Soutenance de thèse d'Hélène Bouscasse

Title: Essays on travel mode choice modeling: A discrete choice approach to the interactions between economic and behavioral theories

Ecole doctorale ED 486 SEG (Sciences Économiques et Gestion), Lyon

Composition du jury :

Patrick BONNEL, Ingénieur en Chef HDR05, ENTPE, Université de Lyon, Directeur de thèse
Iragaël JOLY, Maître de Conférences HDR05, Grenoble-INP, Co-directeur de thèse
Laurent DENANT-BOEMONT, Professeur, Université de Rennes, Rapporteur
André DE PALMA, Professeur, École Normale Supérieure de Cachan, Rapporteur
Michel BIERLAIRE, Professeur, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Examinateur
Véronique SIMONNET, Professeur, Université Grenoble Alpes, Examinatrice
Jacques-François THISSE, Professeur, Université Catholique de Louvain, Examinateur
Catherine VIOT, Professeur, Université de Lyon, Examinatrice

Mots clés / Keywords: 

choix modal ; variables latentes; modèles de choix discrets ; modèles de choix hybrides ; valeur du temps ; comportement dans le risque ; modèles de référence
mode choice; latent variables; discrete choice models; integrated choice latent variable models; value of time; risky choices; reference models

Résumé / Abstract:

Cette thèse a pour objectif d’incorporer des éléments de théories de psychologie et d’économie comportementale dans des modèles de choix discret afin d’améliorer la compréhension du choix modal réalisé à l’échelle régionale. Les estimations se basent sur une enquête de type choice experiment présentée en première partie. Une deuxième partie s’intéresse à l’incorporation de variables latentes pour expliquer le choix modal. Après une revue de littérature sur les modèles de choix hybrides, c’est-à-dire des modèles combinant modèle d’équations structurelles et modèle de choix discret, un tel mod,èle est estimé pour montrer comment l’hétérogénéité d’outputs économiques (ici, la valeur du temps) peut être expliquée à l’aide de variables latentes (ici, le confort perçu dans les transports en commun) et de variables observables (ici, la garantie d’une place assise). La simulation de scénarios montre cependant que le gain économique (diminution de la valeur du temps) est plus élevé lorsque les politiques agissent sur des dimensions palpables que sur des dimensions latentes. S’appuyant sur un modèle de médiation, l’estimation d’un modèle d’équations structurelles montre par ailleurs que l’effet de la conscience environnementale sur les habitudes de choix modal est partiellement médié par l’utilité indirecte retirée de l’usage des transports en commun. Une troisième partie s’intéresse à deux formalisations de l’utilité issues de l’économie comportementale : 1) l’utilité dépendante au rang en situation de risque et 2) l’utilité dépendante à la référence. Dans un premier temps, un modèle d’utilité dépendante au rang est inséré dans des modèles de choix discret et, en particulier, un modèle à classes latentes, afin d’analyser l’hétérogénéité intra- et inter-individuelle lorsque le temps de déplacement n’est pas fiable. La probabilité de survenue d’un retard est sur-évaluée pour les déplacements en train et sous-évaluée pour les déplacements en voiture, en particulier pour les automobilistes, les usagers du train prenant d’avantage en compte l’espérance du temps de déplacement. Dans les modèles prenant en compte l’aversion au risque, les fonctions d’utilité sont convexes, ce qui implique une décroissance de la valeur du temps. Dans un deuxième temps, une nouvelle famille de modèles de choix discret généralisant le modèle logit multinomial, les modèles de référence, est estimée. Sur mes données, ces modèles permettent une meilleure sélection des variables explicatives que le logit multinomial et l’estimation d’outputs économiques plus robustes, notamment en cas de forte hétérogénéité inobservée. La traduction économique des modèles de référence montre que les meilleurs modèles empiriques sont également les plus compatibles avec le modèle de dépendance à la référence de Tversky et Kahneman.

The objective of this thesis is to incorporate aspects of psychology and behavioral economics theories in discrete choice models to promote a better understanding of mode choice at regional level. Part I presents the data collected in a choice experiment survey. Part II examines the inclusion of latent variables to explain mode choice. A literature review of integrated choice and latent variable models – that is, models combining a structural equation model and a discrete choice model – is followed by the estimation of an integrated choice and latent variable model to show how the heterogeneity of economic outputs (here, value of time) can be explained with latent variables (here, perceived comfort in public transport) and observable variables (here, the guarantee of a seat). The simulation of scenarios shows, however, that the economic gain (decrease in value of time) is higher when policies address tangible factors than when they address latent factors. On the basis of a mediation model, the estimation of a structural equation model furthermore implies that the influence of environmental concern on mode choice habits is partially mediated by the indirect utility derived from public transport use. Part III examines two utility formulations taken from behavioral economics: 1) rank-dependent utility to model risky choices, and 2) reference-dependent utility. Firstly, a rank-dependent utility model is included in discrete choice models and, in particular, a latent-class model, in order to analyze intra- and inter-individual heterogeneity when the travel time is subject to variability. The results show that the probability of a delay is over-estimated for train travel and under-estimated for car travel, especial,ly for car users, as train users are more likely to take into account the expected travel time. In the models that account for risk aversion, the utility functions are convex, which implies a decrease in value of time. Secondly, a new family of discrete choice models generalizing the multinomial logit model, the reference models, is estimated. On my data, these models allow for a better selection of explanatory variables than the multinomial logit model and a more robust estimation of economic outputs, particularly in cases of high unobserved heterogeneity. The economic formulation of reference models shows that the best empirical models are also more compatible with Tversky et Kahneman’s reference-dependent model.