Carpool lanes - Partie 2/2 : effets sur la fluidification du trafic

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Les voies de covoiturage (appelées carpool lane, HOV lane ou diamond lane), très répandues aux Etats-Unis, ont fait l’objet de nombreuses critiques : sous-utilisation et ralentissement du trafic sur les voies normales [1, 2, 3]. Toutefois, des travaux de recherche récents montrent des effets positifs des "HOV lanes à accès continu" sur le trafic [4, 5, 6]. Ce type de voie de covoiturage est certainement le plus transposable en France où le nombre de voies de circulation est faible.

1. Le smoothing effect :

Les HOV lanes permettent d’optimiser le débit global des voies : cet effet est appelé le smoothing effect. Il a été mis en évidence de façon théorique par Menendez et al. en 2007 [4] et a été confirmé sur plusieurs sites par Cassidy et al. en 2009 [5]. L’effet est dû à une diminution de la fréquence de changement de voies qu’engendre l’allocation de la voie la plus à gauche aux véhicules en covoiturage. Le smoothing effect augmente le débit total au niveau des points d’encombrement (bottleneck).

Cassidy et al. ont étudié l’effet de l’activation de la HOV lane sur l’autoroute I-880 à Hayward en Californie du Nord (voir Figure 1) [5]. Sur ce tronçon, la voie la plus à gauche est réservée au covoiturage le matin de 5h00 à 9h00 et l’après-midi de 15h00 à 19h00. Dans cette étude, le débit et les changements de voies ont été mesurés à partir d’enregistrements vidéos au niveau de la zone d’encombrement, avant et après l’activation de la HOV lane dans l’après midi. Après 15h00, les auteurs observent une légère augmentation du débit sur le tronçon étudié. Le nombre de changement de voies (entrées et sorties) sur les voies adjacentes à la HOV lane diminue de 23%, 23% et 7% respectivement de gauche à droite. Le débit dans la voie HOV est diminué de 30%, effet attendu puisque l’accès devient limité. En contre partie, les deux voies directement à côté de la HOV lane voient leur débit augmenter de 15% et 20% (voies 2 et 3 respectivement). Aucun effet n’est noté sur la voie d’insertion et de sortie (voie 4). D’autres observations sur ce même site et sur d’autres autoroutes montrent des augmentations du débit sur les voies adjacentes, de façon systématique et sans exception, de 8 à 20%.


Site étudié par Cassidy et al., I-880 North, Hayward, Californie. Extrait de [5]
Crédits : Cassidy, Jang et Daganzo, The smoothing effect of carpool lanes on freeway bottlenecks. Transportation Research Part B, 44, 65-75, 2009


Le débit de personnes est lui notablement et significativement augmenté grâce aux HOV lanes. Pour illustrer ce gain, Cassidy et al. ont simulé le trafic sur ce tronçon avec et sans activation de la HOV [5]. Les résultats sont sans appel : le temps de trajet par personne (PHT : Person hours traveled) et par véhicule (VHT : Vehicule hours traveled) diminuent significativement de près de 30 et 15% respectivement avec l’activation de la HOV lane. En d’autres termes, les usagers des autoroutes perdent moins de temps dans leurs déplacements grâce aux voies de covoiturage. L’étude de Cassidy et al. montre que pour bénéficier de ces effets positifs des HOV lanes, il faut une demande supérieure à 17% (bien inférieure aux 25% attendues sur une 4 voies) [5].

2. Le friction effect :

Pour les gestionnaires de voies, il est impératif que les véhicules des HOV lanes maintiennent des vitesses moyennes importantes. La SAFETEA-LU Section 1121 définit l’état dégradé d’une HOV lane comme : "ayant une vitesse inférieure à 65% de la vitesse maximale autorisée pendant 65% du temps durant 180 jours cumulés". Pour diminuer le nombre d’usagers sur les HOV lanes et ainsi augmenter les vitesses moyennes, les véhicules hybrides équipés de vignettes jaunes n’ont plus accès à ces voies depuis 2011.

Diminuer le taux d’occupation devrait permettre, en principe, d’augmenter la vitesse d’écoulement de la voie. Toutefois, cette mesure entraîne deux effets négatifs :

1- transfert des véhicules de la voie de covoiturage vers les autres voies de circulation, augmentant ainsi l’encombrement de ces dernières et les délais de parcours.

2- effet de friction : les véhicules de la voie réservée sont ralentis par les vitesses réduites des autres voies (et tout particulièrement la voie adjacente). Jang et Cassidy suggèrent que le friction effect est lié aux comportements des conducteurs de la voie "rapide" réservée [6]. Les conducteurs des véhicules circulant sur les voies réservées adaptent leur vitesse à celle des autres voies car : a/ ils craignent de voir des véhicules plus lents de la voie à leur droite changer de voies et/ou b/ ils veulent rejoindre les voies normales pour accéder aux échangeurs situés sur leur droite.

L’étude montre que le friction effect existe sur plusieurs sites et différents types de voies réservées [6].

Les auteurs montrent également qu’une politique qui viserait, à l’inverse de la politique actuelle, à augmenter le taux d’occupation des HOV lanes pourrait améliorer les conditions de trafic. En effet, les véhicules seraient répartis sur un plus grand nombre de voies et les véhicules en carpooling se déplaceraient plus vite. Ce résultat est illustré par la Figure 2 ci-dessous. La courbe inférieure (en pointillé épais) montre la vitesse moyenne des véhicules de la carpool lane en condition normale, en l’absence de véhicules hybrides. A 16h00, un embouteillage débute et les véhicules de la carpool lane sont ralentis par l’effet de friction. L’augmentation du taux d’occupation, illustré par les autres courbes, permettrait de diminuer les ralentissements (flèche sur la figure 2). En transférant 4% des véhicules des voies normales vers la voie de covoiturage, la vitesse moyenne de celle-ci resterait constante à 65 mph (100 km/h) durant l’intégralité de "l’horaire de pointe". De façon surprenante, les auteurs suggèrent donc qu’accroître le taux d’occupation de la voie de covoiturage permet d’augmenter la vitesse des véhicules l’utilisant.


Prédiction de vitesse moyenne de carpool lane pour différentes proportions de trafic ajoutées à la carpool lane. Extrait et adapté de [6]
Crédits : Jang et Cassidy, Dual influences on vehicle speed in special-use lanes and critique of US regulations. Transportation Research Part A, 46, 1108-1123, 2012


En conclusion, les HOV lanes présentent de véritables atouts pour l’optimisation du trafic routier. Les HOV lanes à accès continu : 1/ induisent des effets positifs sur le trafic (smoothing effect) à partir d’une demande de 17% pour une 4 voies, 2/ sont plus simples d’implémentation et moins coûteuses que les HOV à accès limités, 3/ encouragent le covoiturage, les transports en commun et les modes de transport écologique.



A lire également :

Carpool lanes - Partie 1/2 : réglementation, environnement et sécurité
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/75735.htm

Sources :


- [1] Schofer et Czepiel, Success factors and decision issues for high-occupancy vehicle facilities. Transportation Research Record 1711, 13-22, 2000
- [2] Kwon et Varaiya, Effectiveness of California’s high occupancy vehicle (HOV) system. Transportation Research Part C 16, 98-115, 2008
- [3] May, Leiman et Billheimer, Determining the Effectiveness of HOV lanes, California PATH Research Report, 2007
- [4] Menendez et Daganzo, Effects of HOV lanes on freeway bottlenecks. Transportation Research Part B, 41, 809-822, 2007
- [5] Cassidy, Jang et Daganzo, The smoothing effect of carpool lanes on freeway bottlenecks. Transportation Research Part B, 44, 65-75, 2009
- [6] Jang et Cassidy, Dual influences on vehicle speed in special-use lanes and critique of US regulations. Transportation Research Part A, 46, 1108-1123, 2012

Rédacteurs :


- Rémi A. Carmigniani, IPEF Promo Darcy, Stagiaire Service pour la Science et la Technologie - Los Angeles, DGITM Sous-direction des Etudes et de laProspective,rcarmi@me.com
- Retrouvez toutes nos activités sur le site du Consulat général de France à los Angeles http://www.consulfrance-losangeles.org/spip.php?rubrique241 ;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org.

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….