter et caractériser les paramètres, pratiques et critères d'optimisation nécessaires à la gestion des flottes de bus électriques.
Le doctorant réalisera une revue de littérature interdisciplinaire et élaborera, à partir de cette synthèse et de l'enquête de terrain, un cahier des charges scientifique définissant les contraintes, critères et indicateurs nécessaires à la modélisation de la planification des flottes de bus électriques.

Différents problèmes d'optimisation seront étudiés : optimisation des périodes et des types de charge, optimisation de l'affectation chauffeur-bus avec changement possible au cours de la journée, optimisation de la consommation et de la flexibilité par effacement, optimisation avec changement des affectations ligne-chauffeur en cours de journée. Les méthodes proposées s'appuieront sur des outils classiques et avancés de la recherche opérationnelle tels que la programmation mathématique, le développement d'heuristiques, la propagation de contraintes, la théorie de la complexité... Les critères et contraintes considérés seront issus de l'analyse sur le terrain.
Le doctorant devra pour chaque méthode proposée étudier, par simulation, l'impact sur le vieillissement des batteries. Des approches bi-critères considérant le compromis entre le coût de consommation d'énergie et le coût de renouvellement de la batterie pourront être proposées par le doctorant.
Une étude d'impact sur l'acceptabilité des chauffeurs devra également être systématiquement réalisée. L'explicabilité des méthodes et solutions proposées devra également être considérée. Des méthodes d'optimisation intégrant explicitement la qualité de vie au travail soit sous forme de contraintes, soit sous forme d'objectif seront proposées.

Le doctorant sera amené à co-rédiger avec ses encadrants des articles de conférences et de revues internationales, il présentera ses travaux en séminaires d'équipe et dans des groupes de travail ou en conférences nationales ou en conférences internationales.

Le ou la doctorant(e) pourra être amené(e) à co-encadrer des stagiaires de master sur la transparence et l'explicabilité des méthodes et sur des stratégies d'accompagnement au changement.
Le passage d'une mobilité individuelle thermique vers une mobilité collective électrique apparaît comme un axe stratégique de l'électrification de nos usages et une véritable révolution tant le secteur de la mobilité est carboné dans le monde d'aujourd'hui. Les objectifs fixés par le gouvernement français - 90 % d'autobus urbains neufs « zéro émission » en 2030, 100 % en 2035 (MTECT, 2022) - sont ambitieux.
La gestion d'une flotte de bus électriques diffère fondamentalement de celle d'une flotte de bus thermiques, avec de nouvelles contraintes (autonomie limitée, besoins de recharge...) qui modifient le planning des véhicules et les rythmes des chauffeurs (Shyam, 2022) et doivent être prises en compte.
L'objectif de la thèse est de développer des outils d'aide à la décision fondés sur la recherche opérationnelle et la simulation afin d'optimiser la gestion des flottes de bus électriques. Le projet adopte une approche interdisciplinaire associant Sciences pour l'Ingénieur (SPI) et Sciences Humaines et Sociales (SHS), afin de concilier performance énergétique, maîtrise du vieillissement des batteries, flexibilité du réseau et qualité de vie au travail.
La littérature montre que les modèles actuels intègrent encore peu les impacts humains et organisationnels des stratégies de recharge et de planification (Sistig and Sauer, 2023). La thèse cherchera donc à intégrer explicitement les dimensions d'acceptabilité, de fatigue et d'explicabilité des outils d'optimisation (Boy, 2017 ; Bobillier Chaumon, 2018).
L'intégration du vieillissement des batteries dans la planification est un défi encore peu étudié. Ce vieillissement dépend des usages, des conditions environnementales et des profils de charge (Madani et al., 2025 ; Gasper et al., 2023). Le vieillissement peut être représenté par un coût de remplacement des batteries, impliquant un compromis entre coût de recharge et coût de renouvellement.
Dans la littérature plusieurs articles intègrent le coût de l'énergie dans les stratégies de recharge (Rasheed et al., 2020 ; He, 2023). La flexibilité est un enjeu majeur pour une meilleure gestion du réseau et des pics de consommation. Dans cette thèse, nous nous intéresserons à la flexibilité par effacement qui impacte le chargement des bus avec obligation de décaler la période de chargement, impact qui peut être différent suivant les dépôts en fonction des besoins et du nombre de chargeurs présents dans les dépôts.