Agent-based simulations in urban economics: Applications to traffic congestion and housing markets

Abstract

Simulations have considerable potential for the analysis of the evolution of economics systems, a subject often neglected by mainstream economics where the focus is on static equilibria. This thesis investigates the potential of this approach in urban economics. The purpose is to examine how global phenomena emerge from the interactions of economic agents. This is a promising method as a classical economics, lacking the appropriate analytic tools, concentrates on the existence of equilibria and refrains from investigating their stability. This study demonstrates the potential of simulations in three models. Firstly, in a standard model of traffic congestion it is shown that the Nash equilibrium is unstable and cannot be reached dynamically. Secondly, it is shown that simulations of the formation of urban land rents, reproduce elements of the theoretical equilibrium, and also endogenous vacancies, which are an important real-world phenomenon. Thirdly, an agent-based model of the housing market, which reproduces important empirical phenomena such as price dispersion, non-zero search times and vacancies, has been developed. The model provides a basis for the exploration of the complex dynamics of this market.; Les simulations représentent une méthode de choix pour analyser la dynamique d'évolution des systèmes, que l'économie classique laisse de côté car elle s'intéresse essentiellement à l'équilibre. Dans ce travail, nous avons étudié l'intérêt d'une telle approche dans le cas des systèmes d'économie urbaine. Il s'agit de comprendre comment des interactions entre des agents économiques émergent dans l'état global du système, en s'intéressant notamment à la dynamique de convergence vers un éventuel équilibre. Cette méthode est prometteuse, car faute de méthodes analytiques performantes, l'économie classique ne s'intéresse en général qu'aux équilibres, sans se soucier des possibilités concrètes pour l'atteindre. Notre étude a montré l'intérêt des simulations dans trois cas précis. D'abord, dans un modèle classique de la congestion routière il est démontré que l'équilibre prédit par la théorie économique était instable, et qu'il ne pouvait pas être atteint en pratique. Ensuite, il est démontré que des simulations de la formation de la rente foncière urbaine dans un modèle simple, permettaient de retrouver certains aspects de l'équilibre classique, mais rajoutaient de manière endogène un élément important : le taux de vacances observé dans la réalité. Enfin, nous avons développé un modèle multi-agents du marché immobilier, qui permet de retrouver des phénomènes empiriques importants telle que la dispersion des prix, des temps de recherche non nuls et des logements vacants. Le modèle autorise aussi une exploration de la dynamique complexe de ce marché.

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