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SETRA Fonctions temps-débit sur les autoroutes interurbaines Rénovation des rel

SETRA Fonctions temps-débit sur les autoroutes interurbaines Rénovation des relations entre temps de parcours et débit pour la simulation du trafic Rapport technique Novembre 2001 Ce document a été rédigé par le SETRA pour la Direction des Routes Les observations de temps de trajet et de trafic local (tickets de péage et relevés de capteurs), ainsi que les données géométriques et les incidents ont été fournies par les sociétés ASF et SAPRR. Les études ont été menées sous la responsabilité et le pilotage de la Direction d'études Économie et Trafic du CSTR au SETRA. Elles ont fait intervenir les personnes suivantes à chaque étape : Déroulement du marché d'études avec le bureau d'études INGEROP • Patrice DANZANVILLIERS SETRA (DE Économie et Trafic) • Phuong-Tram SIMONET SETRA (DE Économie et Trafic) • Pierre FLORENTIN INGEROP • Thierry ANTOINE INGEROP • Fabien LEURENT INRETS (Expert) • Comité de pilotage représentants du SETRA, de la SAPRR, du CETE de l'Ouest, de la DREIF Études complémentaires, synthèse et rédaction du rapport • Phuong-Tram SIMONET SETRA (DE Économie et Trafic) • Fabien LEURENT SETRA Retirage de Juillet 2004 Retirage avec correction apportée en page 40 (§5.2.3 coefficient d'équivalence de 2,5) Sommaire NOTE DE SYNTHÈSE ........................................................................................................................................ 1 INTRODUCTION................................................................................................................................................. 5 Contexte : connaître la relation entre niveau de trafic et temps de parcours....................................................... 5 Objectif et champ................................................................................................................................................ 5 Méthode .............................................................................................................................................................. 6 Résultats.............................................................................................................................................................. 6 Contenu du présent rapport................................................................................................................................. 7 1. SPÉCIFICATION DU TEMPS DE PARCOURS MOYEN...................................................................... 8 1.1. Principes ................................................................................................................................................ 8 1.1.1. Agréger les débits VL et PL............................................................................................................... 8 1.1.2. Normaliser le débit en uvp ................................................................................................................ 9 1.1.3. Normaliser les longueurs .................................................................................................................. 9 1.1.4. Un temps unitaire facile à interpréter............................................................................................... 9 1.1.5. Une fonction par classe de véhicules .............................................................................................. 10 1.2. Guide d’emploi des nouvelles courbes................................................................................................ 11 1.2.1. Nouvelles définitions ....................................................................................................................... 11 1.2.2. Paramètres du fonctionnement à capacité...................................................................................... 11 1.2.3. Facteurs de concentration............................................................................................................... 11 1.2.4. Paramètres du temps de parcours à vide........................................................................................ 12 1.2.5. Paramètres de congestion............................................................................................................... 12 1.2.6. Valeurs à prendre en compte dans les projets................................................................................. 13 2. PARAMÈTRES POUR LE TEMPS DE PARCOURS MOYEN DES VL............................................. 14 2.1. Le support empirique........................................................................................................................... 14 2.1.1. Les itinéraires.................................................................................................................................. 14 2.1.2. Les mesures locales du trafic .......................................................................................................... 16 2.1.3. Questions de capacité ..................................................................................................................... 16 2.1.4. Les observations de temps de trajet ................................................................................................ 16 2.1.5. Premiers traitements des temps de trajet ........................................................................................ 17 2.2. Temps moyens des VL en fonction des débits VL et PL..................................................................... 18 2.2.1. Le temps libre unitaire .................................................................................................................... 19 2.2.2. Les paramètres de congestion......................................................................................................... 21 2.3. Méthode d’estimation et résultats connexes ( lecture optionnelle)...................................................... 21 2.3.1. Modèle probabiliste du temps de trajet........................................................................................... 21 2.3.2. Estimation par la méthode du maximum de vraisemblance............................................................ 22 2.3.3. Résultats connexes .......................................................................................................................... 22 3. PARAMÈTRES DU TEMPS DE PARCOURS MOYEN DES PL......................................................... 23 3.1. Le support empirique........................................................................................................................... 23 3.2. Temps moyens des PL en fonction des débits VL et PL ..................................................................... 24 3.2.1. Le temps de parcours libre et le temps moyen par unité de distance.............................................. 25 3.2.2. Le paramètre de congestion............................................................................................................ 25 3.3. Méthode d’estimation ( lecture optionnelle, Cf. [7] chapitre 4 ) ........................................................ 27 3.3.1. Hypothèses ...................................................................................................................................... 27 3.3.2. Proportionnalité des fonctions de répartition................................................................................. 27 3.3.3. Application à l’inférence................................................................................................................. 28 4. INTÉGRATION DANS UN MODÈLE D’AFFECTATION................................................................... 29 4.1. Appliquer les fonctions temps-débit.................................................................................................... 29 4.1.1. Définition des classes de véhicules ................................................................................................. 29 4.1.2. Débit et période de référence.......................................................................................................... 29 4.1.3. Typologie des arcs........................................................................................................................... 30 4.2. Les diverses formes de congestion ...................................................................................................... 30 4.2.1. Cas des incidents en section courante............................................................................................. 30 4.2.2. Congestion aux nœuds ..................................................................................................................... 31 4.2.3. Sur les dépassements de capacité.................................................................................................... 31 4.3. Valoriser les temps de parcours........................................................................................................... 31 4.3.1. Evaluation comportementale........................................................................................................... 31 4.3.2. Evaluation tutélaire......................................................................................................................... 32 4.3.3. Valoriser le temps d’arrêt ............................................................................................................... 32 4.3.4. Sur les variations aléatoires du temps de parcours ........................................................................ 32 4.4. Variations temporelles......................................................................................................................... 33 4.4.1. Définitions....................................................................................................................................... 33 4.4.2. Analyse............................................................................................................................................ 33 4.4.3. Facteur de concentration pour les camions.................................................................................... 34 4.4.4. Facteur de concentration pour les voitures..................................................................................... 34 4.4.5. Implémentation................................................................................................................................ 35 5. COMPARAISONS DIVERSES................................................................................................................. 36 5.1. Comparaisons empiriques.................................................................................................................... 36 5.1.1. Qualité de l’ajustement ................................................................................................................... 36 5.1.2. Reconstitution des vitesses moyennes des capteurs......................................................................... 37 5.2. Comparaisons internationales.............................................................................................................. 38 5.2.1. Comparaison avec les courbes BPR américaines........................................................................... 38 5.2.2. Comparaison avec le H.C.M. américain......................................................................................... 38 5.2.3. Comparaison avec le Royaume-Uni................................................................................................ 40 5.2.4. Comparaison avec l’Allemagne ...................................................................................................... 41 5.3. Comparaison avec les courbes dans ARIANE versions 5 et 6 ............................................................ 43 5.3.1. Comparaison pour les VL ............................................................................................................... 44 5.3.2. Comparaison pour les PL ............................................................................................................... 48 6. CONCLUSIONS ......................................................................................................................................... 51 6.1. Bilan .................................................................................................................................................... 51 6.2. Prolongements ..................................................................................................................................... 51 7. ANNEXES.................................................................................................................................................... 52 7.1. Annexe 1 : Synoptique de tous les itinéraires...................................................................................... 53 7.2. Annexe 2 : Tableau des effectifs par itinéraire.................................................................................... 58 7.3. Annexe 3 : Correction des effets d’extrémité ...................................................................................... 59 7.4. Annexe 4 : Moments de pente des itinéraires étudiés.......................................................................... 61 7.5. Annexe 5 : Estimation du coefficient d'équivalence et de la capacité ................................................. 62 7.6. Annexe 6 : Facteurs de concentration.................................................................................................. 65 8. BIBLIOGRAPHIE...................................................................................................................................... 68 Liste des figures Fig. 1 : Courbe BPR temps kilométrique-débit réduit.......................................................................... 10 Fig. 2 : Itinéraires Chalon-Villefranche et Dijon-Langres Nord (source INGEROP, [3]) .................... 15 Fig. 3 : Autoroute à 3 voies : Courbe BPR temps VL-débit total en véh, par %PL............................. 18 Fig. 4 : Autoroute à 2 voies : Courbe BPR temps VL-débit total en véh, par %PL............................. 18 Fig. 5 : Temps de parcours à vide des VL, en fonction de R 2 au carré ................................................ 20 Fig. 6 : Autoroute à 3 voies : Courbe BPR temps PL- débit total en véh, par %PL............................. 24 Fig. 7 : Autoroute à 2 voies : Courbe BPR temps PL-débit total en véh, par %PL.............................. 25 Fig. 8 : Temps de parcours des PL, en fonction du débit PL réduit ...................................................... 26 Fig. 9 : Proportionnalité des fonctions de répartition du temps de trajet et du temps de parcours........ 28 Fig. 10 : Exemple d’ajustement de la fonction temps-débit des VL pour A6 Chalon-Villefranche ..... 36 Fig. 11 : Comparaison avec les vitesses moyennes des capteurs .......................................................... 37 Fig. 12 : Nuage de points (a) Débit-Vitesse observée – (b) Débit-Vitesse prédite ............................... 38 Fig. 13 : Courbes débit-vitesse du HCM 2000 (extrait du HCM 2000, chapitre 23) : .......................... 39 Fig. 14 : Exemple de courbes débit-vitesse du COBA anglais.............................................................. 41 Fig. 15 : Exemple de courbes débit-vitesse du BVWP allemand.......................................................... 43 Fig. 16 : Autoroute à 3 voies : Temps de parcours des VL dans ARIANE........................................... 46 Fig. 17 : Autoroute à 3 voies : Temps de parcours des VL , formulation BPR..................................... 46 Fig. 18 : Autoroute à 2 voies : Temps de parcours des VL dans ARIANE........................................... 47 Fig. 19 : Autoroute à 2 voies : Temps de parcours des VL , formulation BPR..................................... 47 Fig. 20 : Autoroute à 3 voies : Temps de parcours des PL dans ARIANE ........................................... 49 Fig. 21 : Autoroute à 3 voies : Temps de parcours des PL, formulation BPR ...................................... 49 Fig. 22 : Autoroute à 2 voies : Temps de parcours des PL dans ARIANE ........................................... 50 Fig. 23 : Autoroute à 2 voies : Temps de parcours des PL, formulation BPR ...................................... 50 Fig. 24 : Synoptique de tous les itinéraires ........................................................................................... 53 Liste des tableaux Tab. 1 : Paramètres du fonctionnement à capacité................................................................................ 11 Tab. 2 : Facteurs de concentration......................................................................................................... 11 Tab. 3 : Paramètres du temps de parcours à vide.................................................................................. 12 Tab. 4 : Paramètres de congestion : coefficient γ................................................................................. 12 Tab. 5 : Paramètres de congestion : coefficient α ............................................................................... 12 Tab. 6 : Tableau succinct des itinéraires et des effectifs de l’étude ...................................................... 17 Tab. 7 : Paramètres du temps de parcours à vide des VL selon le relief............................................... 19 Tab. 8 : Paramètres du temps de parcours à vide des VL pour l’autoroute A7..................................... 19 Tab. 9 : Moments de pente selon le relief (valeurs en fourchette) ........................................................ 20 Tab. 10 : Composition de la classe 3 de péage en 1997 (source ASFA)............................................... 23 Tab. 11 : Proportions de trajets de la classe 3 de péage sur les itinéraires étudiés................................ 23 Tab. 12 : Paramètres du temps de parcours à vide des PL selon le relief.............................................. 25 Tab. 13 : Comparaison entre courbes ARIANE et courbes BPR pour les VL...................................... 45 Tab. 14 : Comparaison entre courbes ARIANE et courbes BPR pour les PL....................................... 48 Tab. 15 : Effectifs par itinéraire découpés par lots suivant les conditions de trafic et temporelles ...... 58 Tab. 16 : Correction des temps de parcours libre des VL ..................................................................... 60 Tab. 17 : Correction des temps de parcours libre des PL...................................................................... 60 Tab. 18 : Moments de pente des itinéraires étudiés............................................................................... 61 Tab. 19 : Coefficients d'équivalence et capacités estimés pour les itinéraires étudiés.......................... 64 Tab. 20 : Valeurs de χ V et de χ C par section..................................................................................... 67 Localisation des itinéraires autoroutiers étudiés A6 Fleury – Nemours Nemours – Auxerre Nord Auxerre Sud – Pouilly Pouilly – Beaune Chalon – Villefranche A31 Dijon Arc sur Tille – Langres Nord A40 Bellegarde – Bourg Sud A71 Montluçon – Riom A7 Vienne – Valence Nord Valence Sud – Montélimar Sud A9 uploads/Ingenierie_Lourd/ dt2996.pdf