2.2.2. Les temps de parcours des véhicules

Les gains de temps réalisés grâce à la nouvelle infrastructure sont l’un des critères essentiels de rentabilité d’un investissement routier. Les projets de transport routier sont pour la plupart motivés par le gain de temps que le projet procure aux usagers de la route. Les calculs des temps de parcours des véhicules sont donc un élément important.

L’infrastructure routière est considérée comme un bien à qualité variable : le temps nécessaire pour effectuer un parcours donné, et donc la vitesse moyenne des véhicules, dépend de l’importance du trafic. D’une façon générale, il est possible de déduire de l’observation des conditions de circulation sur une infrastructure routière de caractéristiques données, une relation entre un débit Q et une vitesse moyenne V (Cohen, 1990). Il s’agit ici d’une courbe purement technologique, caractérisant la capacité d’une infrastructure donnée à écouler le trafic.

La capacité en un point d’une route étant définie comme le nombre maximal de véhicules pouvant être écoulé en ce point, pendant un intervalle de temps de référence correspondant en général à l’heure et selon les caractéristiques d’infrastructure et de trafics existants. Ces caractéristiques d’infrastructure désignent les facteurs géométriques, comme, par exemple, le nombre de voies, la largeur des voies, la présence de bandes d’arrêt d’urgence ou la pente du profil en long. Les caractéristiques de circulation concernent la composition du trafic par catégories de véhicules (voitures particulières, poids lourds, motos), la nature des déplacements (domicile travail, migrations de loisirs) et les conditions d’exploitation.

L’utilisation des courbes débit-vitesse s’effectue en général sur des courbes reliant vitesse moyenne et trafic journalier moyen sur une année et obtenues par agrégation. Ces courbes s’écartent d’une notion purement technologique car elles intègrent implicitement une structure de répartition du trafic dans le temps. Leur utilisation pour prévoir les conditions de circulation à un horizon plus ou moins éloigné suppose par ailleurs que le trafic croît homothétiquement, c’est-à-dire à répartition dans le temps constante. Le modèle débit-vitesse, le plus classique, permet cependant une représentation satisfaisante du fonctionnement technologique d’une infrastructure routière. Dès lors, ce modèle est apte à prendre en compte un ajustement entre offre (capacité de l’infrastructure) et demande (quantité de véhicules) s’effectuant par l’intermédiaire d’une qualité de service variable (augmentation du temps de parcours avec le trafic).

Afin de déterminer ces temps de parcours, nous avons fait le choix ⁴⁷ d’utiliser des courbes débit – temps de parcours de type BPR (d’après le Bureau of Public Roads américain). Ce choix s’explique pour plusieurs raisons :

• la première tient au fait que ces temps de parcours sont, dans la pratique, calculés par le logiciel ARIANE de la Direction des Routes. Les mécanismes de calcul nous sont inconnus. Il ne nous est donc pas possible de nous appuyer sur cette méthodologie dans le cadre de la construction de l’outil. Par ailleurs des résultats de calculs étaient présentés, sous forme de tableaux ⁴⁸ , et recomposables par interpolation linéaire dans l’instruction de 1980/1982, mais dans les instructions qui ont suivi, ces résultats n’étaient plus disponibles. Or sachant que le débit maximum d’une infrastructure est sujet à de grandes variations (Cohen,1995) entre deux périodes de temps, il nous a paru plus opportun de nous appuyer sur une étude empirique pour traiter les calculs.
• la deuxième raison a justement été l’existence d’un rapport technique qui rénovait les relations entre temps de parcours et débit en s’appuyant sur des études empiriques de trafic réalisées sur différentes autoroutes. Ce rapport a la qualité d’être explicite et simple d’interprétation, même pour les profanes de l’ingénierie du trafic routier, et donc d’être applicable à l’outil par le biais des résultats qu’il présentait.

Nous nous sommes donc appuyés sur un rapport technique du SETRA (SETRA, 2001) sur les fonctions temps-débit sur les autoroutes interurbaines pour calculer nos temps de parcours. Les données concernant les autres types d’infrastructures nous ont été également transmises par le SETRA.

Le temps de parcours est calculé à la fois pour les VP et pour les PL. L’un et l’autre tiennent compte de l’importance de chacun des types de véhicules dans le trafic total. Dans le détail, la fonction permettant de calculer les temps de parcours est la suivante, elle est ici établie pour les VP :

Les étapes de calcul pour déterminer les temps de parcours sont les suivantes :

• nous partons du TMJA par sens de circulation considéré en véhicules/jour, sachant que nous supposons que le trafic sur les deux sens de circulation sont identiques tant du point de vue du niveau de trafic que de la répartition entre VP/PL et VP essence et diesel ;
• nous transformons ensuite ce TMJA/sens en TMJA/horaire ce qui nous donne le trafic horaire moyen par catégorie de véhicule ;
• nous appliquons alors les coefficients de concentration pour gommer les fluctuations temporelles éventuelles. Ces coefficients permettent de remplacer la connaissance des 8 760 heures de l’année par la seule connaissance du TMJA d’où nous déduisons le débit horaire moyen annuel (TMJA/24) ;
• nous transformons ensuite ce débit horaire (véh/j) en débit uvp par le biais du coefficient d’équivalence des PL. Ce coefficient est différent selon le type d’infrastructure considéré (route ou autoroute), car l’existence de PL sur la route, où il n’y a qu’une seule voie par sens de circulation, n’a pas le même effet sur le reste du trafic que l’existence de PL sur autoroute où il y a deux voies par sens de circulation ;
• nous pouvons alors calculer le taux de saturation sur l’infrastructure en ramenant le débit horaire calculé à la capacité de l’infrastructure, donnée en uvp ;
• à partir de ce taux de saturation, nous appliquons les fonctions BPR avec les paramètres α et γ (différents sur la route et sur autoroute) par catégorie de véhicule. Le calcul du temps de parcours est effectué par année et pour toute la durée d’étude.

Cette démarche de calcul est conforme aux instructions de calcul données dans le rapport technique du SETRA. La seule différence avec les résultats de l’étude du SETRA porte sur le calcul du temps de parcours à vide, c’est-à-dire le temps de parcours que mettrait un véhicule pour effectuer le trajet dans des conditions de circulation les plus favorables possibles (sans autre véhicule). L’étude part d’observations sur les vitesses pour calculer le temps de parcours à vide. Dans l’outil, nous partons des vitesses réglementaires pour calculer ces temps.

Par ailleurs, nous partons du principe que les usagers ne dépassent pas les vitesses réglementaires autorisées et qu’à partir du moment où ils sont sur l’autoroute, et dans la mesure où les conditions de circulations le permettent, ils roulent à cette vitesse jusqu’à la sortie. Leur vitesse est, bien entendu, fonction du niveau de trafic et elle est recalculée, en fonction de ce niveau, chaque année. Ce principe est repris également pour les calculs concernant les temps de parcours sur la route. Autre hypothèse, nous ne tenons pas compte des phénomènes de congestion qui pourraient exister aux entrées des villes et qui pourraient avoir des répercussions sur la vitesse sur route et autoroute. Cette hypothèse est simplificatrice, mais elle peut être prise en première approche.

Les valeurs des paramètres utilisées pour les autoroutes interurbaines sont les suivantes :

Source : SETRA

Les valeurs des paramètres utilisées pour les routes de type 7m sont les suivantes :

Source : SETRA

Les valeurs des paramètres sont susceptibles de changer selon les caractéristiques de l’infrastructure, des conditions d’exploitation et des vitesses autorisées. Nous avons retenu chaque fois les valeurs moyennes.

Les coefficients d’équivalence et de concentrations sont les suivants :

Source : SETRA

Les coefficients d’équivalence sont différents selon le type d’infrastructure. Cela tient au fait qu’un PL n’a pas le même impact sur le reste de la circulation selon qu’il existe plusieurs voies (et donc la possibilité de dépassement) ou une seule.

Source : SETRA

Les coefficients de concentration permettent de gommer les fluctuations temporelles éventuelles. Ces coefficients permettent de remplacer la connaissance des 8 760 heures de l’année par la seule connaissance du TMJA d’où nous déduisons le débit horaire moyen annuel (TMJA/24). Nous avons fait l’hypothèse que ces coefficients sont les mêmes sur route et sur autoroute.