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Obtention de granulats stables de laitier d'aciérie de conversion LD pour une utilisation en technique routière : étude appliquée au site d'ArcelorMittal Dunkerque
Obtention de granulats stables de laitier d'aciérie de conversion LD pour une utilisation en technique routière : étude appliquée au site d'ArcelorMittal Dunkerque


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Les laitiers d'aciérie de conversion LD sont des co-produits industriels résultant de l'élaboration d'acier en convertisseur à oxygène suivant le procédé Linz-Donawitz. En raison d'un important potentiel d'instabilité, attribué à la chaux et la magnésie vive qu'ils contiennent, ils sont très peu utilisés en technique routière. Ces travaux de thèse, portant sur les laitiers LD produits sur le site d'ArcelorMittal Dunkerque, avaient deux objectifs principaux: (i) identifier les phases minérales mises en cause dans leur instabilité et comprendre les mécanismes qui conduisent aux désordres dimensionnels, (ii) parvenir à isoler sur site industrielles coulées de laitier qui sont suffisamment stables pour une utilisation en technique routière. Il a été montré, par le biais de caractérisations chimique et minéralogique très fines, que ces laitiers contiennent des silicates calciques (essentiellement du silicate bicalcique et très ponctuellement du silicate tricalcique), des ferrites de calcium, des oxydes de fer et deux formes de chaux vive: des nodules et des micro-inclusions. Il a également été établi qu'en l'absence de magnésie vive, la chaux vive est la seule phase minérale à l'origine des désordres dimensionnels et que sa répartition dans les granulats (nodules, micro-inclusions) a une incidence majeure sur leur instabilité. Il semble d'autre part possible, en sélectionnant les coulées de laitier selon des critères précis sur site industriel, de produire des granulats utilisables en enrobé, en couches de base et de fondation ou en enduit superficiel. Ces travaux ouvrent par conséquent de nouvelles perspectives de valorisation des laitiers d'aciérie de conversion LD.
LD converter steel slags are industrial by-products resulting from Linz-Donawitz steelmaking process in oxygen converters. Due to a dimensional instability, attributed to lime and magnesia contained into slag grains, they are not much valuated in road construction. The aim of this PhD thesis, concerning LD steel slags coming from ArcelorMittal Dunkirk steelmaking plant, was : (i) identify the minerai phases responsible for their instability and understand the mechanisms leading to dimensional damages, (ii) isolate into the steelmaking plant the slag outflows that are sufficiently stable for an use in road construction. Carefully chemical and mineralogical characterisations of these slags showed that they contain calcium silicates (essentially dicalcium silicate and punctually tricalcium silicate), calcium ferrites, iron oxides and two forms of lime: sorne nodules and sorne micro-inclusions. It was also established that without the presence of magnesia, lime is the only phase responsible for dimensional damages and that its distribution into slag grains (nodules, micro-inclusions) has a major influence on their stability. Moreover, taking account of certain industrial parameters, it is expected to produce stable slag grains and to incorporate them into wearing course, roadbase, base course or surface dressing. This work finally provides a new way for valuating LD converter steel slags.
Les laitiers d'aciérie de conversion LD sont des co-produits industriels résultant de l'élaboration d'acier en convertisseur à oxygène suivant le procédé Linz-Donawitz. En raison d'un important potentiel d'instabilité, attribué à la chaux et la magnésie vive qu'ils contiennent, ils sont très peu utilisés en technique routière. Ces travaux de thèse, portant sur les laitiers LD produits sur le site d'ArcelorMittal Dunkerque, avaient deux objectifs principaux: (i) identifier les phases minérales mises en cause dans leur instabilité et comprendre les mécanismes qui conduisent aux désordres dimensionnels, (ii) parvenir à isoler sur site industrielles coulées de laitier qui sont suffisamment stables pour une utilisation en technique routière. Il a été montré, par le biais de caractérisations chimique et minéralogique très fines, que ces laitiers contiennent des silicates calciques (essentiellement du silicate bicalcique et très ponctuellement du silicate tricalcique), des ferrites de calcium, des oxydes de fer et deux formes de chaux vive: des nodules et des micro-inclusions. Il a également été établi qu'en l'absence de magnésie vive, la chaux vive est la seule phase minérale à l'origine des désordres dimensionnels et que sa répartition dans les granulats (nodules, micro-inclusions) a une incidence majeure sur leur instabilité. Il semble d'autre part possible, en sélectionnant les coulées de laitier selon des critères précis sur site industriel, de produire des granulats utilisables en enrobé, en couches de base et de fondation ou en enduit superficiel. Ces travaux ouvrent par conséquent de nouvelles perspectives de valorisation des laitiers d'aciérie de conversion LD.
LD converter steel slags are industrial by-products resulting from Linz-Donawitz steelmaking process in oxygen converters. Due to a dimensional instability, attributed to lime and magnesia contained into slag grains, they are not much valuated in road construction. The aim of this PhD thesis, concerning LD steel slags coming from ArcelorMittal Dunkirk steelmaking plant, was : (i) identify the minerai phases responsible for their instability and understand the mechanisms leading to dimensional damages, (ii) isolate into the steelmaking plant the slag outflows that are sufficiently stable for an use in road construction. Carefully chemical and mineralogical characterisations of these slags showed that they contain calcium silicates (essentially dicalcium silicate and punctually tricalcium silicate), calcium ferrites, iron oxides and two forms of lime: sorne nodules and sorne micro-inclusions. It was also established that without the presence of magnesia, lime is the only phase responsible for dimensional damages and that its distribution into slag grains (nodules, micro-inclusions) has a major influence on their stability. Moreover, taking account of certain industrial parameters, it is expected to produce stable slag grains and to incorporate them into wearing course, roadbase, base course or surface dressing. This work finally provides a new way for valuating LD converter steel slags.
27-11-2018
27-11-2018
Thèse
Thèse
De nos jours, dans des domaines tels que la sécurité et la santé, une forte demande consiste à pouvoir analyser le comportement des personnes en s'appuyant notamment sur l'analyse faciale. Dans cette thèse, nous explorons de nouvelles approches à destination de systèmes d’acquisition peu contraints. Plus spécifiquement, nous nous intéressons à l'analyse des expressions faciales en présence de variation d'intensité et de variations de pose du visage. Notre première contribution s'intéresse à la caractérisation précise des variations d'intensité des expressions faciales. Nous proposons un descripteur innovant appelé LMP qui s'appuie sur les propriétés physiques déformables du visage afin de conserver uniquement les directions principales du mouvement facial induit par les expressions. La particularité principale de notre travail est de pouvoir caractériser à la fois les micro et les macro expressions, en utilisant le même système d'analyse. Notre deuxième contribution concerne la prise en compte des variations de pose. Souvent, une étape de normalisation est employée afin d'obtenir une invariance aux transformations géométriques. Cependant, ces méthodes sont utilisées sans connaître leur impact sur les expressions faciales. Pour cela, nous proposons un système d'acquisition innovant appelé SNaP-2DFe. Ce système permet de capturer simultanément un visage dans un plan fixe et dans un plan mobile. Grâce à cela, nous fournissons une connaissance du visage à reconstruire malgré les occultations induites par les rotations de la tête. Nous montrons que les récentes méthodes de normalisation ne sont pas parfaitement adaptées pour l'analyse des expressions faciales.
Facial expression recognition has attracted great interest over the past decade in wide application areas, such as human behavior analysis, e-health and marketing. In this thesis we explore a new approach to step forward towards in-the-wild expression recognition. Special attention has been paid to encode respectively small/large facial expression amplitudes, and to analyze facial expressions in presence of varying head pose. The first challenge addressed concerns varying facial expression amplitudes. We propose an innovative motion descriptor called LMP. This descriptor takes into account mechanical facial skin deformation properties. When extracting motion information from the face, the unified approach deals with inconsistencies and noise, caused by face characteristics. The main originality of our approach is a unified approach for both micro and macro expression recognition, with the same facial recognition framework. The second challenge addressed concerns important head pose variations. In facial expression analysis, the face registration step must ensure that minimal deformation appears. Registration techniques must be used with care in presence of unconstrained head pose as facial texture transformations apply. Hence, it is valuable to estimate the impact of alignment-related induced noise on the global recognition performance. For this, we propose a new database, called SNaP-2DFe, allowing to study the impact of head pose and intra-facial occlusions on expression recognition approaches. We prove that the usage of face registration approach does not seem adequate for preserving the features encoding facial expression deformations.
De nos jours, dans des domaines tels que la sécurité et la santé, une forte demande consiste à pouvoir analyser le comportement des personnes en s'appuyant notamment sur l'analyse faciale. Dans cette thèse, nous explorons de nouvelles approches à destination de systèmes d’acquisition peu contraints. Plus spécifiquement, nous nous intéressons à l'analyse des expressions faciales en présence de variation d'intensité et de variations de pose du visage. Notre première contribution s'intéresse à la caractérisation précise des variations d'intensité des expressions faciales. Nous proposons un descripteur innovant appelé LMP qui s'appuie sur les propriétés physiques déformables du visage afin de conserver uniquement les directions principales du mouvement facial induit par les expressions. La particularité principale de notre travail est de pouvoir caractériser à la fois les micro et les macro expressions, en utilisant le même système d'analyse. Notre deuxième contribution concerne la prise en compte des variations de pose. Souvent, une étape de normalisation est employée afin d'obtenir une invariance aux transformations géométriques. Cependant, ces méthodes sont utilisées sans connaître leur impact sur les expressions faciales. Pour cela, nous proposons un système d'acquisition innovant appelé SNaP-2DFe. Ce système permet de capturer simultanément un visage dans un plan fixe et dans un plan mobile. Grâce à cela, nous fournissons une connaissance du visage à reconstruire malgré les occultations induites par les rotations de la tête. Nous montrons que les récentes méthodes de normalisation ne sont pas parfaitement adaptées pour l'analyse des expressions faciales.
Facial expression recognition has attracted great interest over the past decade in wide application areas, such as human behavior analysis, e-health and marketing. In this thesis we explore a new approach to step forward towards in-the-wild expression recognition. Special attention has been paid to encode respectively small/large facial expression amplitudes, and to analyze facial expressions in presence of varying head pose. The first challenge addressed concerns varying facial expression amplitudes. We propose an innovative motion descriptor called LMP. This descriptor takes into account mechanical facial skin deformation properties. When extracting motion information from the face, the unified approach deals with inconsistencies and noise, caused by face characteristics. The main originality of our approach is a unified approach for both micro and macro expression recognition, with the same facial recognition framework. The second challenge addressed concerns important head pose variations. In facial expression analysis, the face registration step must ensure that minimal deformation appears. Registration techniques must be used with care in presence of unconstrained head pose as facial texture transformations apply. Hence, it is valuable to estimate the impact of alignment-related induced noise on the global recognition performance. For this, we propose a new database, called SNaP-2DFe, allowing to study the impact of head pose and intra-facial occlusions on expression recognition approaches. We prove that the usage of face registration approach does not seem adequate for preserving the features encoding facial expression deformations.
27-11-2018
27-11-2018
Thèse
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Modélisation à l’échelle atomique du système Fe-Al-Mn-C à l’aide de modèles de paires et de calculs thermodynamiques
Modélisation à l’échelle atomique du système Fe-Al-Mn-C à l’aide de modèles de paires et de calculs thermodynamiques


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Dans ce travail, des modèles d'amas sur réseau ont été développés pour modéliser le système Fe-Al-Mn-C, sur réseau Cubique Centré (CC) et Cubique à Faces Centrées (CFC). Ces modèles, ajustés sur des données ab initio, ont permis de calculer les propriétés thermostatistiques du système (en champ moyen, CVM et Monte-Carlo), dans le but de produire des diagrammes de phases. Le système a été décomposé, sur différents réseaux pour des raisons méthodologiques, et en différents sous-systèmes de chimie différente pour appréhender le problème par parties. L'influence de la base de données sur laquelle sont ajustés les modèles a été étudiée, ainsi que la contribution non configurationnelle de vibration des atomes à l'énergie libre. L'étude du modèle binaire Fe-Al sur réseau CC a permis de mettre en évidence l'effet des structures complémentaires dans la base d'ajustement, qui peuvent s'avérer indispensables. La prise en compte des phonons a un effet non négligeable sur les températures de transition mais s'avère insuffisante pour reproduire parfaitement les données expérimentales. Ces conclusions restent vraies en présence de manganèse. Les modèles quaternaires du modèle Fe-Al-Mn-C sur réseau CC montrent l'influence de la portée des paires. La mise en ordre du carbone adopte un comportement différent en présence d'interactions des atomes interstitiels entre eux. Les modèles sur réseau CFC n'ont pas permis d'aboutir à des résultats satisfaisants, notamment à cause de la difficulté à trouver une approximation valable pour l'étude de son magnétisme.
In this work, lattice models have been developped to model the Fe-Al-Mn-C system, on Body Centered Cubic (BCC) and Face Centered Cubic (FCC) lattices. These models, fitted on ab initio data, allowed to calculate thermostatistic properties of the system (with mean field, CVM and Monte-Carlo methods), in order to produce phase diagrams. The system has been decomposed, on different lattices for methodology reasons, and on sub-systems to deal with modules that depend on the chemistry. The input set database has been studied, as well as the non configurational vibration contribution to the free energy. Studying the binary Fe-Al model on a BCC lattice allowed to highlight the influence of complementary structures in the input set, which are required to obtain good models. Vibration free energy has a significative effect on transition temperatures but is not sufficient to fully reproduce the experimental results. The ordering of carbon adopts a different behavior depending on the presence or on the absence of interactions between interstitial atoms. The models on an FCC network did not lead to satisfactory results, in particular because of the difficulty to find a valid approximation for the study of its magnetism.
Dans ce travail, des modèles d'amas sur réseau ont été développés pour modéliser le système Fe-Al-Mn-C, sur réseau Cubique Centré (CC) et Cubique à Faces Centrées (CFC). Ces modèles, ajustés sur des données ab initio, ont permis de calculer les propriétés thermostatistiques du système (en champ moyen, CVM et Monte-Carlo), dans le but de produire des diagrammes de phases. Le système a été décomposé, sur différents réseaux pour des raisons méthodologiques, et en différents sous-systèmes de chimie différente pour appréhender le problème par parties. L'influence de la base de données sur laquelle sont ajustés les modèles a été étudiée, ainsi que la contribution non configurationnelle de vibration des atomes à l'énergie libre. L'étude du modèle binaire Fe-Al sur réseau CC a permis de mettre en évidence l'effet des structures complémentaires dans la base d'ajustement, qui peuvent s'avérer indispensables. La prise en compte des phonons a un effet non négligeable sur les températures de transition mais s'avère insuffisante pour reproduire parfaitement les données expérimentales. Ces conclusions restent vraies en présence de manganèse. Les modèles quaternaires du modèle Fe-Al-Mn-C sur réseau CC montrent l'influence de la portée des paires. La mise en ordre du carbone adopte un comportement différent en présence d'interactions des atomes interstitiels entre eux. Les modèles sur réseau CFC n'ont pas permis d'aboutir à des résultats satisfaisants, notamment à cause de la difficulté à trouver une approximation valable pour l'étude de son magnétisme.
In this work, lattice models have been developped to model the Fe-Al-Mn-C system, on Body Centered Cubic (BCC) and Face Centered Cubic (FCC) lattices. These models, fitted on ab initio data, allowed to calculate thermostatistic properties of the system (with mean field, CVM and Monte-Carlo methods), in order to produce phase diagrams. The system has been decomposed, on different lattices for methodology reasons, and on sub-systems to deal with modules that depend on the chemistry. The input set database has been studied, as well as the non configurational vibration contribution to the free energy. Studying the binary Fe-Al model on a BCC lattice allowed to highlight the influence of complementary structures in the input set, which are required to obtain good models. Vibration free energy has a significative effect on transition temperatures but is not sufficient to fully reproduce the experimental results. The ordering of carbon adopts a different behavior depending on the presence or on the absence of interactions between interstitial atoms. The models on an FCC network did not lead to satisfactory results, in particular because of the difficulty to find a valid approximation for the study of its magnetism.
23-11-2018
23-11-2018
Thèse
Thèse

La rationalité uniforme de la série Poincaré de relations d'équivalence p-adiques et la conjecture d'Igusa sur des sommes exponentielles
La rationalité uniforme de la série Poincaré de relations d'équivalence p-adiques et la conjecture d'Igusa sur des sommes exponentielles


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La rationalité des séries de Poincaré associées avec famille définissable des relations équivalences dans quelques théories sur corps valués a été recherchée par Denef. Ce problème a une relation avec l'existence d'élimination des imaginaires des théories sur corps valués (voir le résultat de Hrushovski, Martin and Rideau). La théorie d'intégration motivique est née nous aide pour montrer la dépendance uniforme dans corps locaux p-adiques de la rationalité des séries de Poincaré. Dans le chapitre 1 de cette thèse, je donne une extension du résultat sur la rationalité uniforme dans p des séries de Poincaré associées avec famille définissable des relations équivalences dans quelques théories sur corps valués dans lesquels élimination des imaginaires n'est pas prouvée comme théories sur structures analytiques. Ma méthode est que j'étends la théorie d'intégration motivique pour fonctions constructibles dans deux papiers de Cluckers et Loeser aux fonctions constructibles rationnelles. Autre problème important dans la théorie des nombres est estimation des sommes exponentielles. Sommes exponentielles modulo pm pour un nombre premier p et un nombre naturel m a été étudié par Igusa. Igusa a découvert une relation profonde entre estimation des sommes exponentielles avec pôles de la fonction zêta local d'Igusa et montré que si on a une estimation uniforme dans p et m de sommes exponentielles, on peut obtenir une formule sommatoire de Poisson pour Adèle de type de Siegel-Weil. Dans les chapitres 2, 3, 4, on va prouver quelques versions uniformes dans p et m de borne supérieure de sommes exponentielles donnés par le seuil log canonique ou par polyèdre de Newton.
The results in the rationality of Poincaré series associated with definable family of equivalence relations over valued fields was researched by Denef. This problem has relation with the existence of elimination of imaginaries theorem for theories of valued fields (see the result of Hrushovski, Martin and Rideau). Motivic integration theory was born helps us to show the uniform dependence of the rationality of Poincaré series on p-adic local fields. In the chapter 1 of this thesis, I extend the result on p-uniform rationality of Poincaré series associated with definable family of equivalence relations in some theories of valued field in which elimination of imaginaries has not been proved yet, for example theories on analytic structures. My method is that I extend the motivic integration theory for constructible motivic functions in two papers of Cluckers and Loeser to rational constructible motivic functions. Another classical problem of number theory is estimation of exponential sums. Exponential sums modulo pm was studied by Igusa, and for a fixed prime p, he gave a deep relation between estimation of exponential sums modulo pm and poles of Igusa local zeta function. Igusa also showed that a uniform estimation in p and m of exponential sums modulo pm could give an Poisson summation formula of Siegel-Weil type. By this motivation, many researches tried to give the best uniform upper bound of exponential sums modulo pm. In the chapters 2, 3, 4, we will try to obtain some uniform versions for upper bound of exponential sums modulo pm given by log-canonical threshold or Newton polyhedron due to Igusa's, Denef-Sperber's and Cluckers-Veys's conjectures.
La rationalité des séries de Poincaré associées avec famille définissable des relations équivalences dans quelques théories sur corps valués a été recherchée par Denef. Ce problème a une relation avec l'existence d'élimination des imaginaires des théories sur corps valués (voir le résultat de Hrushovski, Martin and Rideau). La théorie d'intégration motivique est née nous aide pour montrer la dépendance uniforme dans corps locaux p-adiques de la rationalité des séries de Poincaré. Dans le chapitre 1 de cette thèse, je donne une extension du résultat sur la rationalité uniforme dans p des séries de Poincaré associées avec famille définissable des relations équivalences dans quelques théories sur corps valués dans lesquels élimination des imaginaires n'est pas prouvée comme théories sur structures analytiques. Ma méthode est que j'étends la théorie d'intégration motivique pour fonctions constructibles dans deux papiers de Cluckers et Loeser aux fonctions constructibles rationnelles. Autre problème important dans la théorie des nombres est estimation des sommes exponentielles. Sommes exponentielles modulo pm pour un nombre premier p et un nombre naturel m a été étudié par Igusa. Igusa a découvert une relation profonde entre estimation des sommes exponentielles avec pôles de la fonction zêta local d'Igusa et montré que si on a une estimation uniforme dans p et m de sommes exponentielles, on peut obtenir une formule sommatoire de Poisson pour Adèle de type de Siegel-Weil. Dans les chapitres 2, 3, 4, on va prouver quelques versions uniformes dans p et m de borne supérieure de sommes exponentielles donnés par le seuil log canonique ou par polyèdre de Newton.
The results in the rationality of Poincaré series associated with definable family of equivalence relations over valued fields was researched by Denef. This problem has relation with the existence of elimination of imaginaries theorem for theories of valued fields (see the result of Hrushovski, Martin and Rideau). Motivic integration theory was born helps us to show the uniform dependence of the rationality of Poincaré series on p-adic local fields. In the chapter 1 of this thesis, I extend the result on p-uniform rationality of Poincaré series associated with definable family of equivalence relations in some theories of valued field in which elimination of imaginaries has not been proved yet, for example theories on analytic structures. My method is that I extend the motivic integration theory for constructible motivic functions in two papers of Cluckers and Loeser to rational constructible motivic functions. Another classical problem of number theory is estimation of exponential sums. Exponential sums modulo pm was studied by Igusa, and for a fixed prime p, he gave a deep relation between estimation of exponential sums modulo pm and poles of Igusa local zeta function. Igusa also showed that a uniform estimation in p and m of exponential sums modulo pm could give an Poisson summation formula of Siegel-Weil type. By this motivation, many researches tried to give the best uniform upper bound of exponential sums modulo pm. In the chapters 2, 3, 4, we will try to obtain some uniform versions for upper bound of exponential sums modulo pm given by log-canonical threshold or Newton polyhedron due to Igusa's, Denef-Sperber's and Cluckers-Veys's conjectures.
23-11-2018
23-11-2018
Thèse
Thèse

Echantillonnage de signaux radar par voie optoélectronique : étude des non-linéarités des photoconducteurs à cavité résonante
Echantillonnage de signaux radar par voie optoélectronique : étude des non-linéarités des photoconducteurs à cavité résonante


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Nous étudions ici le comportement non-linéaire d’un photoconducteur utilisé pour l’échantillonnage hyperfréquence. L’absorption optique dans ces photoconducteurs est optimisée grâce à l’utilisation d’une cavité résonante. Nous avons tout d’abord procédé à un travail de caractérisation de photoconducteurs avec différentes propriétés géométriques (diamètre, épaisseur de cavité) et matériau, (temps de vie des porteurs) pour en extraire l’influence de ces paramètres sur les performances en échantillonnage. Nous avons ensuite développé un modèle optoélectronique basé sur la caractéristique courant-tension et le modèle empirique de dérive des porteurs de charge de Canali avec une approche quasi-statique. Ce modèle nous a permis d’isoler certaines caractéristiques du photoconducteur susceptibles d’être la source des harmoniques. Une nouvelle structure de photoconducteur a été développée dans l’objectif de pallier à ces imperfections. Les résultats expérimentaux montrent une symétrisation de la caractéristique courant-tension et une réduction de plus de 20 dB des harmoniques d’ordre paire qui y est associée. Une réduction notable de la capacité est également réalisée ce qui augmente la fréquence de coupure du composant.
This thesis aims to study the nonlinear behavior of a photoconductor used as a microwave sampler. These photoconductors optimize the optical absorption thanks to a Fabry-Pérot resonant cavity. We first carried out a characterization work of photoconductors with different geometrical properties (diameter, cavity thickness) and material (carriers lifetime) to extract the influence of these parameters on the sampling performance. We then developed an optoelectronic model based on the current-voltage characteristic and the empirical Canali’s charge carriers drift model with a quasi-static approach. This model allowed us to isolate some characteristics of the photoconductor that could be the source of the harmonics. A new photoconductor structure has been developed in order to overcome these imperfections. The results of measurements show a symmetry of the current-voltage characteristic which results in a reduction of 20 dB of the even-order harmonics. A significant reduction in the capacity is also achieved which increases the cut-off frequency of these devices.
Nous étudions ici le comportement non-linéaire d’un photoconducteur utilisé pour l’échantillonnage hyperfréquence. L’absorption optique dans ces photoconducteurs est optimisée grâce à l’utilisation d’une cavité résonante. Nous avons tout d’abord procédé à un travail de caractérisation de photoconducteurs avec différentes propriétés géométriques (diamètre, épaisseur de cavité) et matériau, (temps de vie des porteurs) pour en extraire l’influence de ces paramètres sur les performances en échantillonnage. Nous avons ensuite développé un modèle optoélectronique basé sur la caractéristique courant-tension et le modèle empirique de dérive des porteurs de charge de Canali avec une approche quasi-statique. Ce modèle nous a permis d’isoler certaines caractéristiques du photoconducteur susceptibles d’être la source des harmoniques. Une nouvelle structure de photoconducteur a été développée dans l’objectif de pallier à ces imperfections. Les résultats expérimentaux montrent une symétrisation de la caractéristique courant-tension et une réduction de plus de 20 dB des harmoniques d’ordre paire qui y est associée. Une réduction notable de la capacité est également réalisée ce qui augmente la fréquence de coupure du composant.
This thesis aims to study the nonlinear behavior of a photoconductor used as a microwave sampler. These photoconductors optimize the optical absorption thanks to a Fabry-Pérot resonant cavity. We first carried out a characterization work of photoconductors with different geometrical properties (diameter, cavity thickness) and material (carriers lifetime) to extract the influence of these parameters on the sampling performance. We then developed an optoelectronic model based on the current-voltage characteristic and the empirical Canali’s charge carriers drift model with a quasi-static approach. This model allowed us to isolate some characteristics of the photoconductor that could be the source of the harmonics. A new photoconductor structure has been developed in order to overcome these imperfections. The results of measurements show a symmetry of the current-voltage characteristic which results in a reduction of 20 dB of the even-order harmonics. A significant reduction in the capacity is also achieved which increases the cut-off frequency of these devices.
23-11-2018
23-11-2018
Thèse
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Récupération et retraitement des composants de certains Déchets des Equipements Electriques et Electroniques (DEEE)
Récupération et retraitement des composants de certains Déchets des Equipements Electriques et Electroniques (DEEE)


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Ces dernières années, la quantité des Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE), tels les téléviseurs et moniteurs à cristaux liquides (LCD pour Liquid Crystal Display), est en constante augmentation. Ces dispositifs sont consommateurs de ressources naturelles non renouvelables et donc limitées, et génèrent des déchets pouvant être source de pollution. Ces DEEE contiennent de la Matière Première Secondaire (MPS) recyclable de grand intérêt, notamment les cristaux liquides et l’oxyde d’indium-étain (ITO). A l’heure actuelle, il existe peu de procédés industriels permettant la récupération de cette matière dans le but d’une valorisation. Cette thèse a pour objectif principal la transposition des résultats obtenus à l’échelle du laboratoire UMET sur un procédé industriel développé par l’entreprise Envie 2e Nord. Ce procédé permet l’extraction chimique assistée par ultrasons des cristaux liquides et de l’ITO des écrans LCD sans broyage de verre et quelles que soient les dimensions de l’écran. Afin de s’assurer de leur qualité, les matériaux obtenus ont été caractérisés à l’aide de différentes techniques d’analyse performantes : ICP-OES, MEB/EDS-BSE, ToF-SIMS, MOP, IRTF, DSC, ATG,.... Une partie du travail a concerné la prospection de voies de valorisation, notamment pour les cristaux liquides traités.
In recent years, the amount of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE), such as TVs and Liquid Crystal Displays (LCDs), is constantly increasing. These devices consume non-renewable and therefore limited natural resources, and generate waste that can be a source of pollution. LCDs from WEEE contain highly recyclable Secondary Raw Material (SRM), including liquid crystals and indium-tin oxide (ITO). At present, there are few industrial processes for the recovery of this material for the purpose of recovery. The main objective of this thesis is to translate the results obtained at the UMET laboratory scale into an industrial process developed by Envie 2e Nord. This process allows ultrasonic-assisted chemical extraction of liquid crystals and ITO from LCD screens without glass crushing and regardless of screen size. In order to ensure their quality, the materials obtained have been characterized using various efficient analysis techniques: ICP-OES, SEM/EDS-BSE, ToF-SIMS, POM, FTIR, DSC, TGA,.... Part of the work involved prospecting for recovery routes, particularly for treated liquid crystals.
Ces dernières années, la quantité des Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE), tels les téléviseurs et moniteurs à cristaux liquides (LCD pour Liquid Crystal Display), est en constante augmentation. Ces dispositifs sont consommateurs de ressources naturelles non renouvelables et donc limitées, et génèrent des déchets pouvant être source de pollution. Ces DEEE contiennent de la Matière Première Secondaire (MPS) recyclable de grand intérêt, notamment les cristaux liquides et l’oxyde d’indium-étain (ITO). A l’heure actuelle, il existe peu de procédés industriels permettant la récupération de cette matière dans le but d’une valorisation. Cette thèse a pour objectif principal la transposition des résultats obtenus à l’échelle du laboratoire UMET sur un procédé industriel développé par l’entreprise Envie 2e Nord. Ce procédé permet l’extraction chimique assistée par ultrasons des cristaux liquides et de l’ITO des écrans LCD sans broyage de verre et quelles que soient les dimensions de l’écran. Afin de s’assurer de leur qualité, les matériaux obtenus ont été caractérisés à l’aide de différentes techniques d’analyse performantes : ICP-OES, MEB/EDS-BSE, ToF-SIMS, MOP, IRTF, DSC, ATG,.... Une partie du travail a concerné la prospection de voies de valorisation, notamment pour les cristaux liquides traités.
In recent years, the amount of Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE), such as TVs and Liquid Crystal Displays (LCDs), is constantly increasing. These devices consume non-renewable and therefore limited natural resources, and generate waste that can be a source of pollution. LCDs from WEEE contain highly recyclable Secondary Raw Material (SRM), including liquid crystals and indium-tin oxide (ITO). At present, there are few industrial processes for the recovery of this material for the purpose of recovery. The main objective of this thesis is to translate the results obtained at the UMET laboratory scale into an industrial process developed by Envie 2e Nord. This process allows ultrasonic-assisted chemical extraction of liquid crystals and ITO from LCD screens without glass crushing and regardless of screen size. In order to ensure their quality, the materials obtained have been characterized using various efficient analysis techniques: ICP-OES, SEM/EDS-BSE, ToF-SIMS, POM, FTIR, DSC, TGA,.... Part of the work involved prospecting for recovery routes, particularly for treated liquid crystals.
22-11-2018
22-11-2018
Thèse
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Modélisation multi-échelle de la déformation d’alliage de zirconium sous irradiation
Modélisation multi-échelle de la déformation d’alliage de zirconium sous irradiation


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Les alliages de zirconium sont utilisés pour fabriquer des gaines de combustible ainsi que des assemblages combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression. Sous irradiation, ils montrent un changement dimensionnel communément appelé croissance. Des observations expérimentales ont montré qu'au-dessus d'une dose seuil, ces alliages sont sujets à une croissance accélérée appelée "breakaway". Il a été bien établi que la formation sous irradiation de boucles de dislocation ‹a› et ‹c› est directement responsables de la croissance des alliages de zirconium sous irradiation et que l’apparition des boucles ‹c› est corrélée avec cette accélération de croissance. Cependant, les mécanismes de germination des boucles qui semblent influencés par la présence d’éléments d’alliage sont encore mal compris. Afin d'améliorer notre compréhension des mécanismes élémentaires, une approche multi-échelle a été utilisée pour simuler l'évolution de la microstructure du zirconium sous irradiation. Des calculs à l’échelle atomique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sur des potentiels empiriques sont utilisés dans un premier temps pour déterminer les propriétés des amas de défauts ponctuels (boucles de dislocation, cavités, pyramides de fautes d’empilement). Les résultats obtenus sont ensuite insérés en tant que paramètres d'entrée dans un code Monte Carlo cinétique d'objet (OKMC) qui nous permet de simuler l’évolution de la microstructure du matériau sous irradiation, et donc de prédire la croissance. Nos résultats montrent qu’il est nécessaire de considérer une migration anisotrope de la lacune pour prédire l’accélération de croissance.
Zirconium alloys are used to manufacture fuel cladding as well as fuel assemblies of pressurized water nuclear reactors. Under irradiation, they show a dimensional change commonly called growth. Experimental observations have shown that above a threshold dose, these alloys are subject to accelerated growth called "breakaway". It has been well established that the irradiation formation of and dislocation loops is directly responsible for the growth of irradiated zirconium alloys and that the appearance of loops is correlated with this growth acceleration. However, the nucleation mechanisms of the loops that seem to be influenced by the presence of alloying elements are still poorly understood. In order to improve our understanding, a multi-scale modelling approach has been used to simulate the evolution of zirconium microstructure under irradiation. Atomic-scale calculations based on the density functional theory (DFT) and empirical potentials are used to determine the properties of clusters of point defects (dislocation loops, cavities, pyramids of stacking faults). The results obtained are then used as input parameters of an object kinetic Monte Carlo (OKMC) code which allows us to simulate the microstructure evolution of the material under irradiation. Our results show that it is necessary to consider an anisotropic migration of the vacancies to predict the growth acceleration.
Les alliages de zirconium sont utilisés pour fabriquer des gaines de combustible ainsi que des assemblages combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression. Sous irradiation, ils montrent un changement dimensionnel communément appelé croissance. Des observations expérimentales ont montré qu'au-dessus d'une dose seuil, ces alliages sont sujets à une croissance accélérée appelée "breakaway". Il a été bien établi que la formation sous irradiation de boucles de dislocation ‹a› et ‹c› est directement responsables de la croissance des alliages de zirconium sous irradiation et que l’apparition des boucles ‹c› est corrélée avec cette accélération de croissance. Cependant, les mécanismes de germination des boucles qui semblent influencés par la présence d’éléments d’alliage sont encore mal compris. Afin d'améliorer notre compréhension des mécanismes élémentaires, une approche multi-échelle a été utilisée pour simuler l'évolution de la microstructure du zirconium sous irradiation. Des calculs à l’échelle atomique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sur des potentiels empiriques sont utilisés dans un premier temps pour déterminer les propriétés des amas de défauts ponctuels (boucles de dislocation, cavités, pyramides de fautes d’empilement). Les résultats obtenus sont ensuite insérés en tant que paramètres d'entrée dans un code Monte Carlo cinétique d'objet (OKMC) qui nous permet de simuler l’évolution de la microstructure du matériau sous irradiation, et donc de prédire la croissance. Nos résultats montrent qu’il est nécessaire de considérer une migration anisotrope de la lacune pour prédire l’accélération de croissance.
Zirconium alloys are used to manufacture fuel cladding as well as fuel assemblies of pressurized water nuclear reactors. Under irradiation, they show a dimensional change commonly called growth. Experimental observations have shown that above a threshold dose, these alloys are subject to accelerated growth called "breakaway". It has been well established that the irradiation formation of
and dislocation loops is directly responsible for the growth of irradiated zirconium alloys and that the appearance of loops is correlated with this growth acceleration. However, the nucleation mechanisms of the loops that seem to be influenced by the presence of alloying elements are still poorly understood. In order to improve our understanding, a multi-scale modelling approach has been used to simulate the evolution of zirconium microstructure under irradiation. Atomic-scale calculations based on the density functional theory (DFT) and empirical potentials are used to determine the properties of clusters of point defects (dislocation loops, cavities, pyramids of stacking faults). The results obtained are then used as input parameters of an object kinetic Monte Carlo (OKMC) code which allows us to simulate the microstructure evolution of the material under irradiation. Our results show that it is necessary to consider an anisotropic migration of the vacancies to predict the growth acceleration.
22-11-2018
22-11-2018
Thèse
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Système de vidéosurveillance intelligent et adaptatif, dans un environnement de type Fog/Cloud
Système de vidéosurveillance intelligent et adaptatif, dans un environnement de type Fog/Cloud


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Les systèmes de vidéosurveillance utilisent des caméras sophistiquées (caméras réseau, smart caméras) et des serveurs informatiques pour l’enregistrement vidéo dans un système entièrement numérique. Ces systèmes intègrent parfois des centaines de caméras et génèrent une quantité colossale de données, dépassant largement les capacités des agents humains. Ainsi, l'un des défis modernes les plus importants est de faire évoluer un système basé sur le Cloud intégrant plusieurs caméras intelligentes hétérogènes et l'adapter à une architecture Fog/Cloud pour en améliorer les performances. Les FPGA sont de plus en plus présents dans les architectures FCIoT (FoG-Cloud-IoT). Ils sont caractérisés par des modes de configuration dynamiques et partiels, permettant de s'adapter rapidement aux changements survenus tout en augmentant la puissance de calcul disponible. De telles plateformes présentent de sérieux défis scientifiques, notamment en termes de déploiement et de positionnement des FoGs. Cette thèse propose un modèle de vidéosurveillance composé de caméras intelligentes plug & play, dotées de FPGAs dynamiquement reconfigurables sur une base hiérarchique FOG/ CLOUD. Dans ce système fortement évolutif, à la fois en nombre de caméras et de cibles trackées, nous proposons une approche automatique et optimisée d’authentification des caméras et de leur association dynamique avec les FoGs. L’approche proposée comporte également une méthodologie pour l’affectation optimale des trackers matériels aux ressources électroniques disponibles pour maximiser les performances et minimiser la consommation d’énergie. Toutes les contributions ont été validées avec un prototype de taille réelle.
CCTV systems use sophisticated cameras (network cameras, smart cameras) and computer servers for video recording in a fully digital system. They often integrate hundreds of cameras generating a huge amount of data, far beyond human agent monitoring capabilities. One of the most important and modern challenges, in this field, is to scale an existing cloud-based video surveillance system with multiple heterogeneous smart cameras and adapt it to a Fog / Cloud architecture to improve performance without a significant cost overhead. Recently, FPGAs are becoming more and more present in FCIoT (FoG-Cloud-IoT) platform architectures. These components are characterized by dynamic and partial configuration modes, allowing platforms to quickly adapt themselves to changes resulting from an event, while increasing the available computing power. Today, such platforms present a certain number of serious scientific challenges, particularly in terms of deployment and positioning of FoGs. This thesis proposes a video surveillance model composed of plug & play smart cameras, equipped with dynamically reconfigurable FPGAs on a hierarchical FOG / CLOUD basis. In this highly dynamic and scalable system, both in terms of intelligent cameras (resources) and in terms of targets to track, we propose an automatic and optimized approach for camera authentication and their dynamic association with the FOG components of the system. The proposed approach also includes a methodology for an optimal allocation of hardware trackers to the electronic resources available in the system to maximize performance and minimize power consumption. All contributions have been validated with a real size prototype.
Les systèmes de vidéosurveillance utilisent des caméras sophistiquées (caméras réseau, smart caméras) et des serveurs informatiques pour l’enregistrement vidéo dans un système entièrement numérique. Ces systèmes intègrent parfois des centaines de caméras et génèrent une quantité colossale de données, dépassant largement les capacités des agents humains. Ainsi, l'un des défis modernes les plus importants est de faire évoluer un système basé sur le Cloud intégrant plusieurs caméras intelligentes hétérogènes et l'adapter à une architecture Fog/Cloud pour en améliorer les performances. Les FPGA sont de plus en plus présents dans les architectures FCIoT (FoG-Cloud-IoT). Ils sont caractérisés par des modes de configuration dynamiques et partiels, permettant de s'adapter rapidement aux changements survenus tout en augmentant la puissance de calcul disponible. De telles plateformes présentent de sérieux défis scientifiques, notamment en termes de déploiement et de positionnement des FoGs. Cette thèse propose un modèle de vidéosurveillance composé de caméras intelligentes plug & play, dotées de FPGAs dynamiquement reconfigurables sur une base hiérarchique FOG/ CLOUD. Dans ce système fortement évolutif, à la fois en nombre de caméras et de cibles trackées, nous proposons une approche automatique et optimisée d’authentification des caméras et de leur association dynamique avec les FoGs. L’approche proposée comporte également une méthodologie pour l’affectation optimale des trackers matériels aux ressources électroniques disponibles pour maximiser les performances et minimiser la consommation d’énergie. Toutes les contributions ont été validées avec un prototype de taille réelle.
CCTV systems use sophisticated cameras (network cameras, smart cameras) and computer servers for video recording in a fully digital system. They often integrate hundreds of cameras generating a huge amount of data, far beyond human agent monitoring capabilities. One of the most important and modern challenges, in this field, is to scale an existing cloud-based video surveillance system with multiple heterogeneous smart cameras and adapt it to a Fog / Cloud architecture to improve performance without a significant cost overhead. Recently, FPGAs are becoming more and more present in FCIoT (FoG-Cloud-IoT) platform architectures. These components are characterized by dynamic and partial configuration modes, allowing platforms to quickly adapt themselves to changes resulting from an event, while increasing the available computing power. Today, such platforms present a certain number of serious scientific challenges, particularly in terms of deployment and positioning of FoGs. This thesis proposes a video surveillance model composed of plug & play smart cameras, equipped with dynamically reconfigurable FPGAs on a hierarchical FOG / CLOUD basis. In this highly dynamic and scalable system, both in terms of intelligent cameras (resources) and in terms of targets to track, we propose an automatic and optimized approach for camera authentication and their dynamic association with the FOG components of the system. The proposed approach also includes a methodology for an optimal allocation of hardware trackers to the electronic resources available in the system to maximize performance and minimize power consumption. All contributions have been validated with a real size prototype.
21-11-2018
21-11-2018
Thèse
Thèse

Investigation of microwave imaging and local dielectric characterization of materials by using a homemade interferometer-based near-field microwave microscope
Investigation of microwave imaging and local dielectric characterization of materials by using a homemade interferometer-based near-field microwave microscope


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La microscopie champ proche micro-onde, qui fait partie de la famille des microscopies à sonde locale, est envisagée aujourd’hui dans de nombreux domaines d’applications de la physique, de la biologie et des micro et nanotechnologies. Dans ce manuscrit, le microscope micro-onde à champ proche qui est exploité est un instrument développé au laboratoire IEMN bénéficiant d’une grande sensibilité dans une large bande de fréquences de travail [2-18 GHz]. Le potentiel d’applications du microscope est démontré au travers de la caractérisation de liquides avec différentes modalités de caractérisation (sonde en contact, sans contact et en immersion). En particulier, cet outil est mis en œuvre pour la spectroscopie diélectrique de solutions aqueuses de glucose. Cet instrument qui offre une capacité d'imagerie sub-longueur d'onde est également testé pour différentes situations (imagerie de surface et de sub-surface). La résolution d'imagerie ainsi que la précision de mesure sont évaluées puis des méthodes de traitement d'images simples sont proposées pour améliorer la qualité de l'imagerie. Enfin, une piste pour une intégration plus grande de l’instrument, qui consisterait à remplacer l’analyseur de réseau par un dispositif plus compact (type réflectomètre six-ports) est explorée.
Near-field microwave microscopes, which belong to the local scanning probe microscopes family, are considered today as advanced characterization tools in many applications areas including physics, biology and micro and nanotechnologies. The near-field microwave microscope that is used in the work and described in this manuscript is an instrument developed at IEMN owning a great sensitivity in a wide operating frequency band [2-18 GHz]. The potential of the microscope in terms of applications is demonstrated through the characterization of liquids with different modalities of characterization (probe in contact, non-contact and immersed in a liquid). In particular, this instrument is investigated for dielectric spectroscopy of aqueous glucose solutions. This characterization tool that offers sub-wavelength imaging capability is also tested in different situations (surface and subsurface imaging). Imaging resolution and measurement accuracy are evaluated and easily implementable processing methods are proposed to improve the quality of imaging. Finally, a solution towards a larger compactness of the instrument is investigated through the replacement of the network analyzer by a more compact device (six-port reflectometer type).
La microscopie champ proche micro-onde, qui fait partie de la famille des microscopies à sonde locale, est envisagée aujourd’hui dans de nombreux domaines d’applications de la physique, de la biologie et des micro et nanotechnologies. Dans ce manuscrit, le microscope micro-onde à champ proche qui est exploité est un instrument développé au laboratoire IEMN bénéficiant d’une grande sensibilité dans une large bande de fréquences de travail [2-18 GHz]. Le potentiel d’applications du microscope est démontré au travers de la caractérisation de liquides avec différentes modalités de caractérisation (sonde en contact, sans contact et en immersion). En particulier, cet outil est mis en œuvre pour la spectroscopie diélectrique de solutions aqueuses de glucose. Cet instrument qui offre une capacité d'imagerie sub-longueur d'onde est également testé pour différentes situations (imagerie de surface et de sub-surface). La résolution d'imagerie ainsi que la précision de mesure sont évaluées puis des méthodes de traitement d'images simples sont proposées pour améliorer la qualité de l'imagerie. Enfin, une piste pour une intégration plus grande de l’instrument, qui consisterait à remplacer l’analyseur de réseau par un dispositif plus compact (type réflectomètre six-ports) est explorée.
Near-field microwave microscopes, which belong to the local scanning probe microscopes family, are considered today as advanced characterization tools in many applications areas including physics, biology and micro and nanotechnologies. The near-field microwave microscope that is used in the work and described in this manuscript is an instrument developed at IEMN owning a great sensitivity in a wide operating frequency band [2-18 GHz]. The potential of the microscope in terms of applications is demonstrated through the characterization of liquids with different modalities of characterization (probe in contact, non-contact and immersed in a liquid). In particular, this instrument is investigated for dielectric spectroscopy of aqueous glucose solutions. This characterization tool that offers sub-wavelength imaging capability is also tested in different situations (surface and subsurface imaging). Imaging resolution and measurement accuracy are evaluated and easily implementable processing methods are proposed to improve the quality of imaging. Finally, a solution towards a larger compactness of the instrument is investigated through the replacement of the network analyzer by a more compact device (six-port reflectometer type).
21-11-2018
21-11-2018
Thèse
Thèse

Contributions to risk modeling and analysis at railway level crossings
Contributions to risk modeling and analysis at railway level crossings


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L’objet de cette thèse porte sur l'analyse quantitative des risques et les techniques de modélisation dans le but d'améliorer la sécurité aux PN. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon quatre volets : Sur le premier volet, nous présentons une analyse quantitative de l'impact de divers facteurs (mode de transport, région géographique et moment de trafic) sur le niveau de risque aux PN. Sur le deuxième volet, et en se basant sur des données expérimentales fines obtenues à partir de l’instrumentation de 12 PN à différents endroits en France, une analyse quantitative du comportement des automobilistes est réalisée pour explorer les mécanismes de violation des automobilistes lors de la traversée d’un PN. Sur le troisième volet, nous proposons un modèle statistique multi-facteurs de prévision des accidents. Un tel modèle, en plus de la prise en compte d’une multitude de facteurs, nous fournit une estimation de la fréquence des accidents avec une précision considérablement élevée par rapport aux modèles existants. Sur le dernier volet, nous proposons un cadre de modélisation efficace et complet basé sur des réseaux Bayésiens (RB) pour le raisonnement causal. Les résultats de la phase de validation indiquent que ce modèle de risque présente une bonne performance d'estimation. En résumé, les contributions de cette thèse offrent une réponse directe à l’insuffisante connaissance sur les divers mécanismes qui sous-tendent les accidents PN. De telles contributions sont un nouveau pas vers l'identification de mesures de conception pratiques et de solutions techniques ciblées, afin d'améliorer la sécurité des PN.
This PhD thesis deals with advanced quantitative risk analysis and modeling techniques with the aim to improve the safety of LXs. The contributions of the work reported in this thesis are four-fold: Firstly, we analyze the impact of various factors (transport mode, geographical region and traffic moment) on the risk level at LXs quantitatively. Then, based on the field experiments carried out at 12 LXs throughout France, through quantitative analysis of motorist behavior is performed to acquire the knowledge of motorist violation mechanism causing train-car collisions. Moreover, an advanced statistical accident prediction model which takes into account a variety of impacting factors, i.e., the average daily road traffic, the average daily railway traffic, the annual road accidents, the vertical road profile, the horizontal road alignment, the road width, the crossing length, the railway speed limit and the geographic region, is further developed. This model allows for estimating accident frequency with a considerably high accuracy and has a more appropriate form compared with the existing models pertaining to LX accident prediction. Subsequently, an effective and comprehensive modeling framework based on Bayesian networks (BNs) for risk reasoning is proposed. The performance validation results indicate that our BN risk model has sound estimation performance. In summary, the aforementioned contributions are a direct response to the key knowledge gap about various mechanisms underlying LX accidents. Such contributions pave the way for identifying practical design measures and targeted technical solutions, so as to improve LX safety.
L’objet de cette thèse porte sur l'analyse quantitative des risques et les techniques de modélisation dans le but d'améliorer la sécurité aux PN. Les différentes contributions de ce travail peuvent être présentées selon quatre volets : Sur le premier volet, nous présentons une analyse quantitative de l'impact de divers facteurs (mode de transport, région géographique et moment de trafic) sur le niveau de risque aux PN. Sur le deuxième volet, et en se basant sur des données expérimentales fines obtenues à partir de l’instrumentation de 12 PN à différents endroits en France, une analyse quantitative du comportement des automobilistes est réalisée pour explorer les mécanismes de violation des automobilistes lors de la traversée d’un PN. Sur le troisième volet, nous proposons un modèle statistique multi-facteurs de prévision des accidents. Un tel modèle, en plus de la prise en compte d’une multitude de facteurs, nous fournit une estimation de la fréquence des accidents avec une précision considérablement élevée par rapport aux modèles existants. Sur le dernier volet, nous proposons un cadre de modélisation efficace et complet basé sur des réseaux Bayésiens (RB) pour le raisonnement causal. Les résultats de la phase de validation indiquent que ce modèle de risque présente une bonne performance d'estimation. En résumé, les contributions de cette thèse offrent une réponse directe à l’insuffisante connaissance sur les divers mécanismes qui sous-tendent les accidents PN. De telles contributions sont un nouveau pas vers l'identification de mesures de conception pratiques et de solutions techniques ciblées, afin d'améliorer la sécurité des PN.
This PhD thesis deals with advanced quantitative risk analysis and modeling techniques with the aim to improve the safety of LXs. The contributions of the work reported in this thesis are four-fold: Firstly, we analyze the impact of various factors (transport mode, geographical region and traffic moment) on the risk level at LXs quantitatively. Then, based on the field experiments carried out at 12 LXs throughout France, through quantitative analysis of motorist behavior is performed to acquire the knowledge of motorist violation mechanism causing train-car collisions. Moreover, an advanced statistical accident prediction model which takes into account a variety of impacting factors, i.e., the average daily road traffic, the average daily railway traffic, the annual road accidents, the vertical road profile, the horizontal road alignment, the road width, the crossing length, the railway speed limit and the geographic region, is further developed. This model allows for estimating accident frequency with a considerably high accuracy and has a more appropriate form compared with the existing models pertaining to LX accident prediction. Subsequently, an effective and comprehensive modeling framework based on Bayesian networks (BNs) for risk reasoning is proposed. The performance validation results indicate that our BN risk model has sound estimation performance. In summary, the aforementioned contributions are a direct response to the key knowledge gap about various mechanisms underlying LX accidents. Such contributions pave the way for identifying practical design measures and targeted technical solutions, so as to improve LX safety.
21-11-2018
21-11-2018
Thèse
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