Le Michigan a repensé son réseau de bus de campus en étoile autour de pôles pour faire circuler des bus à moitié pleins

Lorsque la COVID est arrivée, le système de bus du campus de l'Université du Michigan faisait face à une contradiction : les règles de distanciation de l'État limitaient les bus à environ la moitié des sièges, mais le campus devait toujours déplacer les mêmes étudiants avec la même flotte. La réponse évidente consistait à réduire la fréquence et à laisser les temps d'attente exploser.

Une équipe du département d'ingénierie industrielle et opérationnelle de l'UMich a plutôt réarchitecturé le réseau. Elle a construit des modèles de programmation en nombres entiers mixtes qui ont transformé la refonte des itinéraires et des horaires en un problème en étoile autour de pôles, et a utilisé des données réelles sur les activités des étudiants pour décider où placer les pôles et quels arrêts les nouveaux itinéraires desserviraient.

Les règles de conception intégraient directement les contraintes de sécurité : chaque nouvel itinéraire devait durer moins de 15 minutes de bout en bout, les bus ne devaient pas dépasser 50 % de leur capacité en sièges et le nombre total de bus restait identique à celui d'avant la pandémie. Une simulation de Monte-Carlo échantillonnait la variation de la demande de pointe, les changements des exigences de distanciation et les pannes de bus afin de mettre le plan à l'épreuve avant sa mise en service.

L'université a mis en œuvre les nouveaux itinéraires et horaires en étoile autour de pôles pour l'année universitaire 2020-2021, en faisant circuler des bus à moitié vides sur des itinéraires plus courts tout en maintenant la flotte constante — échangeant un réseau repensé contre ce qui aurait autrement été un effondrement du service.

Repenser la topologie du réseau au lieu de réduire le service

L'étoile autour de pôles concentre les flux là où la capacité existe : sous un plafond strict de 50 % des sièges, acheminer les usagers via des pôles permet à chaque bus de remplir sa charge plafonnée au lieu de circuler à moitié plein sur des itinéraires directs.

Des données réelles sur l'activité des étudiants ont ancré le modèle : le placement des pôles découlait des déplacements réels des étudiants, et non d'hypothèses administratives sur la demande du campus.

Simulation avant déploiement : des scénarios échantillonnés sur les pics de demande, les règles de distanciation et les pannes ont rendu le plan résilient avant même qu'un seul itinéraire ne change, ce qui a permis à l'université de s'y engager.

La flotte est restée fixe : en maintenant le nombre de bus inchangé, la conception n'a coûté qu'un effort de réaffectation — ce qui était crucial alors que les achats et le personnel étaient gelés en pleine pandémie.

Lorsqu'une contrainte rend l'ancien réseau irréalisable, la réponse peut être une nouvelle topologie plutôt qu'une réduction du service : optimiser les pôles qui concentrent les flux, et la fréquence survit là où les itinéraires ne le peuvent pas.

Les nouveaux itinéraires ont fonctionné pendant l'année universitaire 2020-2021 à l'Université du Michigan. L'équipe, dirigée par la professeure Siqian Shen avec Gongyu Chen, Xinyu Fei, Huiwen Jia et Xian Yu, a publié les modèles et les résultats de simulation dans le numéro spécial de l'INFORMS Journal on Applied Analytics sur les remèdes analytiques à la COVID-19 (novembre 2022), avec le soutien de la National Science Foundation, et a présenté l'approche en étoile autour de pôles comme un modèle pour tout système de transport contraint d'opérer sous des contraintes de distanciation.