Études de cas pratique

EGC

Analyser la circulation d’une intersection

Analyse de la Circulation d’une Intersection

Comprendre l'Analyse de la Circulation aux Intersections

Les intersections sont des points critiques dans un réseau routier. Leur conception et leur gestion ont un impact direct sur la fluidité du trafic, la sécurité des usagers et l'efficacité globale du réseau. L'analyse de la circulation à une intersection vise à évaluer sa performance en termes de capacité (le nombre maximal de véhicules pouvant la traverser par unité de temps), de délais d'attente pour les usagers, de longueur des files d'attente, et de niveau de service (LOS), qui est une mesure qualitative du confort et de la perception des usagers. Ces analyses sont cruciales pour identifier les problèmes, concevoir des améliorations ou dimensionner de nouvelles intersections.

Données de l'étude

On étudie une intersection en T où une voie mineure (Sud) débouche sur une voie majeure (Est-Ouest). La voie mineure est contrôlée par un panneau "STOP". On s'intéresse au mouvement de virage à gauche depuis la voie mineure (Sud vers Ouest).

Caractéristiques de l'intersection et des flux :

  • Voie majeure (Est-Ouest) : circulation à double sens, prioritaire.
  • Débit de trafic sur la voie majeure Est (direction Ouest, entrant en conflit avec le virage à gauche de la voie mineure), \(V_c\) : \(600 \, \text{véh/h}\)
  • Débit de trafic pour le virage à gauche depuis la voie mineure Sud (\(V_L\)) : \(120 \, \text{véh/h}\)
  • Intervalle critique pour le virage à gauche (\(t_c\)) : \(7.0 \, \text{s}\)
  • Temps de suivi pour le virage à gauche (\(t_f\)) : \(3.8 \, \text{s}\)

Hypothèse : On utilisera la formule de capacité simplifiée suivante pour un mouvement mineur à une intersection non signalisée (type HCM) :

\[C_m = \frac{3600}{t_f} e^{-\frac{V_c (t_c - t_f/2)}{3600}}\]

où \(C_m\) est la capacité du mouvement mineur en véh/h, \(V_c\) est le débit de conflit sur la voie majeure en véh/h, \(t_c\) est l'intervalle critique en secondes, et \(t_f\) est le temps de suivi en secondes.

Schéma : Intersection en T et Mouvements
Voie Majeure (Est-Ouest) Vc = 600 véh/h Voie Mineure (Sud) STOP VL = 120 véh/h Analyse d'Intersection en T

Intersection en T avec la voie mineure (Sud) contrôlée par un STOP. Le mouvement analysé est le virage à gauche (VL) depuis la voie Sud, en conflit avec le trafic Vc de la voie Est.

Questions à traiter

  1. Calculer la capacité potentielle (\(C_m\)) du mouvement de virage à gauche depuis la voie mineure.
  2. Calculer le rapport volume sur capacité (\(v/c\)) pour ce mouvement (où \(v = V_L\) et \(c = C_m\)).
  3. Sur la base du rapport \(v/c\), discuter qualitativement du niveau de service (LOS) attendu pour ce mouvement. (Par exemple, \(v/c \leq 0.5\) : LOS A/B ; \(0.5 < v/c \leq 0.65\) : LOS C ; \(0.65 < v/c \leq 0.85\) : LOS D ; \(0.85 < v/c \leq 1.0\) : LOS E ; \(v/c > 1.0\) : LOS F).

Correction : Analyse de la Circulation d’une Intersection

Question 1 : Capacité potentielle (\(C_m\)) du virage à gauche

Principe :

La capacité d'un mouvement mineur à une intersection non signalisée (comme un virage à gauche depuis une voie avec STOP) est le nombre maximal de véhicules qui peuvent effectuer ce mouvement par heure, compte tenu du trafic prioritaire sur la voie majeure. La formule fournie est une simplification issue des modèles de "gap acceptance" (acceptation d'intervalle) : les conducteurs sur la voie mineure attendent un intervalle suffisamment grand (intervalle critique \(t_c\)) dans le flux majeur pour s'insérer. Une fois qu'un véhicule s'est inséré, le suivant peut s'insérer après un temps de suivi (\(t_f\)) si l'intervalle le permet toujours.

Formule(s) utilisée(s) :
\[C_m = \frac{3600}{t_f} e^{-\frac{V_c (t_c - t_f/2)}{3600}}\]
Données spécifiques :
  • Débit de conflit (\(V_c\)) : \(600 \, \text{véh/h}\)
  • Intervalle critique (\(t_c\)) : \(7.0 \, \text{s}\)
  • Temps de suivi (\(t_f\)) : \(3.8 \, \text{s}\)
Calcul :

Calcul de l'exposant :

\[ \begin{aligned} \text{Exposant} &= -\frac{V_c (t_c - t_f/2)}{3600} \\ &= -\frac{600 \, \text{véh/h} \times (7.0 \, \text{s} - 3.8 \, \text{s}/2)}{3600 \, \text{s/h}} \\ &= -\frac{600 \times (7.0 - 1.9)}{3600} \\ &= -\frac{600 \times 5.1}{3600} \\ &= -\frac{3060}{3600} \\ &= -0.85 \end{aligned} \]

Calcul de \(e^{\text{Exposant}}\) :

\[ e^{-0.85} \approx 0.4274 \]

Calcul de la capacité \(C_m\) :

\[ \begin{aligned} C_m &= \frac{3600}{3.8} \times 0.4274 \\ &\approx 947.368 \times 0.4274 \\ &\approx 404.85 \, \text{véh/h} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La capacité potentielle du mouvement de virage à gauche est \(C_m \approx 405 \, \text{véh/h}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si le débit de conflit \(V_c\) augmente, la capacité \(C_m\) d'un mouvement mineur :

Question 2 : Rapport volume sur capacité (\(v/c\))

Principe :

Le rapport volume sur capacité (souvent noté \(v/c\) ou \(x\)) est un indicateur clé de la performance d'un mouvement de trafic. Il compare le débit de demande (\(V_L\)) à la capacité disponible (\(C_m\)). Un rapport proche de 1.0 indique que le mouvement fonctionne près de sa saturation, ce qui peut entraîner des délais importants et des files d'attente. Un rapport supérieur à 1.0 signifie que la demande excède la capacité, conduisant à une congestion croissante.

Formule(s) utilisée(s) :
\[v/c = \frac{V_L}{C_m}\]
Données spécifiques :
  • Débit du virage à gauche (\(V_L\)) : \(120 \, \text{véh/h}\)
  • Capacité du virage à gauche (\(C_m\)) : \(\approx 404.85 \, \text{véh/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} v/c &= \frac{120 \, \text{véh/h}}{404.85 \, \text{véh/h}} \\ &\approx 0.2964 \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le rapport volume sur capacité pour le virage à gauche est \(v/c \approx 0.30\).

Question 3 : Discussion qualitative du Niveau de Service (LOS)

Principe :

Le Niveau de Service (LOS) est une mesure qualitative qui décrit les conditions de fonctionnement d'un élément du réseau routier (comme un mouvement à une intersection) du point de vue de l'usager. Il est souvent classé de A (meilleures conditions, écoulement libre) à F (conditions de congestion extrême, demande excédant la capacité). Pour les intersections non signalisées, le LOS est généralement basé sur le délai moyen d'attente subi par les véhicules des mouvements mineurs. Cependant, le rapport \(v/c\) donne déjà une bonne indication :

  • \(v/c \leq 0.5\) : Généralement associé à un LOS A ou B (peu ou pas de délai).
  • \(0.5 < v/c \leq 0.65\) : Souvent LOS C (délais modérés).
  • \(0.65 < v/c \leq 0.85\) : Souvent LOS D (délais importants, approche de l'instabilité).
  • \(0.85 < v/c \leq 1.0\) : Souvent LOS E (délais très importants, fonctionnement à la limite de la capacité).
  • \(v/c > 1.0\) : LOS F (demande excède la capacité, files d'attente croissantes).

Analyse :

Le rapport \(v/c\) calculé est d'environ \(0.30\).

Puisque \(0.30 \leq 0.5\), on peut s'attendre à ce que le mouvement de virage à gauche fonctionne dans de bonnes conditions, avec des délais d'attente faibles pour les usagers. Cela correspondrait qualitativement à un Niveau de Service A ou B.

Résultat Question 3 : Avec un rapport \(v/c \approx 0.30\), le niveau de service attendu pour le mouvement de virage à gauche est bon (probablement LOS A ou B), caractérisé par des délais d'attente minimes pour les conducteurs.

Quiz Intermédiaire 2 : Un rapport v/c de 0.95 pour un mouvement indique :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. L'intervalle critique (\(t_c\)) à une intersection non signalisée représente :

2. La capacité d'un mouvement mineur est influencée négativement par :

3. Un Niveau de Service (LOS) F à une intersection signifie généralement :

Glossaire

Intersection en T
Intersection où une voie (voie mineure) rejoint une voie continue (voie majeure) formant un "T".
Voie Majeure / Voie Mineure
Dans une intersection non signalisée, la voie majeure a la priorité de passage sur la voie mineure, qui est généralement contrôlée par un STOP ou un CÉDEZ-LE-PASSAGE.
Capacité (d'un mouvement)
Débit maximal soutenable pour un mouvement donné à une intersection, dans les conditions géométriques et de trafic existantes. Exprimée en véhicules par heure (véh/h).
Intervalle Critique (\(t_c\))
Intervalle de temps minimum dans le flux de trafic prioritaire qu'un conducteur sur une voie non prioritaire juge suffisant pour effectuer sa manœuvre en toute sécurité.
Temps de Suivi (\(t_f\))
Temps supplémentaire nécessaire pour qu'un deuxième véhicule (et les suivants) sur la voie non prioritaire puisse effectuer la même manœuvre après le premier, en supposant qu'un intervalle suffisant persiste dans le flux prioritaire.
Débit de Conflit (\(V_c\))
Débit de trafic sur la (ou les) voie(s) majeure(s) qui entre en conflit avec un mouvement de la voie mineure et que les conducteurs de la voie mineure doivent traverser ou intégrer.
Rapport Volume sur Capacité (\(v/c\))
Rapport entre le débit de demande d'un mouvement et sa capacité. C'est un indicateur du degré de saturation.
Niveau de Service (LOS - Level Of Service)
Mesure qualitative décrivant les conditions de fonctionnement d'un écoulement de trafic, généralement basée sur des mesures quantitatives comme le délai, la vitesse, la densité. Il est classé de A (meilleur) à F (pire).
Analyse de la Circulation d’une Intersection - Exercice d'Application

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