UNE STRATEGIE D’EXPLOITATION AUX EFFETS PROMETTEURS
Jacques Nouvier 07-01-2008
UN PEU D’HISTOIRE
Les premiers systèmes de régulation d’accès apparaissent aux Etats-Unis au début des années 60 : aux premières expérimentations de Détroit en 1963, succèdent les premières mises en service opérationnelles à Chicago, Los Angeles, puis à Minneapolis en 1970. Le site de Minneapolis possède aujourd’hui l’un des systèmes de régulation d’accès les plus connus au monde : un réseau d’environ 500 km comportant près de 500 accès régulés par des feux fonctionnant soit de manière isolée par plans de feu fixe, soit connectés au système centralisé qui commande les paramètres de régulation. A terme, l’ensemble des autoroutes de Minneapolis devraient être régulées et tous les feux isolés raccordés au système central. Il faut cependant signaler que, suite à une décision de justice, la régulation d’accès a été provisoirement arrêtée il y a quelques années. Cette décision a permis de réaliser une importante étude « après/ avant », qui a montré de manière indiscutable les avantages de la régulation, qui a ainsi pu repartir, sur des bases légèrement modifiées.
De nombreuses autres villes américaines ont mis en place des systèmes de régulation d’accès ; parmi elles citons notamment Denver, New York, Portland, Phoenix, San Diego et Seattle.
En Europe, le développement de la régulation d’accès est plus tardif. En 1986, en Grande Bretagne, un accès est régulé sur l’autoroute M6 : la régulation est progressivement étendue à six accès. Actuellement, seules les villes de Birmingham et Southampton sont équipées de régulation d’accès.
Aux Pays-Bas, les ingénieurs commencent à s’intéresser à ce concept en 1989 lors d’une expérimentation sur A10 WEST près d’Amsterdam. La mise en place de 4 accès en 1994 et l’existence aujourd’hui de plus de 20 accès régulés dans ce pays montrent que cet intérêt ne s’est pas démenti. Les Pays Bas ont notamment développé un concept de voie d’évitement pour les transports collectifs utilisant les bretelles régulées.
Depuis peu, plusieurs autres sites ont mis en place des systèmes de régulation d’accès : Glasgow en Ecosse, Essen en Allemagne, Louvain en Belgique et d’autres sites sont à l’étude en Italie, en Grande-Bretagne, en Suisse et en Espagne.
En Suisse, on s’est également lancé dans le « dosage d’accès », avec notamment des innovations intéressantes : allongement de la zone de stockage grâce à un stockage sur la voie d’accélération, réflexion sur les conditions de déclenchement (brutal, ou au contraire, progressif).
De tous les pays d’Europe, c’est paradoxalement en France que l’on trouve les expériences les plus anciennes et les plus conséquentes en la matière. Les tous premiers essais remontent en fait à 1967, sur l’autoroute A13, mais il faut attendre les années 70 pour assister aux premières vraies expériences menées tout d’abord sur A1 en 1975, avec cinq accès contrôlés. Une quarantaine d’accès sur A1, A3 et A6 sont ensuite régulés par feux fixes dans le cadre d’une opération baptisée les matins d’Ile de France, mise en place en 1978, qui comme son nom l’indique visait à s’attaquer aux problèmes de congestion récurrente de l’heure de pointe du matin sur ces axes. Ces premières expériences seront suivies par l’opération retours de week-ends sur A6 en 1982 et par plusieurs études menées en 1988 et 1992 par l’INRETS sur le boulevard périphérique (B.P.) avec la ville de Paris dont les résultats s’avéreront positifs. Un grand nombre d’accès au boulevard périphérique sont par la suite aménagés physiquement à l’aide de balises afin de créer une régulation d’accès statique. Par la suite les expériences de régulation d’accès sur le terrain s’interrompent pendant plusieurs années.
LES EFFETS DE LA REGULATION D’ACCES
La régulation d’accès a pourtant des répercussions importantes sur les conditions de circulation sur les autoroutes urbaines ainsi que sur le réseau adjacent et l’absence d’étude synthétisant l’ensemble des effets de la régulation a encouragé le CERTU à réaliser un état de l’art sur le sujet [1].
Effets sur l’autoroute
Réduction des congestions
Ce rapport met en évidence une constante : la réduction des congestions sur autoroute. Celle-ci se traduit dans les faits par plusieurs observations : le maintien de la fluidité sur tout ou partie de la voie, le retard de l’apparition des congestions récurrentes et le retour plus rapide à la fluidité y compris lors de congestions créées par un incident. La cartographie des congestions relevées sur A10 WEST lors de l’expérimentation d’Amsterdam montre en effet que l’extension temporelle et spatiale des bouchons diminuent (les bouchons durent 2h05 et s’étendent 1,5 km en situation régulée contre 2h40 et 2,5 km en situation non régulée). L’étude menée par l’INRETS [2] sur trois accès du B.P. parisien, régulés par feu tricolores avec la stratégie ALINEA montre également une nette diminution des congestions récurrentes avec la suppression quasi totale des pics de congestion en situation régulée. L’étude conclut également à des gains significatifs lors des congestions dues aux incidents et accidents.
Amélioration du niveau de service
Les études existantes montrent qu’en maintenant la demande de sorte que le niveau de trafic se situe en deçà du seuil de saturation, la régulation d’accès améliore globalement le rendement de l’autoroute. Les études américaines menées parallèlement à la mise en place des systèmes cités auparavant mentionnent des gains non négligeables sur les débits écoulés en section courante de l’autoroute qui oscillent entre 15 et 25 %. A Minneapolis, les ingénieurs ont constaté une nette progression des débits écoulés : on passe de 1800 à 1900 véhicules par heure et par voie, à 2300 à 2400 véhicules par heure et par voie en situation régulée. En France, l’étude de l’INRETS montre une augmentation de la distance parcourue (véhicules-km) sur le tronçon régulé de 8%. Il semble également que la régulation d’accès diminue la variabilité des conditions de circulation comme on le verra un peu plus loin.
Un gain pour les usagers
Les utilisateurs de la régulation d’accès communiquent souvent des gains obtenus sur deux paramètres liés, qui affectent directement l’usager : la vitesse moyenne et le temps de parcours. Les études américaines font état d’augmentations de la vitesse moyenne s’échelonnant entre 15 et 35 % ; l’INRETS mentionne une amélioration de 22% de la vitesse moyenne sur le tronçon régulé du B.P. L’expérience d’Amsterdam fait apparaître un gain particulièrement intéressant de 19% sur des temps de parcours moyens calculés en prenant en compte les trajets des automobilistes sur la bretelle et sur l’autoroute.
Les effets sur la sécurité
De nombreuses publications américaines traitent de l’effet de la régulation d’accès sur la sécurité : à Minneapolis, on estime à 1200 le nombre d’accidents évités chaque année grâce au système en place. Il n’existe pas à notre connaissance d’études provenant d’autres régions du monde qui confirment ou infirment ces résultats, qui restent donc en l’état difficilement transposables. S’il est hasardeux de se risquer à des prédictions en matière de sécurité, on s’attend pourtant intuitivement à ce que la régulation d’accès, en limitant les congestions, en apaisant le trafic et en facilitant les insertions des véhicules (notamment pour le goutte à goutte) ait un effet bénéfique sur la sécurité.
Effets sur le réseau secondaire
Les effets de la régulation d’accès sur les autoroutes urbaines sont sans conteste significativement positifs, cependant le seul objectif d’amélioration de la fluidité au profit des usagers de ce réseau pourrait conduire, s’il n’était pas maîtrisé, à l’engorgement du réseau secondaire ou de surface, qui ne pourrait pas accepter des reports importants de trafic local. Il s’agirait là d’une divergence marquée entre les objectifs des différents exploitants. Il est donc essentiel que les stratégies de régulation d’accès prennent non seulement en compte l’autoroute mais également le réseau secondaire associé : on parle alors de régulation de corridor. Il nous semble que pour assurer un fonctionnement optimal de ce type de systèmes, il serait très profitable de développer une réelle coordination entre gestionnaires et de coordonner les feux présents sur les bretelles d’accès avec les feux des carrefours urbains proches, voire de mettre en place une information et un jalonnement dynamique sur le réseau associé destiné à l’usager, comme cela se fait déjà depuis longtemps aux Etats-Unis (où, il est vrai, les temps d’attente admis sur bretelle sont nettement plus importants qu’en Europe).
Effets induits sur la voirie parallèle
L’un des résultats les plus inattendus de l’étude INRETS [2] concerne justement les effets observés sur les boulevards des Maréchaux, parallèles au B.P. sur lesquels on retrouve les mêmes tendances : augmentation de la distance parcourue de 4.2%, diminution du temps passé et augmentation de la vitesse moyenne de 16%. Ces résultats indiquent que les améliorations constatées sur l’axe régulé ont induit des gains de même nature sur le réseau parallèle considéré, impliquant ainsi une amélioration globale au niveau du corridor.
Augmentation des temps d’attente aux accès et allongement des files d’attente
La régulation du débit sur les bretelles ne peut s’opérer qu’en imposant un temps d’attente supplémentaire aux usagers qui empruntent cette bretelle (d’après [2] le temps passé sur les radiales accédant au B.P. a augmenté de 8% en situation régulée). Cependant, le temps d’attente, qui doit évidemment être limité à des durées raisonnables au risque de décrédibiliser le système, est généralement compensé par le temps que l’usager gagnera sur l’autoroute : le cas d’Amsterdam démontre que l’usager peut être globalement gagnant. Il est cependant vrai que pour des trajets très courts (de l’ordre de quelques minutes), l’usager risque d’être pénalisé au profit des usagers dont le trajet sur autoroute est plus long.
L’augmentation des temps d’attente a tendance à entraîner un allongement des files d’attentes sur les bretelles d’accès qui doit être maîtrisé au risque de créer des effets néfastes sur le réseau secondaire en particulier aux abords des accès. C’est pourquoi la plupart des sites ont pris la précaution d’installer des dispositifs permettant de gérer le remontée de la file d’attente. Généralement basés sur des capteurs de trafic classiques (boucles électromagnétiques le plus souvent, des expériences sont actuellement tentées avec des capteurs vidéo), ces dispositifs permettent de suspendre temporairement la régulation lorsque la file d’attente devient trop contraignante.
Reports de trafic
La crainte principale qui prévaut lors de la mise en place de dispositifs de régulation d’accès est qu’une partie des usagers se reporte soit sur des accès non régulés, soit sur le réseau secondaire du fait de l’augmentation trop importante des temps d’attente aux accès. On constate en effet que la régulation d’accès a tendance à privilégier les trajets longs sur la voie rapide par rapport aux trajets courts (ou de « cabotage »), ce qui pourrait d’ailleurs correspondre à un choix d’exploitation. L’expérience d’Amsterdam a tenté de mesurer ces reports en comptabilisant le nombre de véhicules présents sur les accès. Il semble que des reports entre accès consécutifs se soient effectivement opérés cependant il n’y a pas eu de déperdition de trafic, au contraire : on a vu globalement plus d’usagers emprunter l’autoroute en situation régulée qu’en situation non régulée. Ceci étant, la plupart des études existantes correspondent à des évaluations limitées dans le temps, la question principale étant de connaître les effets à long terme de la régulation d’accès en matière de report. Il n’existe pas pour l’instant d’étude permettant d’analyser ces effets à long terme : il sera donc primordial à l’avenir de mesurer les reports éventuels, à court terme dans le cadre d’évaluations ponctuelles mais également à plus long terme.
LES RAISONS DES DIFFICULTES RENCONTREES EN FRANCE.
Compte tenu des effets que l’on vient de détailler, on est en droit de se demander pourquoi cette stratégie n’a pas connu le même développement en France qu’aux Etats-Unis par exemple. L’article [3] avance plusieurs raisons à cela : tous les systèmes fonctionnent en France de manière isolée, sans lien avec un système central et toujours sur horloge, ces systèmes ne sont donc pas adaptatifs. Il existe également d’après les auteurs un a priori défavorable vis-à-vis de ces dispositifs et un manque de volonté de modifier des dispositions réglementaires inadaptées et une signalisation française peu « pédagogique » comparée à celle utilisée aux USA (voir figure suivante).
Il est vrai qu’en France pendant longtemps, aucun système ne permettait de gérer en temps réel et de manière centralisée les dispositifs de régulation d’accès. Les réticences exprimées lors de la mise en place de ces systèmes sont de deux ordres. Il s’agit d’une part de craintes objectives liées aux problèmes de circulation aux abords des accès et d’autre part de craintes subjectives liées au caractère contre intuitif des gains de la régulation d’accès : l’usager risque de vivre un feu comme une contrainte supplémentaire à un endroit où il jouissait auparavant d’une liberté totale. Les difficultés objectives liées à la régulation d’accès peuvent être réglées grâce aux systèmes techniques que l’on a déjà présentés qui permettent d’assurer un fonctionnement en temps réel et d’éviter les remontées de files d’attente sur les bretelles. Le deuxième type de difficultés sera plutôt réglé par la nécessaire politique de communication qui doit accompagner toute mise en place de système innovant qui risque de perturber l’usager : les services locaux chargés de la mise en place de ces systèmes doivent donc être particulièrement attentif à la présentation des bénéfices globaux de l’opération. L’impression a priori négative de l’usager vis-à-vis de ce système peut d’ailleurs se modifier : on en effet vu des usagers se plaindre lors de pannes du système de régulation de l’autoroute A1.
S’il est également vrai que la réglementation française ne permet pas de tout faire, les refus opposés en France aux changements de la réglementation restent le plus souvent motivés par un souci de conserver une clarté et une cohérence avec l’existant. Aux Etats-Unis, selon les Etats, on utilise des feux tricolores ou bicolores pour l’écoulement au goutte à goutte, privilégiant une démarche pragmatique, alors que les textes en vigueur en France interdisent l’utilisation du feu tricolore pour le goutte à goutte (en effet les durées minimales de jaune fixe et de vert sont incompatibles avec le goutte à goutte). L’usage du signal bicolore (jaune clignotant et rouge) recommandé par la réglementation pose également des problèmes et fait craindre des réactions de l’usager notamment lors du premier passage au rouge. Il faut cependant signaler que les expériences faites à partir de 2002 à Bordeaux (qui ont nécessité des dérogations) devraient permettre une évolution de la réglementation (même si cela est toujours incomparablement plus long que ce qu’on imagine). Enfin des écoulements se faisant sur deux files comme aux Etats-Unis (photo précédente) ou aux Pays-Bas ne semblent pas encore d’actualité en France.
Une approche renouvelée depuis quelques années
On assiste depuis quelques années à des évolutions encourageantes sur le sujet. Le CERTU, après avoir fait le point sur les diverses méthodes existantes [3], a mis en place un groupe de travail avec la DSCR, l’INRETS et plusieurs exploitants afin de répondre aux questions qui demeurent en suspens. Les travaux de ce groupe ont permis de proposer des pistes en matière de réglementation, de régler des problèmes techniques et de préparer plusieurs expérimentations.
La première d’entre elles a eu lieu en 1999 en Ile de France. Le SIER a en effet remplacé son système de régulation d’accès sur A6, fonctionnant par plan de feux fixes en optant pour un fonctionnement adaptatif local pour lequel les débits autorisés sur les bretelles sont calculés avec la stratégie ALINEA. L’expérimentation a permis de comparer les gains apportés par ce système qui prend en compte les évolutions en temps réel du trafic, par rapport à une situation de référence sans régulation et à la situation régulée par plans de feux fixes. Les résultats (détaillés dans [4]) sont encourageants et confirment globalement les effets exposés plus haut : la stratégie adaptative agit efficacement sur les niveaux de congestion, en en limitant à la fois l’étendue spatiale et temporelle et apporte des gains notables en termes de temps de parcours sur l’autoroute. Les gains sur les temps de parcours avec ALINEA sont de l’ordre de 15 % (soit 3 minutes sur 19 minutes) sur la section autoroutière sur la période 6h-11h par rapport à la situation non régulée. Une analyse intéressante a également été faite sur les temps de parcours empruntant les bretelles qui montre que plus le trajet est long plus le bénéfice apporté par la stratégie adaptative est important et que des gains existent malgré les temps d’attente (limités au maximum à 2 minutes), sauf pour des trajets très courts où la perte de temps (au maximum 40 secondes sur 3 minutes) est toute relative. Enfin, le SIER a mis en évidence une diminution de la variabilité des conditions de circulation avec la stratégie adaptative : on observe en effet des écarts à la moyenne plus faible pour la vitesse et le temps de parcours avec ALINEA qu’avec les autres stratégies.
Lors d’une seconde étape, il est prévu d’évaluer sur A6 les effets d’une coordination entre les différents accès. On attend de ces stratégies qu’elles permettent d’intervenir plus rapidement en amont d’une perturbation et d’anticiper sur le développement des congestions (notamment en cas d’accident).
Comme indiqué ci-avant, les expériences de « goutte à goutte » conduites à Bordeaux en 2002 et 2003 sur deux entrées ont été satisfaisantes, et les résultats peuvent être synthétisés de la manière suivante [5] :
– Le temps « perdu » sur les bretelles est en moyenne de l’ordre de 35 secondes ; moins de 5 % des usagers ont subi une perte de temps supérieure à 120 secondes.
– Les performances des temps de parcours sur la rocade mesurés entre bretelles sont variables : sur le parcours 13-12 la performance globale n’est pas satisfaisante ; par contre sur le parcours 12-11 la variation des temps de parcours correspond à une variation de vitesse moyenne corrigée passant de l’ordre de 63 km/h pour la situation de référence à 77 km/h pour la situation régulée.
– Le gain en débit à l’heure de pointe du matin peut atteindre jusqu’à 4 % à l’amont de l’échangeur 14.
– Les infractions (franchissements de rouge) sont de l’ordre de 21% au niveau de l’échangeur 13 contre 10% pour le 12. Environ 72% des franchissements de rouge à l’échangeur 13 ont lieu dans la première seconde de rouge contre 56% pour le 12.
– Le pourcentage d’insertion illicite a globalement été réduit dans un rapport de 1 à 3.
– L’acceptabilité du système par les usagers est globalement satisfaisante.
– Le gain de temps sur la rocade est ressenti par 44% des personnes ayant une opinion.
– 53% des usagers estiment que la régulation d’accès améliore la sécurité des véhicules lors de l’insertion.
– Le mode de fonctionnement des feux tricolores avec jaune clignotant est bien accepté, très largement préféré aux feux traditionnels (vert, jaune et rouge) et assez largement aux feux bicolores (vert, rouge).
Il faut souligner que, après la phase expérimentale, il a été décidé de laisser en fonctionnement les installations de régulation d’accès à Bordeaux.
L’AVENIR
En France, un important programme de régulation d’accès est à l’étude en région parisienne. Environ 70 accès devraient être ainsi contrôlés. Des projets existent aussi dans d’autres villes, et notamment à Lyon. Par ailleurs, comme indiqué ci-avant, l’expérience de Bordeaux a été pérennisée. Un projet européen est d’autre part en cours de réalisation (Euramp).
A l’avenir, un point clé devra être exploré plus en détail : la communication. En effet, la bonne maîtrise d’une démarche explicative réellement pédagogique en direction des usagers et des élus conditionnera probablement le succès des futures opérations de régulation d’accès. Les responsables l’avaient d’ailleurs bien compris dès les premières expériences sur A6, à la fin des années 70 (figure suivante) et communiquaient auprès des usagers :
Aujourd’hui, à côté des éléments existants, dont la vidéo [6]] qui permet d’expliquer simplement les concepts liés à la régulation d’accès, se développent de nouveaux outils : les logiciels de simulation. Ces outils pédagogiques d’aide à la décision peuvent également servir aux ingénieurs à déterminer le scénario optimal avant la mise en place effective sur le terrain. Si l’on en juge par l’utilisation qui en est faite aux Etats-Unis, ces outils devraient connaître une progression dans leur utilisation, pour la régulation d’accès et pour la gestion du trafic en général.
A noter aussi l’existence de guides récents [7], ainsi que d’outils pédagogiques [8], [9], édités par le CERTU.
Il serait souhaitable, dans l’avenir d’essayer de coupler la régulation des vitesses et la régulation d’accès sur les mêmes sections d’autoroute.
Un autre point devrait être examiné en détail : comment concevoir des infrastructures en pensant directement à la régulation d’accès ? Par exemple, on pourrait dessiner de manière un peu différente les rampes d’accès, prévoir un « by-pass » pour les bus (cela se pratique couramment aux Pays Bas, par exemple, comme on l’a vu), etc.
On pourrait aussi, en s’inspirant de ce qui a été testé en 2004 à Grenoble, réfléchir à des systèmes de priorités d’accès en sortie pour les transports collectifs.
Tout cela marque donc d’importantes pistes de progrès possibles.
CONCLUSION
Incontestablement, la régulation d’accès gagne du terrain en Europe. Peut-être parce que les responsables du trafic se sont enfin rendus compte que la régulation d’accès est une des rares applications à être en même temps favorable à la fluidité, à la sécurité, et au confort des usagers. A noter qu’un projet européen, EURAMP, a été lancé ; il permettra en particulier un très large échange d’informations.
Par ailleurs, la France est l’Allemagne ont travaillé ensemble dans le projet IRAMES, qui s’inscrit lui-même dans le cadre de la coopération DEUFRAKO.
En ce qui concerne la France, il convient de faire évoluer la réglementation en matière de feux tricolores.
De plus, les efforts faits pour amener les diverses autorités en charge du trafic à s’entendre sur des objectifs communs devraient amener à une meilleure compréhension de la régulation d’accès [10].
Il conviendra enfin de réfléchir à la prise en compte dès la construction de nouvelles infrastructures de la possibilité d’avoir recours à la régulation d’accès.
[1] Rapport d’études CERTU : Régulation des accès - Un outil pour l’exploitation des voies rapides urbaines, Décembre 1997.
[2] Rapport INRETS - Evaluation de l’impact du contrôle d’accès sur le corridor périphérique, Mars 1993.
[3] TEC n° 137- juillet- août 1996 : Les contrôles d’accès dans SIRIUS, Orselli- Fribourg.
[4] Rapport DREIF/SIER : Expérimentation de régulation d’accès sur l’autoroute A6 – Septembre 1999.
[5] Rapports ZELT sur la régulation d’accès, 2003.
[6] [La régulation d’accès, l’exemple bordelais, vidéo éditée par le CERTU, 2004 (VHS ou DVD).
[7] Guides « régulation d’accès », CERTU, 2004 et 2006.
[8] La régulation d’accès à Bordeaux : plaquette CERTU, 2004.
[9] La régulation d’accès. Cédérom pédagogique, CERTU, 2004.
[10] « Les stratégies de régulation des VRU », par OLIVERO P., NOUVIER J, et CAUBET C. (paru en 2004 dans le cadre d’un groupe de travail piloté par Jean-Noël Chapulut, CGPC).
