Aujourd’hui, les planificateurs du réseau routier ont besoin d’outils de pointe pour faire face aux défis du secteur du transport qui a connu et continue de connaître une évolution rapide avec l’avènement des STI. Résoudre les problèmes liés à la congestion routière est devenu un enjeu de première im-portance. Malgré un usage fréquent de ce terme, la congestion automobile n’est, bien que comprise, jamais formellement définie6. Les ingénieurs du trafic définissent la congestion comme un rapport entre la vitesse et le débit. Cette définition ne satisfait ni les économistes, ni les géographes, ni les
6Grant-Muller et Laird, 2006, p. 22
1.5 La congestion dans le trafic routier
aménageurs. L’étude de la congestion de la circulation est traditionnellement effectuée par deux types de spécialistes. Tout d’abord, les ingénieurs du trafic mesurent la congestion sur le réseau. Puis les économistes calculent le coût de la congestion sur le réseau, afin de justifier, le plus souvent, la réali-sation de coûteuses infrastructures7ou la mise en place de péages.
Les ingénieurs du trafic définissent la congestion du trafic comme un phénomène qui survient lorsque la demande (nombre de véhicules qui cherchent à utiliser une infrastructure donnée) est supérieure à la capacité de cette infrastructure (offre); si la demande excède la capacité, alors des véhicules sont ralentis à l’entrée de l’infrastructure, formant ainsi un bouchon. Ces véhicules ex-cédentaires seront à chaque instant plus nombreux qu’à l’instant précédent. Comme chaque véhicule occupe une certaine longueur de voie, la longueur de la file d’attente ne fera que croître en proportion du nombre de véhicules présents dans cette file d’attente.8
5.1 La congestion selon le diagramme fondamental de la circulation
Il existe deux états de la circulation. Lorsque la demande est inférieure à la capacité de l’infrastructure, le trafic est fluide. Lorsque la demande excède la capacité de l’infrastructure, le trafic est conges-tionné. Le diagramme fondamental de la circulation 9formalise ces deux régimes de la circulation, en liant trois variables de mesure de la circulation : le débit,la concentrationetla vitesse du flot. Le débit correspond aunombre de véhicules passant pendant une période de temps donnée en un point. Il est mesuré en véhicules par unité de temps (véhicules par heure ou véhicules par jour). La concentration, ou densité, désigne lenombre de véhicules présents à un instant sur une longueur de route donnée. La concentration est exprimée en véhicules par unité de longueur (véhicules par kilomètre). Enfin la vitesse du flot est lavitesse moyenne des véhicules présents à un instant sur une longueur de route donnée(kilomètre par heure). Le diagramme fondamental de la circulation permet de représenter de trois manières possibles l’état du trafic: lier le débit à la concentration(a), la vitesse du flot au débit(b) etla vitesse du flot à la concentration(c).
7Dron et Cohen de Lara, 2000, p. 31
8Buisson et Lesort, 2010, p. 9
9Haight, 1963 ; Cohen, 1990 ; TRB, 2001
1.5 La congestion dans le trafic routier
Figure 1.1–Courbe liant le débit à la con-centration
Figure 1.2–Courbe liant la vitesse au débit
Figure 1.3 – Courbe liant la vitesse à la concentration
Nous expliquons le phénomène de congestion à travers la représentationdébit-concentrationdu di-agramme fondamental de la circulation. Lorsqu’il y a peu de véhicules sur la route (concentration faible), nous supposons que le débit qui passe en un point augmente. Plus les véhicules sont nom-breux sur un segment de voie situé en amont d’un point donné (concentration), plus ils sont nomnom-breux à passer dans les minutes suivantes en ce point (débit). Cela est possible jusqu’à ce que le débit at-teigne la capacité de la voie. À ce moment-là, il y a une contrainte qui s’oppose à l’écoulement libre des véhicules. C’est le point critique à partir duquel apparaît la congestion. Au-delà du point critique, plus la concentration augmente, plus le débit passant en un point diminue.
5.2 L’approche générale
Traditionnellement, les embouteillages se forment lorsque la quantité de trafic subi par une route approche la capacité de cette route, ou la dépasse. Cette hausse de trafic est souvent constatée aux heures de pointes. La capacité de la route peut également, par exemple, être revue à la baisse si des accidents ou des obstacles matériels s’y trouvent. Enfin, le comportement individualiste des conducteurs mène souvent à des ralentissements. Si un véhicule appartenant à une file ralentit ou n’a pas une vitesse constante, des perturbations sont créées et peuvent se propager de véhicule en véhicule, pour finalement ralentir l’ensemble de la file. [13]. Cet effet est habituellement appelé effet accordéon. Les embouteillages et leurs formations sont décrits en différents niveaux d’états de trafic par la littérature. La figure suivante présente les états de la performance du trafic, orientés autour du mécanisme de formation des files de véhicules. Lorsque la demande en trafic sur une intersection est nettement inférieure à la capacité de cette intersection (c.-à-d., le débit qu’une intersection est capable d’absorber), aucune file ne se forme lorsqu’un feu vert passe au rouge. Elle est alors décrite comme étantnon-saturéeousous-saturée.
1.5 La congestion dans le trafic routier
Dans le cas où la demande approche ou dépasse la capacité de l’intersection, des files se forment et il reste des véhicules à l’issue d’un feu vert. Dans ce cas, un embouteillage se forme localement. Ce cas de figure est décrit comme étantsaturé . Lorsque la file qui se forme reste constante au cours du temps, on parle desaturation stable. Lorsque cette file a tendance à augmenter progressivement, on parle desaturation instable. Dans les cas où le trafic est supérieur à la capacité d’accueil d’une direction entrante, cette dernière a tendance à se remplir rapidement au fil des cycles, jusqu’à être totalement pleine et bloquer totalement les arrivées venant de l’intersection voisine commune à cette direction. Les effets provoqués par le délai d’attente ne sont alors plus locaux. Dans le cas où l’encombrement d’une intersection influe sur les intersections lui envoyant des véhicules, on parle de spillback(ou déversement-retour). Ce type de scénario est qualifié de sursaturé. Aucune solution de contrôle efficace n’existe pour ce type de cas, toutes faisant office de moyen de prévention. À ce moment, l’embouteillage formé a tendance à s’étendre, depuis une ou plusieurs intersections jusqu’à potentiellement bloquer temporairement toute ou partie d’une artère principale ou d’un réseau de plusieurs routes, créant unefermeture, comme représenté sur la figure 1.4.
Figure 1.4–Les différents états de trafic.
Figure 1.5–Blocage du réseau routier, aucune place n’est libre entre les deux intersections
1.5 La congestion dans le trafic routier
Conclusion
Au cours de ce chapitre, nous avons présenté les systèmes de gestion du trafic routier de façon générale. Nous avons classifié en catégories les différents systèmes de gestion du trafic. Nous avons également présenté les enjeux que relèvent ces systèmes. Dans le chapitre suivant, nous présentons les systèmes RFID et nous montrons comment ils peuvent sont utilisés dans le trafic routier.
Chapitre