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Projet RADARR

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Compte-rendu des expérimentations

menées sur le site n°2.1

Guingamp – Bourbriac, RD 8

Département des Côtes d’Armor

(7 – 25 Janvier 2008)

Date : 26 Juin 2008 Version : 1.1 Partenaires : CETE Normandie-Centre, LASMEA, LCPC, LRPC St

Brieuc

Auteurs : Fabien MENANT Yann GOYAT

Thème : RADARR Diffusion : Partenaires SARI Financement : DSCR - Direction de la Sécurité et de la Circulation

Routières

Responsable : Yann GOYAT

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TABLE DES MATIERES

1 INTRODUCTION 4

2 PRESENTATION DU SITE EXPERIMENTAL 4

2.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE 4 2.2 FACTEURS DE DANGEROSITE DU SITE EXPERIMENTAL 5 2.3 SIGNALISATION EXISTANTE ET EQUIPEMENTS DE SECURITE 5

3 INSTRUMENTATION DU SITE EXPERIMENTAL 6

3.1 DESCRIPTION DES SYSTEMES DE MESURES PONCTUELS 6 3.2 DESCRIPTION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L’ODT OPTIQUE 7 3.3 DISPOSITION DES SYSTEMES BORD DE VOIE SUR LE SITE EXPERIMENTAL 10

4 INFORMATIONS GENERALES SUR LE TRAFIC 11

4.1 INFORMATIONS SUR LE NOMBRE DE PASSAGES , LE TRAFIC POIDS LOURDS ET LES VEHICULES ISOLES 11 4.1.1 NOMBRE DE PASSAGES 11 4.1.2 TRAFIC PL 11 4.1.3 VEHICULES ISOLES 11 4.2 INFORMATIONS SUR LA REPARTITION HEBDOMADAIRE DU TRAF IC 11

5 RELATION ENTRE LES VITESSES PRATIQUEES ET LE TRAFIC 12

6 ANALYSE DES VITESSES PRATIQUEES AUX ABORDS DU VIRAG E 13

6.1 PROFIL DES VITESSES MOYENNES PRATIQUEES 13 6.2 ANALYSE DETAILLEE DES VITESSES MESUREES PAR LES BOUC LES SIREDO 14

7 ANALYSE DES VITESSES PRATIQUEES DANS LE VIRAGE 17

8 VITESSE SECURITAIRE ET VITESSE EN LIMITE DE CONFORT DANS LE VIRAGE (EXPLOITATION DES MESURES DU VEHICULE INSTRUMENTE DU LCPC) 18

8.1 CALCUL D ’UNE VITESSE SECURITAIRE 18 8.2 RELATION VITESSE / ACCELERATION TRANSVERSALE DANS LE VIRAGE EXPERIMEN TAL (MESURES DU VEHICULE INSTRUMENTE LCPC 406) 20 8.3 CONCLUSION SUR L ’UTILISATION DES DEUX METHODES 20

9 SYNTHESE SUR LES VITESSES PRATIQUEES SUR LE SITE D’ EXPERIMENTATIONS 21

10 ANALYSE DES TRAJECTOIRES PAR L’ODT OPTIQUE 22

10.1 REPARTITION DES VEHICULES EN FONCTION DE LEUR POSITI ON SUR LA VOIE DE CIRCULATION 22 10.2 RELATION ENTRE LES POSITIONS ET LES VITESSES PRATIQU EES DANS LE VIRAGE 24

11 SYNTHESE ET REFLEXION SUR L’AMELIORATION DE LA SECU RITE DES USAGERS POUR LE FRANCHISSEMENT DU VIRAGE 26

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REFERENCES 27

TABLE DES ILLUSTRATIONS

Figure 1 : Situation du site expérimental n°2.1 4

Figure 2 : Photographies de l’ODT optique 7

Figure 3 : Schéma décrivant les zones d’observation des différents capteurs de l’ODT 8

Figure 4 : Interface du logiciel de calcul des traj ectoires SAVe-VIRAGE 9

Figure 5 : Définition des catégories de position po ur chaque véhicule 9

Figure 6 : Vue aérienne du site expérimental et dis position des capteurs 10

Figure 7 : Vitesses pratiquées en fonction de l'hor aire et du trafic lors d’une journée

d'expérimentations 12

Figure 8 : Vitesses moyennes pratiquées dans le vir age expérimental 13

Figure 9 : Distributions des vitesses enregistrées par les postes de mesures Siredo 15

Figure 10 : Distribution des vitesses mesurées par l'ODT optique dans le virage 17

Figure 11 : Détermination de la vitesse sécuritaire 19

Figure 12 : Accélération transversale en fonction d e la vitesse de passage dans le virage 20

Figure 13 : Vitesses spécifiques superposées à la d istribution des vitesses pratiquées au

centre du virage (Mesures ODT optique) 21

Figure 14 : Représentation des trajectoires dans la partie centrale du virage 22

Figure 15 : Répartition des trajectoires des véhicu les par catégories de positions 23

Figure 16 : Profils des vitesses moyennes associées aux catégories de positions 24

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1 Introduction

Du 7 au 27 janvier 2008, le site d’essais n°2.1 (RD 8, itinéraire Guingamp => Bourbriac, virage à droite) [1] a été instrumenté à l’aide des différents systèmes de mesures disposés en bord de voie. Il est le dernier des trois sites identifiés dans le projet RADARR et a bénéficié des améliorations technologiques effectuées sur l’Observatoire De Trajectoires optique grâce notamment aux expérimentations menées sur les sites précédents (sites n° 5.3 et 4.3). L’objectif des essais réalisés sur le site n°2.1 es t de mesurer les trajectoires des véhicules légers par l’utilisation conjointe de l’ODT optique et des boucles électromagnétiques puis, dans un second temps, d’établir un diagnostic concernant la dangerosité des comportements des usagers dans le virage. Ce rapport présente donc les résultats issus des mesures de l’ODT optique et des boucles électromagnétiques. Après une présentation des facteurs de dangerosité du site expérimental liés aux caractéristiques de l’infrastructure, nous décrivons succinctement les systèmes de mesures utilisés ainsi que leurs implantations dans la section étudiée. Ensuite, nous développons de manière détaillée l’étude consacrée aux vitesses pratiquées dans la section d’approche et dans le virage proprement dit. Dans ce contexte, nous exposons plusieurs méthodes permettant le calcul d’un intervalle de vitesses jugées sécuritaires. Les vitesses pratiquées par les usagers peuvent alors être comparées avec cette gamme de vitesses sécuritaires. La dernière partie est dédiée à l’analyse des trajectoires des véhicules dans le virage. En premier lieu, seules les positions des véhicules sur la voie de circulation sont déterminées et analysées. Par la suite, nous complétons cette partie par une étude portant sur la relation positions / vitesses dans le virage. Dans la conclusion, nous tentons de décrire et de synthétiser les comportements des automobilistes dans le virage en recoupant toutes les remarques formulées dans les parties précédentes. Nous proposons également quelques solutions afin d’améliorer la sécurité des usagers lors du franchissement de ce virage.

2 Présentation du site expérimental

2.1 Situation géographique

Les expérimentations ont été effectuées sur le site n°2, virage n°1 (Figure n°1) . Ce site est situé sur la RD8 dans le sens Guingamp => Bourbriac (virage à droite), proche du PR 2.

Figure 1 : Situation du site expérimental n°2.1

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2.2 Facteurs de dangerosité du site expérimental

Ce virage à droite présente des caractéristiques géométriques et de surface de chaussée correctes : • dévers maximum = 8%, • rayon minimum de virage = 82 m, • coefficient HS = 0.8, • coefficient CFT = 0.54. La vitesse réglementaire est de 90km/h. Les données fournies par le véhicule VANI (Véhicule d’ANalyse d’Itinéraires) du CETE Rhône-Alpes font ressortir quelques particularités contribuant à la dangerosité du virage : � Virage présentant une longueur d’introduction trop longue et précédée d’une section facile ; � Virage présentant un changement de direction important (∆cap > 36°) ; � Courbe de rayon inférieur à 150m précédée d’une section facile ; � Virage nécessitant une forte adaptation de la vitesse ; Tous ces éléments permettent de définir un indice d'alerte assez élevé permettant de qualifier ce virage de dangereux [2]. D’autre part, ce site est situé dans une zone présentant un relief assez accidenté qui réduit d’une part la visibilité du tracé et d’autre part la visibilité des usagers entre eux.

2.3 Signalisation existante et équipements de sécur ité Les équipements de signalisation et de sécurité implantés sur le site n° 2.1 sont les suivants :

• glissière de sécurité des 2 côtés du virage

• ligne blanche centrale continue pour les automobilistes évoluant dans le sens d’étude (Guingamp => Bourbriac), et ligne pointillée pour les automobilistes venant dans le sens inverse

• panneau de danger virage à droite • balises de virages J1 et balises J4 tri-chevrons

Remarque : pour la section de ligne droite située après le virage expérimental, la vitesse est limitée à 50 km/h (panneau de signalisation placé à environ 50 m de la fin du virage).

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3 Instrumentation du site expérimental Le site n°2.1 a été instrumenté à l’aide des différ ents systèmes de mesures disposés en bord de voie. Au total, 5 systèmes ont effectué des mesures ponctuelles (boucles électromagnétiques et radar) tandis que l’ODT optique a réalisé des mesures en continu sur une section d’environ 100m. Dans les paragraphes suivants, nous présentons succinctement les systèmes utilisés ainsi que leurs dispositions sur le site.

3.1 Description des systèmes de mesures ponctuels

Lors de ces expériences, 5 systèmes bord de voie réalisant des mesures ponctuelles ont été disposés sur le site. Il s’agit de 4 boucles électromagnétiques SIREDO et d’1 radar. Le tableau ci-dessous résume le principe et les paramètres mesurés par ces systèmes :

Nom Provenance Photo du système Principe Paramètres mesurés

Boucles SIREDO CETE

Normandie-Centre

Boucles constituées d’un fil conducteur enroulé sur 3 spires. Le courant induit au passage d’une masse métallique

permet la détection du véhicule.

� heure de passage � vitesse du véhicule � longueur du véhicule

Radar LCPC (ESAR)

Les radars utilisés reposent sur la technologie à hyperfréquences (effet

Doppler).

� heure de passage � vitesse du véhicule � longueur du véhicule

Tableau 1 : Description des systèmes de mesures pon ctuels placés en bord de voie

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3.2 Description et principe de fonctionnement de l’ ODT optique

■ Description succincte de l’ODT optique L’Observatoire de Trajectoires optique est composé des éléments suivants : • 1 dispositif vidéo (2 caméras vidéos couleurs équipés chacune d’un iris automatisé) • 1 télémètre laser à balayage • 1 système de détection de passages de véhicules (3 paires de cellules photo-électriques), • 1 équipement informatique pour l’acquisition et le stockage des données. Le système est alimenté par une source de courant mise à disposition par EDF1. Il réalise principalement des mesures portant sur les paramètres suivants : ▪ traces (positions), ▪ vitesses, ▪ dimensions des véhicules (largeur et longueur). Les photographies suivantes montrent l’ODT optique installé sur un site routier (Figure n°2).

Figure 2 : Photographies de l’ODT optique

1 Lors des expérimentations menées sur le site n°2.1, l’OdT était alimenté par un groupe électrogène.

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■ Principe de fonctionnement de l’ODT optique Le système de détection de véhicules est positionné à environ 70 m du centre du virage. Il est relié de façon filaire à la station informatique. Une analyse en temps réel des signaux émis lors des coupures des faisceaux permet d’identifier le type de véhicule en approche. La décision de débuter l’enregistrement est uniquement prise lorsqu’il s’agit d’un véhicule léger circulant dans le sens de mesure (Guingamp => Bourbriac). Le dispositif vidéo est placé au sommet d’un mât télescopique d’une hauteur de 6 m, il est orienté de manière à voir artificiellement les zones amont (champ arrivée) et aval (champ fuite) du virage sur une distance proche de 50 m. Le dispositif vidéo est associé à un télémètre laser à balayage plan. Ce dernier effectue, en 26 ms, des tirs sur 180° avec un pas de 0.5°. Sa portée ef ficace est de 30 m environ. L’utilisation du télémètre permet d’obtenir des données dans la partie centrale du virage ainsi que dans les champs de vision des caméras. Il possède également l’avantage d’effectuer des mesures pendant la nuit lorsque les caméras ne peuvent plus être utilisées. L’ensemble des données est sauvegardé et stocké dans des disques durs de grande capacité (possibilité d’y stocker environ 4 jours de mesures). La figure suivante (Figure n°3) schématise la répartition des zones de vision par les différents capteurs.

Figure 3 : Schéma décrivant les zones d’ob servation des différents capteurs de l’ODT

Les données recueillies sont ensuite dépouillées et traitées par les agents du LCPC. Le calcul des trajectoires est effectué par le logiciel SAVe-VIRAGE [3] développé par le LCPC et le LASMEA (Figure n°4) .

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Figure 4 : Interface du logiciel de calcul des traj ectoires SAVe-VIRAGE

Le logiciel de suivi permet de déterminer les trajectoires des VL et de les classer selon 7 catégories de positions transversales (inter-distances entre la ligne médiane et la ligne de rive droite) (Figure n°5) .

Figure 5 : Définition des catégories de position po ur chaque véhicule Par convention, le véhicule est en position n°6 qua nd son centre est positionné sur la ligne médiane. S’il s’écarte vers la droite, la distance par rapport à la ligne médiane est comptée positivement et à l’inverse, elle est comptée négativement si le véhicule s’écarte vers la gauche.

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3.3 Disposition des systèmes bord de voie sur le si te expérimental

Les différents systèmes de mesures ont été positionnés dans des secteurs du site liés à l’abordage, au franchissement et à la sortie du virage. Les emplacements des capteurs sur le site n°2.1 sont représentés sur la Figure n°6 ci-dessous.

Figure 6 : Vue aérienne du site expérimental et dis position des capteurs Les systèmes bord de voie permettent d’obtenir les informations suivantes :

- les boucles électromagnétiques BS1, BS2 et BS3 fournissent les vitesses d’approche avant le franchissement du virage. Ces boucles sont espacées les unes des autres de 100 m environ.

- l’ODT optique (caméras + télémètre) et le radar délivrent la position et la vitesse du véhicule dans le virage ;

- la boucle BS4 retourne la vitesse correspondant à la reprise d’accélération vers la fin du virage.

Les systèmes de mesures SIREDO ont été implantés avant la période d’expérimentations proprement dite et sont restés en fonctionnement après. Cette procédure permet de disposer d’une quantité importante de relevés de vitesses et laisse la possibilité d’établir une comparaison avec les vitesses pratiquées durant la mise en place de l’observatoire optique de trajectoires.

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4 Informations générales sur le trafic

4.1 Informations sur le nombre de passages, le traf ic poids lourds et les véhicules isolés

4.1.1 Nombre de passages En se basant sur les relevés de la boucle SIREDO n°3, placée en amont du virage, pour

une période de 17 jours (du mercredi 9 janvier au vendredi 25 janvier), nous avons comptabilisé 24919 passages de véhicules de tous genres (soit environ 1465 véhicules / jour).

4.1.2 Trafic PL Le nombre de poids lourds est obtenu en réalisant un tri à partir des longueurs de véhicules

enregistrées. Celui-ci représente environ 6% du nombre total de passages enregistrés pendant les expérimentations.

4.1.3 Véhicules isolés Pour étudier le comportement des automobilistes lors du franchissement du virage, il est

important de déterminer le nombre de véhicules dits « isolés2 ». On estime qu’un véhicule est isolé si le temps qui le sépare du véhicule précédent est supérieur à 5 secondes. On considère alors que l’automobiliste n’est pas contraint d’adapter sa conduite en fonction du véhicule qui le précède. Ce tri est effectué à partir de l’horodatage des mesures. On estime ainsi la proportion de véhicules isolés à environ 68% du nombre total de VL enregistrées (soit 17000 véhicules).

4.2 Informations sur la répartition hebdomadaire du trafic

Le nombre de passages / jour pour les véhicules isolés et pour une période d’une semaine est décrit dans le tableau ci-dessous (données boucle siredo n°3).

Jour (de 0h à 23h59) nombre % du trafic de la semaine Lundi 14 janvier 1382 14 Mardi 15 janvier 1342 14

Mercredi 16 janvier 1388 14 Jeudi 17 janvier 1452 15

Vendredi 18 janvier 1629 17 Samedi 19 janvier 1344 14

Dimanche 20 janvier 1065 11

Tableau 2 : Répartition du nombre de passages pour une durée de 7 jours Ce relevé indique que la journée la plus circulée est le vendredi (17% du trafic hebdomadaire) alors que la journée la moins circulée est le dimanche (11% du trafic hebdomadaire). Pour le reste des jours, le trafic est réparti de manière homogène.

2 Un véhicule est dit isolé s’il peut réaliser une trajectoire qui correspond à une trajectoire cible visée par le conducteur. Dans ce cas,

tous les états instantanés de la trajectoire ne sont pas affectés par la présence d’autres véhicules [4].

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5 Relation entre les vitesses pratiquées et le traf ic

Ce paragraphe a pour objectif d’associer les notions de trafic et d’heures de passages aux

vitesses des usagers dans le virage. Pour cela, nous allons étudier le cas de la journée du mardi 22 Janvier 2008 (Figure n°7) sachant que les observations formulées sont également applicables aux autres jours de la semaine. Cette étude porte sur les véhicules isolés.

Figure 7 : Vitesses pratiquées en fonction de l'hor aire et du trafic lors d’une journée d'expérimentat ions L’histogramme permet de distinguer plusieurs tendances auxquelles nous pouvons associer des évènements de la vie quotidienne. Ces tendances sont décrites dans le tableau ci-dessous :

Tendance du trafic Chiffrage Evènement lié ? Faible entre 0h et 7h - moins de 20 véh/h

- pas de véhicule entre 2 et 3h

Nette augmentation entre 7h et 9h

≈ 100 véhicules entre 8 et 9h premier déplacement domicile => travail

Trafic quasi-continu entre 9h et 12h

- ≈ 70 véhicules entre 9 et 10h - ≈ 90 véhicules entre 10 et 11h - ≈ 80 véhicules entre 11 et 12h

- déplacements domicile => travail - déplacements dans le cadre du travail

Pic entre 12h et 13h - ≈ 100 véhicules entre 12 et 13h

- déplacement pour déjeuner

Augmentation continue de 13h à 18h

- maximum atteint entre 17 et 18h avec 160 véhicules

- reprise des activités professionnelles - trajet travail => domicile

Baisse continue jusqu’à minuit

- baisse importante à partir de 18h (de 160 véh/h à 90 véh/h entre 19 et 20h) - diminution progressive jusqu’à minuit

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A ces observations faites sur le trafic, nous pouvons ajouter des remarques concernant les vitesses. Pour la journée du mardi 22 Janvier 2008, on constate que les vitesses pratiquées sont globalement supérieures à la moyenne journalière des vitesses (en pointillés) tout en restant assez homogènes. Néanmoins, les vitesses les plus élevées sont enregistrées lors des créneaux horaires où le trafic est le moins dense (à l’aube et entre 13 et 15h).

6 Analyse des vitesses pratiquées aux abords du vir age

Les données provenant des boucles Siredo et du radar permettent d’identifier les vitesses pratiquées en divers points « stratégiques » du site expérimental.

6.1 Profil des vitesses moyennes pratiquées

Les mesures issues des boucles Siredo et du radar permettent d’obtenir le profil des vitesses moyennes pour les véhicules isolés sur le site d’essais pendant la période d’expérimentation (Figure n°8) .

Figure 8 : Vitesses moyennes pratiquées dans le vir age expérimental Les vitesses moyennes calculées dans la section d’approche du virage à partir des mesures Siredo n°1, 2 et 3 semblent indiquer que les automo bilistes commencent à adapter leur vitesse relativement tôt pour aborder le virage (dès 250 m). La décélération s’effectue de manière continue et croissante dans la section précédant le virage (baisse de la vitesse de 7% entre BS1 et BS2,

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9% entre BS2 et BS3 et 12% entre BS3 et le radar). Cette façon de gérer la décélération est probablement liée au fait que la section de ligne droite est assez longue et permet au conducteur de distinguer nettement la présence du virage. Pour le franchissement du virage proprement dit, il apparait que les automobilistes conservent une allure constante puisque la vitesse moyenne pratiquée en entrée du virage (63.4 km/h) est très proche de celle enregistrée en sortie (64 km/h). Il n’y a donc pas, a priori, de phases d’accélération dans la partie du virage où le rayon de courbure est le plus faible.

6.2 Analyse détaillée des vitesses mesurées par les boucles Siredo

Pour chaque poste de mesure Siredo utilisé lors des expérimentations, nous avons tracé la répartition des véhicules en fonction d’intervalles de vitesses de 5 km/h (Figure n°9). Nous avons superposé sur ces histogrammes les vitesses moyennes pratiquées ainsi que la valeur V85. Cette dernière représente la valeur de vitesse en-dessous de laquelle roule 85% des usagers en condition de circulation fluide [5]. Cette vitesse est une notion fréquemment utilisée pour l’estimation des vitesses pratiquées même si elle présente certaines faiblesses dans certaines zones comme les virages. Elle peut être également prise en compte pour le dimensionnement de l’infrastructure.

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Figure 9 : Distributions des vitesses enregistrées par les postes de mesures Siredo

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■ Analyse des vitesses relevées par la boucle Siredo n°1 La boucle n°1 est située à environ 250 m du début d u virage. Dans ce secteur, l’automobiliste doit négocier un léger virage à gauche avant d’entamer la section de ligne droite précédant le virage expérimental. Bien que la limite légale de vitesse soit de 90 km/h, on constate que 73% des conducteurs roulent en-dessous de cette valeur. L’intervalle de vitesses 80-85 km/h regroupe le plus fort pourcentage d’automobilistes (21%). Seulement 2% des vitesses enregistrées par la boucle n°1 sont supérieures à 110 km/h (20 km/h au- dessus de la limitation de vitesse). ■ Analyse des vitesses relevées par la boucle Siredo n°2 A cet endroit (150 m avant le début du virage), l’automobiliste visualise la fin de la ligne droite. Il est averti de la présence d’un virage à droite par un panneau de signalisation. L’analyse des vitesses montre qu’environ 85% des conducteurs roulent à une vitesse inférieure à 90 km/h. Cela confirme donc bien le fait qu’il y a, dès cette zone, une réelle adaptation de la vitesse en vue du franchissement du virage. Les intervalles de vitesses les plus représentés sont 75-80 km/h (20%) et 80-85 km/h (19%). Aucune vitesse supérieure à 110 km/h n’a été relevée. ■ Analyse des vitesses relevées par la boucle Siredo n°3 La boucle n°3 a été installée à 50 m du virage. Ell e permet d’obtenir des vitesses de passage dans un secteur où l’automobiliste distingue nettement le début du virage mais ne peut en apprécier la fin. La vitesse moyenne est 72.4 km/h. L’intervalle de vitesse contenant le plus fort pourcentage de conducteurs est 70-75 km/h (20%). Seuls 4% des automobilistes ont une vitesse supérieure à 90 km/h. ■ Analyse des vitesses relevées par la boucle Siredo n°4 Cette boucle est située dans la partie finale du virage à environ 30m du centre de ce dernier. La catégorie de vitesses la plus représentée est 60-65 km/h (21%) et la moyenne des vitesses calculée à partir de l’ensemble des passages des véhicules isolés est de 64 km/h. On remarque également que l’intégralité des automobilistes roule en-dessous de la limite légale de vitesse. Nous avons mentionné précédemment que la valeur V85 est souvent prise en compte pour le dimensionnement de l’infrastructure. Dans le cas d’un virage, la valeur théorique V85 est définie par la relation suivante :

)/3461/(9285 5.1RV théorique +=

(R : rayon de courbure du virage) Le rayon du virage du site expérimental étant de 82 m, la vitesse V85 théorique est donc de 62.8 km/h. Or, en se basant sur les données issues de la boucle électromagnétique n°4, la vitesse en-dessous de laquelle roule 85% des automobilistes est de 74 km/h. La valeur de vitesse V85 expérimentale est donc nettement supérieure à la valeur V85 théorique.

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♦ Synthèse sur les vitesses relevées par les boucles électromagnétiques Siredo L’analyse des données issues des boucles BS1 et BS2 n’indique pas de pratique de vitesses excessives par rapport à la limitation légale dans la section de ligne droite précédant le virage expérimental. Il apparait que les automobilistes entament la phase de décélération relativement tôt (dès la boucle BS1 placée à 250 m de l’entrée du virage) afin d’atteindre une vitesse d’approche moyenne de 72 km/h avant l’entrée du virage. Les relevés de vitesses effectués en début et fin de virage semblent montrer que les conducteurs conservent une allure constante lors du franchissement de la courbe. Cette observation est approfondie dans le chapitre suivant dédié à l’analyse des vitesses mesurées par l’ODT optique dans le virage proprement dit.

7 Analyse des vitesses pratiquées dans le virage

Le traitement des données enregistrées par l’ODT optique permet de mesurer les vitesses des usagers dans le virage proprement dit. Ces données complètent ainsi celles fournies par les boucles électromagnétiques. L’ODT optique assure le calcul de vitesses des véhicules dans le virage de manière continue. Cependant, il est commode de présenter les résultats selon 3 secteurs (secteur arrivée, secteur central et secteur fuite). Ces résultats sont illustrés ci-dessous (Figure n°10 ).

Figure 10 : Distribution des vitesses mesurées par l'ODT optique dans le virage

L’étude de l’histogramme correspondant au secteur arrivée révèle que la gamme de vitesses [60-70 km/h] est pratiquée par presque 80% des automobilistes. La vitesse moyenne des passages dans cette zone est de 61.3 km/h. Il est assez surprenant de constater que l’ODT n’a pas calculé de vitesses supérieures à 70 km/h. Ceci est vraisemblablement du à des erreurs de traitement de la part du logiciel dans sa version actuelle.

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Dans la partie centrale du virage, nous remarquons que les vitesses sont davantage réparties sur les différents intervalles, même si la vitesse moyenne de passage (61.1 km/h) reste quasiment identique à celle de la zone arrivée. Le profil plus élargi de l’histogramme signifie donc qu’il y une diversité plus importante dans la pratique des vitesses au centre du virage. Toutefois, la catégorie de vitesses [60-65 km/h] reste la plus représentée (presque 30% des usagers) et l’intervalle [55 – 65 km/h] regroupe plus de la moitié des automobilistes. Nous observons également qu’environ 12% des conducteurs roulent à une vitesse supérieure à 70 km/h ce qui signifie que cette valeur équivaut à peu de choses près à la vitesse V85. Pour la section de sortie, nous remarquons une augmentation de la vitesse moyenne de passage (65.5 km/h). Cette valeur coïncide avec la vitesse moyenne calculée à partir des données de la boucle Siredo n°4 (vmoy = 64 km/h, cf Chapitre 6) q ui était positionnée dans cette même zone. L’examen du graphique correspondant à la zone fuite montre un resserrement de l’histogramme ce qui traduit un comportement plus homogène des usagers. En effet, les mesures réalisées dans ce secteur indiquent qu’environ 60% des conducteurs roulent entre 65 et 70 km/h.

8 Vitesse sécuritaire et vitesse en limite de confo rt dans le virage (exploitation des mesures du véhicule instru menté du LCPC)

Les méthodes évoquées dans ce chapitre ont pour but de déterminer des seuils de vitesses liés aux conditions sécuritaires de vitesses pour le franchissement du virage. Ces méthodes reposent sur l’exploitation des mesures du véhicule instrumenté du LCPC réalisées dans le virage expérimental. L’intérêt de cette étude est de pouvoir confronter, par la suite, les vitesses pratiquées par les automobilistes aux valeurs de vitesses spécifiques calculées dans ce chapitre. La première méthode consiste à calculer la valeur de vitesse dite sécuritaire. Nous considérerons qu’il s’agira de la limite basse de sécurité. La seconde méthode, quant à elle, fournit la limite haute de sécurité, c’est-à-dire le seuil de vitesse au-delà duquel les conditions de stabilité transversale du véhicule deviennent « délicates ».

8.1 Calcul d’une vitesse sécuritaire

Une méthode est utilisée au Québec [6] pour définir la vitesse sécuritaire en virage. Une définition de cette vitesse sécuritaire est : « vitesse qui permet au conducteur moyen de parcourir une courbe en sécurité, et qui prévoit une marge de sécurité suffisamment grande pour effectuer une manœuvre d’urgence de freinage, même dans des conditions défavorables ». Cette définition admet qu’une partie de la population des conducteurs pourra aller à des vitesses plus élevées que la vitesse sécuritaire, mais il est jugé que ces conducteurs devraient être habitués à l’environnement ou devraient connaître assez bien le comportement et l’état de leur véhicule pour réagir adéquatement à une situation d’urgence étant donné la marge de sécurité qu’ils imposent.

La description ci-dessous énumère les étapes principales pour déterminer la vitesse sécuritaire et ensuite la vitesse recommandée. Cette méthode ne s’applique qu’aux voitures et doit donc être effectuée par un véhicule particulier. Ce véhicule doit permettre la mesure simultanée de la vitesse et de l’accélération latérale à une fréquence d’échantillonnage de 100 Hertz. Les essais sur le comportement des conducteurs ayant démontré que le véhicule n’influence que peu le résultat, aucun type particulier de véhicule est privilégié ; la mesure a été effectuée par la 406 instrumentée du LCPC de Nantes.

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Par contre, le conducteur semble influencer la procédure, or il est important qu’il négocie les courbes avec le plus de constance possible. Cette constance est assurée en conservant une vitesse constante, en évitant les coups de volant et en demeurant dans la voie. Ceci ne correspond pas au comportement des conducteurs observés car celui-ci est difficilement modélisé et de toute façon ne correspond pas à un comportement sécuritaire.

Les étapes de la méthode sont les suivantes : ■ Parcourir la courbe à une vitesse voisine de celle jugée comme étant sécuritaire. La vitesse choisie doit être atteinte à l’approche de la courbe et maintenue tout au long de celle-ci. Il est important d’identifier le début et la fin de la courbe dans le fichier de données. ■ Augmenter et réduire la vitesse de 10 km/h pour les deux passages suivants. Un minimum de trois passages est nécessaire. ■ Evaluer pour chaque passage la vitesse moyenne et l’accélération latérale moyenne pour le quart (centré) de la durée du passage. ■ Les trois vitesses moyennes sont alors placées sur un graphique, et un modèle du deuxième degré est développé par régression. ■ A ce modèle est superposé celui qui représente les critères de sécurité soit :

344,010.92,210.9 326 +−= −− VValat

La construction graphique résultant de ces étapes est représentée sur la figure ci-dessous (Figure n°11) :

Figure 11 : Détermination de la vitesse sécuritaire Le point d’intersection entre la courbe des critères de sécurité et la courbe calculée, grâce aux passages du véhicule d’essai, correspond à la vitesse sécuritaire. Cette vitesse sécuritaire est ensuite arrondie au multiple de 5 le plus près, ce qui produit la vitesse recommandée qui doit être affichée. Pour cette étude, la valeur de vitesse correspondant au point d’intersection est de 43.4 km/h. La vitesse sécuritaire est donc de 45 km/h.

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8.2 Relation vitesse / accélération transversale da ns le virage expérimental (mesures du véhicule instrumenté LCPC 406)

Les différents capteurs équipant le véhicule instrumenté du LCPC permettent de mesurer de nombreux paramètres liés aux sollicitations du véhicule. En virage, il est intéressant d’étudier les valeurs des accélérations transversales car elles sont liées aux forces qui tendent à faire dévier la trajectoire du véhicule vers l’extérieur de la courbe. Une telle étude permet donc d’estimer la « stabilité » transversale du véhicule dans le virage. On estime ainsi que lorsque la valeur de l’accélération transversale est supérieure à 4 m/s² (= 0.4 g), l’automobiliste n’est plus dans une situation de « confort » pour franchir le virage [7]. Nous avons représenté sur la figure suivante les valeurs des accélérations transversales mesurées dans le virage expérimental en fonction des vitesses associées (Figure n°12) . Pour cela, 3 passages par vitesse ont été réalisés. La droite de régression linéaire est calculée à partir des points expérimentaux.

Figure 12 : Accélération transversale en fonction d e la vitesse de passage dans le virage

(mesures LCPC 406) La valeur de vitesse pour laquelle l’accélération transversale est égale à 0.4 g est de 61.4 km/h. Il est clair que ce seuil peut varier en fonction de la nature et de l’état du véhicule. Toutefois, on rappelle qu’au-delà de cette vitesse la stabilité transverse du véhicule ne permet plus au conducteur de franchir le virage de manière confortable.

8.3 Conclusion sur l’utilisation des deux méthodes

A partir des valeurs de vitesses spécifiques calculées dans les paragraphes précédents, nous pouvons définir l’intervalle [45 km/h - 62 km/h] comme étant un intervalle de vitesses pour lequel les usagers franchissent le virage dans des conditions de sécurité correctes. Nous rappelons que la valeur basse a été déterminée par l’application de la méthode du calcul de la vitesse sécuritaire ; la valeur haute de l’intervalle correspond à la vitesse en limite de confort. Par la suite,

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les vitesses des usagers mesurées dans le virage sont comparées à cet intervalle afin de révéler ou pas des pratiques dangereuses sur ce site.

9 Synthèse sur les vitesses pratiquées sur le site d’expérimentations

Les mesures de vitesses effectuées par les boucles électromagnétiques dans la section d’approche du virage tendent à indiquer que les automobilistes entament une phase de décélération relativement tôt (dès 250 m) et l’exécute de façon croissante. Ainsi, la décélération est la plus forte dans les 50 m précédant le secteur d’introduction du virage. La vitesse d’abordage du virage est d’environ 61 km/h et la plupart des usagers roulent dans l’intervalle de vitesses [60-65 km/h]. Dans la partie centrale du virage, les pratiques de vitesses sont plus diversifiées même si la vitesse moyenne reste constante par rapport à celle du secteur d’entrée. La gamme de vitesses [60-65 km/h] est toujours la plus représentée (environ 30% des automobilistes). La valeur de vitesse en-dessous de laquelle roule 85% des usagers (V85), dans ce secteur, est de 70 km/h environ. Or la vitesse théorique V85 calculée à partir des caractéristiques géométriques du virage (cf. Chapitre 6.2) est de 63 km/h. Ceci signifie que les automobilistes adoptent des vitesses qui sont supérieures à ce qui est théoriquement prévu. Dans le paragraphe n°8.3, à partir des données dyna miques du véhicule instrumenté, nous avons déterminé un intervalle de vitesses jugées sécuritaires. Le seuil de cet intervalle, qui correspond à une limite de franchissement en situation de confort, est de 62 km/h. En comparant les vitesses pratiquées par les usagers avec cette valeur limite, nous constatons que 50% d’entre eux roulent au-dessus de ce seuil. L’ensemble de ces observations dénote donc une large pratique de vitesses qui peuvent placer les usagers dans de mauvaises conditions de sécurité. Le graphique suivant (Figure n°13) rassemble les différentes valeurs de vitesses spécifiques énumérées précédemment.

Figure 13 : Vitesses spécifiques superposées à la d istribution des vitesses pratiquées au centre du virage (Mesures ODT optique)

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10 Analyse des trajectoires par l’ODT optique

10.1 Répartition des véhicules en fonction de leur position sur la voie de circulation

Le logiciel de calcul SAVe-VIRAGE réalise le traitement des séquences vidéos et

télémétriques enregistrées par l’ODT optique (cf. Chapitre 3.2). Pour chaque enregistrement, le logiciel calcule les positions successives des véhicules franchissant le virage. A l’issue du traitement, il est possible de visualiser les différentes trajectoires empruntées par les automobilistes. La figure suivante (Figure n°14) représente les positions empruntées par les automobilistes dans le secteur central du virage.

Figure 14 : Représentation des trajectoires dans la partie centrale du virage

Ce graphique est construit à partir du calcul d’environ 5000 trajectoires. Pour cela, un maillage est appliqué au virage. A chaque fois qu’une position de véhicule appartient à une maille, le nombre d’occurrences correspondant à cette maille est incrémenté. Au final, le nombre d’occurrences est tracé selon une échelle de couleurs. Ainsi, sur ce graphique, les positions les plus empruntées par les automobilistes sont définies par les couleurs violet et bleu ; à l’opposé, celles qui sont les moins empruntées sont représentées par la couleur rouge. Afin d’exploiter au mieux le calcul des trajectoires, ces dernières sont classées par zone d’étude (entrée, centre et sortie de virage) et par catégories de positions (cf. paragraphe n°3.2). Les résultats de cette application sont illustrés sur la figure suivante (Figure n°15).

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- 0.9

0

0.9

1.38

1.85

2.35

3.25

Distance (m)

6

5

4

3

2

1

0

Position

2.5 %

1.9 %

54.7 %

33.5 %

7.1 %

2.4 %

0.5 %

Entrée virage

0.1 %

Figure 15 : Répartition des trajectoires des véhicu les par catégories de positions (Échelle des distances représentée à titre indicati f pour une largeur de véhicule de 1.8 m)

Ces différentes représentations montrent que la plupart des automobilistes adoptent une position majoritairement située à droite de la voie de circulation en entrée de virage (environ 55% en position 2). Les autres trajectoires sont centrées sur la voie (33% en position 3). Dans cette zone, pratiquement aucun véhicule ne chevauche la ligne médiane. L’étude des trajectoires dans la partie centrale du virage révèle que les automobilistes conduisent pratiquement tous de manière centrée (77% en position 3). Les autres conducteurs positionnent leur véhicule de manière légèrement décalée vers la ligne médiane (15% en position 4). Il est à noter qu’aucun usager ne chevauche la ligne médiane (0% en position 6). Les 4.7% de passages enregistrés en position 0 sont probablement dues à des erreurs de calcul du logiciel de traitement. Dans la portion correspondant à la fin du virage, l’étude montre que plus de 70% des automobilistes se repositionnent de manière centrée (41% en position 3) et légèrement décalée vers la ligne de rive droite (33% en position 2). Un très faible pourcentage (autour de 2%) circule en longeant la ligne centrale.

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10.2 Relation entre les positions et les vitesses pratiquées dans le virage

Le logiciel SAVe-VIRAGE assure également le calcul des vitesses successives des véhicules lors du franchissement du virage. Il est donc possible d’identifier les vitesses pratiquées en fonction des positions des véhicules sur la voie de circulation. Les résultats de cette étude sont illustrés sur la figure suivante (Figure n°16) . En fonction du secteur (entrée, centre et sortie de virage), la moyenne des vitesses pratiquées par les automobilistes est évaluée pour chaque catégorie de position.

Figure 16 : Profils des vitesses moy ennes associées aux catégories de positions

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Dans le secteur d’entrée du virage, nous constatons que quelque soit la position, les vitesses pratiquées sont très proches (autour de 61 km/h), d’où un profil de vitesses moyennes relativement constant. Les usagers roulant en position centrée ont une allure légèrement supérieure (61.4 km/h). Dans la partie centrale du virage, même si la plupart des véhicules occupent le même espace sur la voie de circulation (77% en position 3), les vitesses pratiquées sont très diverses ce qui se traduit par un profil de vitesses accentué. La vitesse moyenne associée à la position 1 est la plus élevée (70.7 km/h) et plus on se décale vers la ligne médiane plus les vitesses pratiquées sont faibles. De plus, l’écart de vitesse entre les positions 1 et 5 est très important puisqu’il est de 16 km/h. Dans la portion correspondant à la fin du virage, le profil de vitesses est plus homogène bien que la répartition des automobilistes par catégories de positions soit plus diversifiée. Les vitesses les plus élevées sont pratiquées par les usagers roulant à droite de la voie (autour de 67 km/h pour les positions 1 et 2). Les usagers roulant sur la partie gauche de la voie adoptent, quant à eux, des vitesses proches de 64.5 km/h. Cette étude permet de caractériser certaines pratiques de vitesses en fonction des positions sur la voie de circulation. Ainsi, la population d’automobilistes roulant aux vitesses les plus élevées pénètre dans le virage de manière centrée (position 3), puis serre à droite afin de prendre le virage à la corde en longeant la glissière de sécurité (position 1), et en fin de virage, se décale vers le centre de la voie (position 2). A l’opposé, les automobilistes les plus lents se positionnent plutôt vers la gauche de la voie de circulation (positions 4 et 5) tout au long du virage, en suivant le tracé de la ligne médiane.

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11 Synthèse et réflexion sur l’amélioration de la s écurité des usagers pour le franchissement du virage

Les différents systèmes de mesures composant l’observatoire de trajectoires ont été

utilisés lors de l’instrumentation du site d’essai n° 2.1 (RD8, itinéraire Guingamp => Bourbriac, virage à droite) du 7 au 25 Janvier 2008. Les mesures effectuées par le véhicule d’analyse d’itinéraire (VANI) attribuent à ce virage un caractère dangereux. Nous rappelons que des mesures similaires réalisées sur les sites n°5 (St Nicolas-du-Pélem => Plounévez-Quintin) et n° 4 (Callac => Carhaix) généraient un indice d’alerte plus faible. D’autre part, ce site présente l’intérêt de ne pas être équipé de moyens importants de signalisation.

L’étude menée sur les positions des véhicules dans le virage montre que la plupart des automobilistes roulent de manière centrée sur la voie de circulation. Les traitements des différents enregistrements réalisés pendant la période d’expérimentations indiquent que pratiquement aucun véhicule n’a franchi la ligne médiane. Ce comportement est différent de ceux que nous avions observés sur les sites précédents mais il faut rappeler que la configuration d’étude sur ce site est différente (virage à droite). L’analyse des vitesses dans le virage révèle des pratiques pouvant s’avérer dangereuses. En effet, nous avons défini, par différentes méthodes, l’intervalle de vitesses [45-62 km/h] comme étant sécuritaire. Or, la moitié des usagers roulent au-dessus de cet intervalle dans la partie centrale du virage. Afin d’améliorer la sécurité des usagers sur ce site, il faudrait donc plutôt agir sur les vitesses. Une solution pourrait être la mise en place d’une signalisation lumineuse (chevrons équipés de flashs) déclenchée par le dépassement d’une vitesse seuil en amont du virage (par exemple V85 = 90 km/h à 150 m du virage). Nous rappelons également que la limitation de vitesse en vigueur pour le franchissement du virage est de 90 km/h. Un ajustement de cette valeur de vitesse à 70 km/h pourrait être également envisagé (V85 au centre du virage) d’autant plus que la limitation de vitesse est fixée à 50 km/h dans la section suivant le virage. Enfin, l’étude concernant la relation entre positions et vitesses pratiquées indique que les automobilistes les plus rapides semblent se décaler vers la partie droite de la voie afin de prendre le virage à la corde. On pourrait donc optimiser le déclenchement de la signalisation lumineuse par la détection de ces décalages de trajectoires dans la section d’approche du virage (utilisation de boucles électromagnétiques décalées).

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Références [1] Choix des sites expérimentaux – Livrable 3.2.1 du projet RADARR, CETE Ouest, 2005. [2] Guide méthodologique ALERTINFRA, CETE de Lyon, 2003. [3] Estimation précise de la trajectoire d’un véhicule par vision monoculaire, Congrès ORASIS, Goyat Y. and al, 2007. [4] Glossaire de l’opération Métrologie des Trajectoires et du Trafic, Olivero P. et Jacob B., 2005. [5] Comprendre les principaux paramètres de conception géométrique des routes, Rapport SETRA, 2006. [6] La stabilité des véhicules dans les courbes, Laboratoire sur la sécurité des transports (Montréal), 1997. [7] Analyse du comportement dynamique des véhicules routiers légers : développement d’une méthodologie appliquée à la sécurité primaire, Lechner D., Thèse de Doctorat, 2002.