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Sur le choix de la taille d'envoi en transport de fret, The choice of shipment size in freight transport

De
333 pages
Sous la direction de Fabien Leurent
Thèse soutenue le 14 décembre 2009: Paris Est
La modélisation spatialisée de la demande de transport de fret est classiquement fondée sur une représentation `a quatre étapes des décisions que prennent les chargeurs et les transporteurs; cette représentation distingue les décisions de volume émis et reçus, de choix de fournisseur ou destinataire, de mode de transport et enfin d’itinéraire. Mais le transport de marchandise est une opération de nature discrète : les marchandises sont transportées par blocs, ou envois. Ces envois sont absents de la représentation à quatre étapes. Ce travail a pour but d’étudier le rôle du choix de la taille d’envois dans le fonctionnement du transport de fret. Après une revue de la modélisation du transport de fret et de certains problèmes logistiques, le transport de fret est analysé et décrit de fa¸con systémique. Les agents en jeu et leurs comportements sont identifiés. La distinction entre consommation et production du transport de fret est établie, ce qui permet de clarifier le lien entre logistique et transport de fret. Ensuite, l’attention est portée sur l’observation empirique du système de transport de fret. Des propositions sont faites pour améliorer les enquêtes en bord de route menées en France auprès des poids lourds. Elles concernent principalement la productivité et les options techniques des transporteurs routiers. Une validation économétrique du modèle micro économique de taille d’envoi optimale Economic Order Quantity est effectuée au moyen de la base de données ECHO. Enfin, la modélisation microéconomique est employée pour traiter deux sujets en particulier. Premièrement, pour analyser en détail la formation des prix d’équilibre de transport de fret, en représentant les impératifs logistiques des chargeurs et la technologie des transporteurs (notamment la consolidation d’envois). Deuxièmement pour représenter en détail le lien entre la logistique des chargeurs et leur demande de transport de fret, afin, entre autre, de pouvoir modéliser l’usage simultané de deux modes de transport par un unique transporteur pour un unique flux de marchandises
-Transport de marchandises
-Transporteurs
-Camions itinéraires
-Logistique
-Économétrie
Classic spatialised freight transport models are based on a four stage representation of the decisions shippers and carriers take. The decisions this representation distinguishes are: emitted and received flow rates, supplier or receiver choice, transport mode, itinerary. However, freight transport is discrete by nature: commodities are moved by bundles called shipments. Shipments are absent from the four stage representation. This study is aimed at investigating the role of the choice of shipment size in the freight transport system. After a review of recent freight transport modelling advances and of some logistic models, we proceed to a systems analysis of freight transport. Agents are identified, their behaviours and relationships are described. This allows for a clarification of the linkage between logistics and freight transport. Then, attentions is paid to the empirical observation of the freight transport system. Propositions are made to improve French roadside surveys, so as to better observe the productivity and technical choices of motor carriers. The seminal microeconomic model of optimal shipment size called Economic Order Quantity is assessed econometrically using the ECHO database. Lastly, two particular issues are addressed using microeconomic models. First, the equilibrium freight rates of a schematic road freight transport market are modelled, on the basis of an explicit representation of the logistic imperatives of shippers and of the technology of carriers (the consolidation of shipments in vehicles is accounted for). Second, the logistic imperatives of shippers are analysed in detail to explain why a shipper would use two transport modes simultaneously for a unique commodity flow
Source: http://www.theses.fr/2009PEST1075/document
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Universit´e Paris-Est
Ecole Doctorale Ville Environnement
Laboratoire Ville Mobilit´e Transport
Th`ese de doctorat
Sp´ecialit´e Transport
The choice of shipment size in freight
transport
Pr´esent´ee et soutenue publiquement
Par Franc¸ois Combes
Le 14/12/2009
Sous la direction de Fabien Leurent
Composition du jury:
Elisabeth Gouvernal, Pr´esidente
L´ora´nt Tavasszy, Rapporteur
Alain Bonnafous, Rapporteur
Bart Jourquin, Examinateur
Michel Savy, Examinateur
Fabien Leurent, Directeur
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010Abstract Summary
Classic spatialised freight transport models are based on a four stage
representation of the decisions shippers and carriers take. The decisions
this representation distinguishes are: emitted and received flow rates,
supplier or receiver choice, transport mode, itinerary. However, freight
transportisdiscretebynature: commoditiesaremovedbybundlescalled
shipments. Shipments are absent from the four stage representation.
Thisstudyisaimedatinvestigatingtheroleofthechoiceofshipment
size in the freight transport system. After a review of recent freight
transport modelling advances and of some logistic models, we proceed
to a systems analysis of freight transport. Agents are identified, their
behavioursandrelationshipsaredescribed. Thisallowsforaclarification
of the linkage between logistics and freight transport.
Then, attentions is paid to the empirical observation of the freight
transport system. Propositions are made to improve French roadside
surveys, so as to better observe the productivity and technical choices of
motor carriers. The seminal microeconomic model of optimal shipment
size called Economic Order Quantity is assessed econometrically using
the ECHO database.
Lastly, twoparticularissuesareaddressedusingmicroeconomicmod-
els. First, the equilibrium freight rates of a schematic road freight trans-
portmarketaremodelled,onthebasisofanexplicitrepresentationofthe
logisticimperativesofshippersandofthetechnologyofcarriers(thecon-
solidation of shipments in vehicles is accounted for). Second, the logistic
imperatives of shippers are analysed in detail to explain why a shipper
would use two transport modes simultaneously for a unique commodity
flow.
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010R´esum´e Court
La mod´elisation spatialis´ee de la demande de transport de fret est
classiquementfond´eesurunerepr´esentation`aquatre´etapesdesd´ecisions
que prennent les chargeurs et les transporteurs; cette repr´esentation dis-
tingue les d´ecisions de volume ´emis et rec¸us, de choix de fournisseur ou
destinataire,demodedetransportetenfind’itin´eraire. Maisletransport
de marchandise est une op´eration de nature discr`ete : les marchandises
sont transport´ees par blocs, ou envois. Ces envois sont absents de la
repr´esentation `a quatre ´etapes.
Ce travail a pour but d’´etudier le roˆle du choix de la taille d’envois
dans le fonctionnement du transport de fret. Apr`es une revue de la
mod´elisation du transport de fret et de certains probl`emes logistiques, le
transport de fret est analys´e et d´ecrit de fa¸con syst´emique. Les agents
en jeu et leurs comportements sont identifi´es. La distinction entre con-
sommation et production du transport de fret est ´etablie, ce qui permet
de clarifier le lien entre logistique et transport de fret.
Ensuite, l’attentionestport´eesurl’observationempiriquedusyst`eme
de transport de fret. Des propositions sont faires pour am´eliorer les
enquˆetes en bord de route men´ees en France aupr`es des poids lourds.
Elles concernent principalement la productivit´e et les options techniques
des transporteurs routiers. Une validation ´econom´etrique du mod`ele mi-
cro´economique de taille d’envoi optimale Economic Order Quantity est
effectu´ee au moyen de la base de donn´ees ECHO.
Enfin, la mod´elisation micro´economique est employ´ee pour traiter
deux sujets en particulier. Premi`erement, pour analyser en d´etail la
formation des prix d’´equilibre de transport de fret, en repr´esentant les
imp´eratifs logistiques des chargeurs et la technologie des transporteurs
(notamment la consolidation d’envois). Deuxi`emement pour repr´esenter
en d´etail le lien entre la logistique des chargeurs et leur demande de
transportdefret,afin,entreautre,depouvoirmod´eliserl’usagesimultan´e
de deux modes de transport par un unique transporteur pour un unique
flux de marchandises.
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010Contents
Notations 15
Aknowledgements 19
Abstract 21
R´esum´e 29
Introduction 37
I Framework and bibliography 45
1 Advances in freight transport demand modelling 47
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1.2 A review of advanced models. . . . . . . . . . . . . . . . 49
1.3 Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2 Logistic issues and their modelling 77
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.2 Definitions, sector, agents . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
2.3 Logistic problems of the firm . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.4 Logistics and industrial organisation . . . . . . . . . . . 106
2.5 Logistics macroscopic modelling . . . . . . . . . . . . . . 112
2.6 Shipment size and freight transport modelling . . . . . . 123
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
II Systems analysis and metrology 137
3 Freight transport systemic representation 139
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 20108 CONTENTS
3.2 Objective and method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
3.3 The four stages representation . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.4 The freight transport system . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4 Road-side survey protocol improvement 157
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
4.2 The classic survey protocol for freight transport . . . . . 159
4.3 Questionnaire construction . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.4 Application of the questionnaire: the A10-A20 survey . . 172
4.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
5 Econometric validity of the EOQ model 177
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.2 The EOQ model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5.3 Relevant variables and model specification . . . . . . . . 180
5.4 Estimation of the EOQ model . . . . . . . . . . . . . . . 183
5.5 Exploratory estimation of an extended EOQ model . . . 185
5.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
III Microeconomic Analysis 191
6 Shipment size and freight rates 193
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.2 Qualitative elements on road freight transport . . . . . . 197
6.3 General framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.4 Basic model: constant loading factor . . . . . . . . . . . 205
6.5 Advanced model: endogeneous loading factor . . . . . . . 208
6.6 Road freight transport costs analysis . . . . . . . . . . . 222
6.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
7 Logistic imperatives and modal choice 237
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.2 A model with one transport mode . . . . . . . . . . . . . 239
7.3 A model with two transport modes . . . . . . . . . . . . 259
7.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Conclusion 287
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010CONTENTS 9
A Appendix to Chapter 4 307
A.1 Classic roadside questionnaire . . . . . . . . . . . . . . . 307
A.2 New questionnaire, RN10 survey . . . . . . . . . . . . . . 308
B Appendix to Chapter 5 313
B.1 Validation of the EOQ specification . . . . . . . . . . . . 313
B.2 Validation of the extended EOQ specification . . . . . . 313
C Proofs of Chapter 6 317
C.1 Proof of Lemma 6.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
C.2 Calculation of the average LTL load factor . . . . . . . . 320
C.3 Proof of Proposition 6.17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
C.4 Proof of Proposition 6.18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
D Proofs of Chapter 7 327
D.1 Proof of Lemma 7.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
D.2 Approximation of the excess inventory expected value . . 328
D.3 Proofs of Subsection 7.3.3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . 329
tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010tel-00489371, version 2 - 6 Dec 2010