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L’étude de trafic d'un projet routier a pour objet de connaître les différents flux de véhicules empruntant le réseau routier dans lequel s'insère le projet, par tronçon tant en nature qu’en quantité, à un instant donné puis à un terme donné, en appliquant l'évolution prévisible de l'activité humaine affectant le réseau routier en question.
Le problème situé à la base des projets d'infrastructure routière est souvent lié à l'insuffisance de réseau existant, soit par défaut, soit par insuffisance. Il est alors nécessaire, pour bien cerner ce problème, d'en préciser les contours, puis pour en dessiner les solutions, d'en quantifier précisément les composantes. C'est le champ des études de circulation. Les problèmes liés au transport touchaient en particulier au domaine de l'économie mais il est difficile de se limiter à la seule rentabilité financière. Les infrastructures de transport, et en particulier les routes, doivent présenter une efficacité économique et sociale, au travers des avantages et des coûts sociaux des aménagements réalisés. Les déplacements représentent une dimension de l'organisation sociale et du rapport entre l'homme et ses espaces de vie. Il est donc nécessaire d'entreprendre une démarche systématique visant à la connaissance des trafics.
Dans le domaine de l'étude des trafics, il est nécessaire de fixer les définitions des termes couramment employés :
On a pu affirmer que "La capacité pratique est le débit horaire moyen à saturation" ou que "la capacité est le trafic horaire au-delà duquel le plus petit incident risque d'entraîner la formation de bouchons", mais ces affirmations manquent de rigueur. D'une part le trafic ne peut dépasser la capacité, qui par définition représente le flux maximal pouvant s'écouler. D'autre part, un incident dégrade les performances du réseau y compris pour des trafics inférieurs à la capacité. Le point important est que la capacité, proprement définie, représente bien le flux maximal écoulable.
La capacité dépend :
On peut définir le débit horaire moyen de pointe en fonction de l'historique annuel des trafics. Il apparaît ainsi qu'en classant par ordre décroissant les débits horaires sur une année, la courbe présente la forme d'une fonction du type 1/x.
On considère que le débit correspondant au changement de pente correspond au débit de pointe normal, c’est-à-dire le débit maximum qui se reproduit périodiquement hors circonstances particulières (départ en vacances par exemple).
Le changement de pente de la courbe correspond généralement à une plage de données situées entre la 10e et la 50e heure, on choisit conventionnellement de prendre en compte la 30e heure pour caractériser le débit horaire de pointe moyen et de le comparer à la capacité de la voie.
Le débit de la 30e heure est utilisé pour le dimensionnement des gares de péage par exemple.
Les valeurs ci-dessous, exprimées en UVP (unité de véhicule particulier) par jour sont valables pour des sections en rase campagne, hors zones de carrefour et pour des régions relativement plates.
Type de voie | Seuil de gêne | Seuil de saturation |
---|---|---|
2 voies | 8 500 | 15 000 |
3 voies | 12 000 | 20 000 |
2 x 2 voies | 25 000 | 45 000 |
2 x 3 voies | 40 000 | 65 000 |
Si on raisonne sur les débits horaires, c'est-à-dire en UVP par heure pour les 2 sens, les résultats sont les suivants pour une route à une seule chaussée et à deux voies de 3,50 m.
Seuil | Trafic en UVP/h pour les 2 sens |
---|---|
Seuil de gêne | 750 |
Seuil de circulation dense | 1 100 |
Seuil de risque de congestion | 2 000 |
Il n'est possible d'établir une relation entre vitesse et débit qu'en situation stable. Cet état n'existe que sur voie express ou sur autoroute.
Plusieurs études ont essayé de modéliser la relation entre ces deux données. Elles permettent de définir une fonction représentée par une ellipse. Si on place en abscisse le débit q et en ordonnée la vitesse praticable V, on constate ainsi qu'à un débit faible correspondent deux vitesses praticables très différentes : une élevée et l'autre faible. La concentration correspondante est alors inversement proportionnelle à la vitesse : plus la vitesse est élevée et plus la concentration est faible. La concentration au maximum de débit, proche de 2000 UVP par heure est d'environ 30 véhicules par km et la vitesse moyenne de l'ordre de 60 km/h.
L'étude de trafic commence par un recensement de l'état existant permettant :
L'évolution des activités est, elle-même génératrice de trafic. Sa prévision et l'analyse de ses impacts sur les déplacements deviendront des paramètres sur l'organisation de l'urbanisme (PLU et SCOT).
Dans cette logique, l'étude de trafic est une donnée nécessaire aux réflexions sur le développement des infrastructures de transport. Elle influencera directement les caractéristiques des voies à créer ainsi que les caractéristiques des chaussées. Dans ce registre on peut citer des choix possibles :
Il est nécessaire de quantifier ces déplacements existants et à venir. La première étape de ce type d'étude est le recensement de l'existant. Ce recensement permettra de hiérarchiser le réseau routier par rapport aux fonctions qu'il assure, et de mettre en évidence les difficultés dans l'écoulement du trafic et de ses conséquences sur l'activité humaine. Dans le cas particulier de la route, l'étude de circulation s'appuiera essentiellement sur une étude de trafic. Cette étude permettra de définir le type d'aménagement à réaliser (nombre de voies, type d'échanges et aussi dimensionnement de la chaussée).
L'étude de trafic s'attachera à la connaissance des trafics :
Une étude de trafic se mène en général en cinq étapes :
Le réseau à étudier est constitué de l'ensemble des tronçons de routes existants ou projetés pour lesquels l'une ou l'autre des solutions envisagées dans le cadre du projet est susceptible d'exercer une influence en ce qui concerne le trafic. On procède à l'inventaire des flux de trafic concernés, directement ou indirectement, et tout itinéraire susceptible d'être emprunté par l'un d'eux, fera partie du réseau.
On procède au découpage géographique en zones. Ces zones correspondent à des flux de déplacement. Leur détermination permet l'établissement de la matrice origine/destination. Une zone géographique correspond à un ensemble générateur ou récepteur de trafic homogène. Les zones, issues du découpage, sont choisies de telle sorte que les usagers se rendant d'une zone à une autre, ont et auront le choix entre les mêmes itinéraires. Plus on s'éloigne du projet, plus les zones seront étendues. Pour les zones extérieures à l'aire d'étude, on pourra, en général, les regrouper par entrées et sorties. Le découpage tiendra compte des spécificités des générateurs ponctuels de trafic (écoles, zones industrielles, centres commerciaux…). Les zones sont donc identifiées pour leur rôle principal (habitat, activités économiques, commerciales, centre-ville, hypercentre…).
Tous les éléments composants le réseau et la zone d'étude sont relevés:
Cette mesure est réalisée par différents procédés complémentaires:
Ces deux types permettent de mesurer le trafic sur un tronçon, en ce qui concerne les compteurs automatiques, les dispositifs ont maintenant la capacité de discriminer véhicules légers et poids lourds.
À l'issue de ces comptages, le trafic est modélisé. Le réseau routier constitue alors un graphe mathématique composé d'arcs (tronçons de voirie) et de sommets (les carrefours et les échangeurs). Après avoir identifié les itinéraires possibles, la phase la plus délicate est de déterminer l'itinéraire principal pour chaque échange entre zones. On estime pour ce faire, que l'usager fait son choix de façon à minimiser le coût du trajet.
Chaque tronçon est évalué en fonction du temps de parcours, qu'il s'agisse des zones internes au périmètre d'étude, ou entre les points d'entrée et de sortie de ce périmètre pour les trafics de transit.
Une fois les trafics connus, on étudiera pour chaque tronçon les conséquences de l'augmentation de trafic sur les débits et sur les durées de parcours.
Sont évaluées ensuite les conséquences de solution d'aménagement, qu'il s'agisse de nouvelles infrastructures ou de développement de zones urbaines ou d'activités.
La difficulté réside dans la projection des trafics à l'échelle de 5, 10 15 ans ou plus. En effet, l'augmentation prévue est basée sur le modèle de développement actuel: prédominance des transports individuels pour les agglomérations de taille moyenne en milieu rural, prédominance du transport des marchandises par poids lourds.
De plus l'évolution locale du développement urbain est envisagée sur la base des hypothèses de réflexion prospective, traduites dans les documents d'urbanisme (SCOT, PLU). Cette évolution peut être bouleversée par des modifications du contexte économique liée à des créations ou, au contraire, à des fermetures d'activités économiques.
Il est donc important d'apprécier au stade de l'analyse des trafics existants, les facteurs d'influence et la marge de développement possible à l'intérieur de la zone étudiée. Il est aussi important de prendre en compte des facteurs externes pouvant affecter cette évolution (construction d'une autoroute, d'une ligne de chemin de fer à grande vitesse…).
D'autres facteurs que les trafics sont à prendre en compte lors de l'étude de circulation, en particulier ce qui caractérise les conditions de circulation.
En effet la répartition des trafics sur différents itinéraires dépend des conditions de circulation. Cet aspect se traduit pour l'usager sur le plan du confort (fluidité de circulation, sécurité…) et sur le plan économique (temps de parcours, consommation…). Il se traduit aussi pour la collectivité sur le plan économique (coût des accidents, consommation, pollution, temps perdu…).
L'usager prend en compte, consciemment ou inconsciemment trois éléments: la durée du trajet, le liberté de circulation, la sécurité.
La durée du trajet est un élément essentiel pour l'usager, ainsi elle doit être mesurée pour chaque circuit possible. La régularité de ces durées doit aussi être mesurée (elle a aussi une incidence sur le comportement de l'usager).
La liberté de circulation s'apprécie par l'évaluation du temps passé en peloton (véhicules passés en file l'un derrière l'autre). On distingue alors plusieurs seuils:
Il est alors très important de mesurer pour chaque parcours les temps d'attente à chaque carrefour, les longueurs de files d'attente et d'évaluer pour chaque scénario possible l'incidence de l'augmentation du trafic.
Le trafic sur l'ensemble du réseau routier français a doublé entre les années 1965 et 1985. Il a poursuivi une croissance très forte depuis. La direction des routes du ministère de l'Equipement a lancé une étude sur les ménages pour déterminer les conditions de circulation à l'horizon 2015.
Cette enquête a pris en compte le parc automobile des ménages, leur revenu moyen, le taux de motorisation, l'évolution prévisible du prix des carburants, la longueur du réseau autoroutier. Cette étude a conclu à l'augmentation continue du trafic jusqu'à cet horizon, sans saturation du parc.
Hypothèses couramment retenues sur réseau routier principal
Hypothèses couramment retenues sur réseau autoroutier
Ainsi en l'absence de donnée plus précises, il est admis sur le réseau principal d'utiliser la formule suivante pour déterminer le trafic à l'année n : trafic à l'année n = trafic à l'année 0 x 1,025 n
Affecter le trafic entre 2 points consiste à répartir les courants de circulation sur les itinéraires parallèles (et concurrents entre ces deux points). Dans le cas d'itinéraires existants entre 2 villes par exemple, l'affectation permet de reconstituer la situation actuelle et de caler le modèle d'affectation utilisé. Cette méthode est surtout efficace pour un tracé neuf doublant un ou plusieurs itinéraire existants. Elle offrira l'occasion d'évaluer l'intérêt de l'aménagement selon les variantes de tracé ainsi que les types et le nombre de raccordements avec le réseau routier existant.
En matière d'affectation, on se limite au seul mode de transport routier. La répartition entre les différents modes de transport fait l'objet d'autres règles et d'autres modèles. L'affectation prend en compte une dimension économique : chaque itinéraire est évalué en fonction du coût pour l'usager. Une règle définit le lien entre coût et trafic:
Ainsi, un faible écart sur les coûts de circulation se traduit par une forte répercussion sur les trafics. En fait, si l'écart de trafic est important, l'itinéraire le plus chargé risque de devenir le moins attractif au profit de l'itinéraire le moins chargé. Il y a lieu de suivre l'évolution des trafics de manière itérative. Le modèle s'équilibre à terme. Cette modélisation est utilisée pour les études économiques liées à la construction d'une infrastructure routière.
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