Université de Tunis El Manar
Département Département de Génie Civil
Projet de fin d’année 2
Le calcul de la capacité des giratoires
Encadré par : Mr Amara LOULIZI Élaboré par
: Marwa BEN YOUSSEF & Hana LADHARI
10/04/2013
Sommaire CHAPITRE I............................................................................. I.......................................................................................................................................... ............................................................. 1 1.
DEFINITION .................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................1
2. HISTORIQUE ........................................................................................................ ................................................................................................................................... ........................... 1 3.
GEOMETRIE DES CARREFOURS GIRATOIRES ................................................................. ................................................................. 2
4.
CLASSEMENT DES CARREFOURS GIRATOIRES .......................................................... ............................................................... ..... 3
5.
AVANTAGES DES CARREFOURS GIRATOIRES ............................................................ ................................................................. ..... 4
CHAPITRE II ............................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................... 7 LA CAPACITE D’UN CAR REFOUR
GIRATOIRE .......................................................................... 7
1.
DEFINITION .................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................8
2.
..................................................................................................... ...................................... 8 CAPACITE D’UNE ENTREE ...............................................................
3.
RESERVE DE LA CAPACI TE D’UNE ENTREE POUR QG FIXE ......................................... 9
4.
DIFFERENTES METHODES DE CALCUL CALCU L DE LA CAPACITE ............................................ 9
4.1.
Méthode Allemande, formule de Brilon-Bondzio ............................................................................... 9
4.2.
Méthode Suisse, formule Bovy et al. ................................................................................................ 10
4.3.
Méthode Anglaise, formule TRRL ..................................................................................................... 12
4.4.
Méthode Allemande, formule de Brilon-Wu .................................................................................... 13
4.5.
Méthode Américaine, formule HCM 2000 ........................................................................................ 15
4.6.
Méthode Française, formule GIRABASE ............................................................................................ 16
CHAPITRE III .............................................................. ................................................................................................................................... ..................................................................... 20 1.
INTRODUCTION ........................................................... ..................................................................................................................... .......................................................... 20
Sommaire CHAPITRE I............................................................................. I.......................................................................................................................................... ............................................................. 1 1.
DEFINITION .................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................1
2. HISTORIQUE ........................................................................................................ ................................................................................................................................... ........................... 1 3.
GEOMETRIE DES CARREFOURS GIRATOIRES ................................................................. ................................................................. 2
4.
CLASSEMENT DES CARREFOURS GIRATOIRES .......................................................... ............................................................... ..... 3
5.
AVANTAGES DES CARREFOURS GIRATOIRES ............................................................ ................................................................. ..... 4
CHAPITRE II ............................................................................................................. ........................................................................................................................................ ........................... 7 LA CAPACITE D’UN CAR REFOUR
GIRATOIRE .......................................................................... 7
1.
DEFINITION .................................................................... ................................................................................................................................ ............................................................8
2.
..................................................................................................... ...................................... 8 CAPACITE D’UNE ENTREE ...............................................................
3.
RESERVE DE LA CAPACI TE D’UNE ENTREE POUR QG FIXE ......................................... 9
4.
DIFFERENTES METHODES DE CALCUL CALCU L DE LA CAPACITE ............................................ 9
4.1.
Méthode Allemande, formule de Brilon-Bondzio ............................................................................... 9
4.2.
Méthode Suisse, formule Bovy et al. ................................................................................................ 10
4.3.
Méthode Anglaise, formule TRRL ..................................................................................................... 12
4.4.
Méthode Allemande, formule de Brilon-Wu .................................................................................... 13
4.5.
Méthode Américaine, formule HCM 2000 ........................................................................................ 15
4.6.
Méthode Française, formule GIRABASE ............................................................................................ 16
CHAPITRE III .............................................................. ................................................................................................................................... ..................................................................... 20 1.
INTRODUCTION ........................................................... ..................................................................................................................... .......................................................... 20
2.
PRESENTATION GENERALE DU PROJET ........................................................... ........................................................................ ............. 20
3.
CALCUL DE LA L A CAPACITE AVEC LE LOGICIEL LO GICIEL TRICAS ............................................... ............................................... 22
3.1.
Présentation ..................................................................................................................................... 22
3.2.
Manipulation.................................................................................................................................... 23
3.3.
Résultats........................................................................................................................................... 26
4.
Calcul de capacité avec la méthode française, formule Girabase .......................................................... 27
4.1.
Programmation de la méthode sur Excel .......................................................................................... 27
4.2.
Résultats........................................................................................................................................... 27
5.
Calcul de capacité avec la méthode suisse ............................................................................................ 28
5.1.
Programmation de la méthode suisse sur Excel ................................................................................ 28
5.2.
Résultat ............................................................................................................................................ 29
6.
Conclusion finale sur l’étude du carrefour giratoire X2-RN10 X2 -RN10 ................................................................ 29
Liste des figures LE CARREFOUR GIRATOIRE (CARREFOUR GIRATOIRE SAINT JOSEPH A 2 VOIES, QUEBEC) [7] ............ 1
FIGURE 1 : FIGURE 2:
LES CARACTERISTIQUES D’UN GIRATOIRE. [6] ....................................................................................... 3
FIGURE 3:
LA SECURITE DES GIRATOIRES – NOMBRE DE POINTS DE CONFLIT ENTRE VEHICULES [5] .................... 5
FIGURE 4 :
AMENAGEMENT PAYSAGER ET DECORATIF DES CARREFOURS GIRATOIRES TUNISIENS. ..................... 6
FIGURE 5: TRAFIC GENANT [8] ................................................................................................................................ 8 FIGURE 6: LA CAPACITE C PAR RAPPORT AU DEBIT CIRCULANT Q C SELON LA FORMULE BRILON-BONDZIO [4] . 10 FIGURE 7: LES CARACTERISTIQUES DE LA FORMULE BOVY ET AL. [4] .................................................................. 11 FIGURE 8: LES VALEURS DE PARAM ETRE Α PAR RAPPORT A LA DISTANCE “ ℓ”’ [4] ............................................. 12 FIGURE 9: LA CAPACITE D’ENTREE D’UN GIRATOIRE SELON LA FORMULE DE BRILON-WU (HBS 200 1) [4] ......... 15 FIGURE 10: FLUX DU TRAFIC ET ELEMENTS GEOMETRIQUES POUR LA FORMULE GIRABASE. [4] ....................... 16 FIGURE 11:VUE D’ENSEMBLE DU PROJET [8] ........................................................................................................ 20 FIGURE 12: EMPRISE ACTUELLE [8] ....................................................................................................................... 21 FIGURE 13: LE TRAFIC DE L’ANNEE 2007 AU NIVEAU DU CARREFOUR X2-RN10 .................................................. 21 FIGURE 14:LOGICIEL TRICAS ................................................................................................................................. 23 FIGURE 15: NOUVEAU PROJET SUR TRICAS .......................................................................................................... 24 FIGURE 16:PARAMETRES GEOMETRIQUES SUR TRICAS ....................................................................................... 25 FIGURE 17:VOLUME DE TRAFIC SUR TRICAS ......................................................................................................... 25 FIGURE 18:ANALYSE DE LA CAPACITE SUR TRICAS ............................................................................................... 26 FIGURE 19: INTERFACE SUR EXCEL DE LA METHODE FRANÇ AISE ......................................................................... 27 FIGURE 20: INTERFACE SUR EXCEL DE LA METHODE SUISSE ................................................................................ 29
Liste des tableaux TABLEAU 1: LES PARAMETRES DE CONSTRUCTIO N D’UN GIRATOIRE. [2] .............................................................. 3 TABLEAU 2: LES VALEURS DES PARAMETRES POUR LA FORMULE CAPACITE BRILON-BONDZIO [4] .................... 10 TABLEAU 3: PARAMETRES GEOMETRIQUES UTILISES POUR LA FORMULE TRRL [4] ............................................ 13 TABLEAU 4: DIFFERENT S TYPES D’ELEMENTS G EOMETRIQUES A UTILIS ER DANS L’APPLICATION DE LA METHODE GIRABASE [4] ............................................................................................................................................... 17 TABLEAU 5: LE TRAFIC ROUTIER AU NIVEAU DU CARREFOUR X2-RN10 .............................................................. 22 TABLEAU 6: RESULTAT DU CALC UL DE CAPACITE D’UN GIRATOIRE ..................................................................... 26 TABLEAU 7: RESULTAT DU CALCUL DE CAPACIT E D’UN GIRATOIRE AVEC LA METHODE FRANÇAISE .................. 27 TABLEAU 8: RESULTAT DU CALCUL DE CAPACITE D’UN GIRATOIRE AVEC LA METHODE SUISSE.......................... 29
Remerciement Nous tenons à exprimer notre gratitude à notre encadrant Mr. Amara LOULIZI pour l’aide précieuse qu’il nou s a apportée. Nous remercions infiniment l ’é quipe de TRANSOFT solutions et spécialement Mr. Ahlonko KOMLA de nous avoir donné la chance de travailler avec le logiciel TRICAS.
Chapitre I Le carrefour giratoire
1. Définition Un carrefour giratoire, ou un giratoire, est un aménagement formé d’un anneau central. Il est situé dans la zone de rencontre des véhicules qui se déplacent sur des routes différentes. Ce dernier collecte les trafics des voies aboutissant à l’intersection et redistribue ces trafics entre ces mêmes voies, figure 1. Tout conducteur abordant un carrefour giratoire est tenu, quelque soit le classement de la voie qu’il s’apprête à entrer, de céder le passage aux usagers circulant sur la chaussée qui ceinture le carrefour giratoire. Tous les itinéraires sont ainsi interrompus et tous les trafics qui aboutissent perdent leur prépondérance au bénéfice du courant de véhicules circulant sur la chaussée annulaire.
F igur e 1 : Le Carrefour giratoire (carrefour giratoire Saint Joseph à 2 voies, Québec) [1]
2. Historique Au XIXe siècle, les carrefours circulaires [2] désignés sous l’appellation de ronds -points permettaient par leurs dimensions majestueuses et leurs aménagements sculpturaux l’identification des convergences des voies principales des grandes villes ; aucune règle de priorité ne gérait alors ces carrefours.
1
Ces carrefours giratoires ont fait partie aussi du système de transport aux États-Unis depuis 1905, avec la conception de « Columbus Circle » par William Phelps Eno à New York City. En 1906 et 1907, face aux conflits survenant entre les usagers de l’époque, les premiers carrefours à sens de giration sont créés par l’architecte français Eugène Hénard à Paris : la place de l’Étoile (place Charles de Gaulle) et la place de la Nation. L’accroissement continu du trafic et la règle de la priorité à droite, c’est -à-dire au trafic entrant, ont provoqué le blocage du carrefour car les besoins en matière de stockage sur l’anneau sont supérieurs à la capacité de l’anneau. C’est pourquoi, en 1966 en Grande Bretagne, a été établie , après expérimentation, la priorité aux véhicules circulant sur l’anneau. Cette solution, testée en France à partir de 1970, s’est développée après 1984 et elle est devenue obligatoire par le décret du 6 septembre 1993.
3. Géométrie des carrefours giratoires Les principaux paramètres caractérisant un giratoire, illustré par la figure 2, sont : - l’ilot central : Il doit être de préférence de forme circulaire car les giratoires de forme non circulaire, et notamment ovale, présentent un taux d'accidents plus élevé. L'îlot central est ceinturé de bordures basses ou d'une bande franchissable de 1,5 à 2 m ; - l’ilot séparateur : Les îlots séparateurs favorisent la perception du carrefour en approche. Leur largeur influe sur la capacité en dissociant plus tôt les véhicules qui sortent de ceux qui tournent. Ils peuvent être évasés ou droits. Ils ne doivent pas provoquer un brusque rétrécissement de l'entrée ; - le rayon du giratoire R g ; - le rayon intérieur R i ; - le rayon de sortie R s ; Il doit être supérieur au rayon intérieur du giratoire avec un minimum de 15 m et un maximum de 30m ; - le rayon d’entrée R e ; Il est recommandé entre 8 m et 15 m. En aucun cas, il ne doit dépasser le rayon extérieur du giratoire ;
- les dimensions de l’anneau (ou le chaussée annulaire) ; - le nombre de voie d’entrée et de sortie ; - le nombre de branches.
2
Largeur de la Ilot central
chaussée annulaire
Rayon d’entrée R e Largeur de sortie Largeur de départ
Diamètre extérieure D= 2 R g
Largeur d’approche
Largeur d’entrée
Rayon de sortie R S Rayon intérieur
Ilot séparatif
R i
Les caractéristiques d’un giratoire. [6] F igur e 2:
Ces paramètres sont ceux utilisés pour l’étude des giratoires. Le tableau 1 énumère les paramètres de construction d’un giratoire et donne les valeurs courantes de ces derniers. : Les paramètres de construction d’un giratoire. [7] Tabl eau 1
Notations
Paramétrage
Valeurs courantes (en m)
Rayon du giratoire
R g
12 m R g 25 m
R g=12
R g=15
R g=20
R g=25
Largeur de l’anneau
la
6 m la 9 m
7
7
7
8
Surlargeur franchissable
slf
1.5 m si R g 15 m
1.5
1.5
__
__
Rayon intérieur
R i
R g. la. slf
3.5
6.5
13
18
Rayon d’entrée
R e
10 m R e 15 m et R g
12
15
15
15
Largeur de la voie entrante
le
le=4 m
4
4
4
4
Rayon de sortie
R s
15 m R s 30 m et > R i
15
20
20
20
Largeur de la voie sortante
ls
4 m ls 5 m
4
4
4.5
5
Rayon de raccordement
R r
R r=4 R g
48
60
80
100
4. Classement des carrefours giratoires Selon le trafic, la nature des voies, le domaine d’utilisation et l es exigences de l’environnement, on peut classer les carrefours giratoires en 5 familles [2] :
3
• Les giratoires urbains « standards » qui peuvent être installés sur : – les voies de desserte ; – les voies de distribution locale ; – les voies à trafic principal ; – les voies de desserte des zones d’activité et voies de transport en commun. • Les giratoires urbains « stratégiques » destinés aux : – voies de distribution principale ; – voies pénétrantes, rocades et voies rapides urbaines ; – voies des zones industrielles. • Les giratoires périurbains destinés à l’aménagement des entrées de ville. • Les giratoires de rase campagne du réseau routier non structurant (VNRS). • Les giratoires de rase campagne du réseau routier structurant (VRS). On peut aussi classer les giratoires selon le diamètre du rayon du giratoire R g tel qu’on trouve : •les petits giratoires Rg < 15 m ; •les giratoires moyens 15 m < R g < 22 m ; •les grands-giratoires R g 22 m.
5. Avantages des carrefours giratoires Les carrefours giratoires ont beaucoup plus d’avantages à comparer avec les intersections traditionnelles, qui sont principalement :
Le renforcement de la sécurité La réduction du nombre de points de conflits, figure 3, et de la vitesse des véhicules entrainent la diminution considérable des risques d’accidents et de blessures graves.
4
F igur e 3: La sécurité des giratoires – Nombre de points de conflit entre véhicules [5]
La réduction de la vitesse La pénétration dans un carrefour giratoire nécessite la diminution de la vitesse, ce qui n’est pas le cas dans les carrefours à feux.
L'accroissement de la capacité Un carrefour giratoire permet une meilleure gestion du nombre élevé de véhicules qui effectuent des virages à gauche que des feux de signalisation.
La diminution des arrêts et des retards Le céder le passage à l'entrée d'un carrefour giratoire réduit considérablement les retards causés par l'arrêt et l'attente du feu vert dans d’un carrefour à feux ou l'attente de pouvoir s’engager dans la circulation au niveau d’un panneau de stop.
La diminution du ralentissement et de la pollution atmosphérique La réduction du ralentissement entraîne une diminution de la consommation de carburant et une meilleure qualité de l’air grâce à la diminution des émissions de dioxyde de carbone.
La réduction des coûts d’entretien
Le carrefour giratoire élimine les coûts d’entretien et d’électricité rattachés aux feux de circulation.
L'amélioration esthétique de l’infrastructure
L’îlot central offre des possibilités d’aménagement paysager et décoratif. La Tunisie est un très bon exemple dans l’aménagement des ilots de giratoires par l’implantation des sculptures de la particularité de la région, voir figure 4.
5
F igur e 4 : Aménagement paysager et décoratif des carrefours giratoires Tunisiens [10]
6
Chapitre II La capacité d’un carrefour giratoire
7
1. Définition La capacité est un paramètre technique qui reflète le niveau de service (évalué par rapport au débit maximum) assuré par le carrefour de point de vue de la seule prise en compte du nombre de véhicules à gérer au droit de l’aménagement. La capacité est exprimée en u.v.p (unité de voitures particulières), par unité de temps.
2. Capacité d’une entrée Un véhicule qui veut pénétrer dans le carrefour giratoire doit trouver sa place dans un trafic « gênant » pour lui. Pour le véhicule (1) qui entre en A, figure 5, les véhicules (2) et (3), sont gênants. Le véhicule (4) est gênant s’il doit passer devant l’entrée de A, mais peut-être sort-il en A. Dans ce cas, il est gênant jusqu’à ce que son intention de sorti r ait été clairement perçue par le véhicule (1).
F igur e 5: Trafic gênant [8]
Le trafic gênant Q g va dépendre principalement du trafic qui circule sur l’anneau au droit de l’entrée et du nombre de voies sur lequel il se répartit, mais aussi du trafic sortant à la même branche, qui n’est pas toujours perçu comme devant sortir par l’automobiliste en attente.
8
La capacité C d’une entrée ; c’est pour chaque valeur donnée du trafic gênant Q g, le trafic maximal Qe max, pouvant pénétrer sur l’anneau. A chaque valeur de Q g correspond une valeur de Qe max :
C=Qe max
3. Réserve de la capacité d’une entrée pour Q g fixé Pour une valeur de Q g fixée, la réserve de capacité est la différence C-Q e. Attention, la reserve de capacité est souvent exprimée en proportion : -
soit (C-Qe)/C, proportion utilisée de la capacité Q e max, pour Qg fixé ;
-
soit (C-Qe)/Qe, proportion d’augmentation de Qe que peut supporter l’entrée du giratoire pour Qg fixé.
Il est nécessaire de respecter une réserve de capacité car il faut pas se trouver au delà de la capacité, ce qui entrainera un temps d’attente théoriquement infini. Sans oublier aussi, qu’il faut tenir compte de l’imprécision des méthodes d’évaluation de la capacité.
4. Différentes méthodes de calcul de la capacité En milieu urbain ou périurbain, la capacité des giratoires est décisive, d'où l'importance des calculs de capacité qui s’effectue par plusieurs formules.
4.1. Méthode Allemande, formule de Brilon-Bondzio La capacité de l'entrée est représentée par la simple relation linéaire suivante :
(u.v.p/ h)
(1)
Où A et B sont obtenus à partir du tableau 2, en fonction du nombre d'entrée et des voies circulaires. L'équation (1) est valable pour les ronds-points avec des diamètres extérieurs D ext entre 28 m et 100 m. Q c est le débit circulant en face de l'entrée pour lequel la capacité C est déterminée. Ceci coïncide avec le trafic préoccupant ou gênant Q g. La figure 6 représente la capacité C en fonction du débit circulant et le nombre de voies à l’entrée et au niveau de la chaussée annulaire.
9
Tabl eau 2: L es valeur s des paramètr es pour la for mule capacitéBr il on- Bon dzio [4]
Nombre de voies dans
Nombre de voies à
la chaussée annulaire
l’entrée
3
A
B
2
1409
0.42
2
2
1380
0.50
2-3
1
1250
0.53
1
1
1218
0.74
F igur e 6: La capacité C par rapport au débit circulant Qc selon la formule Brilon-Bondzio [4]
4.2. Méthode Suisse, formule Bovy et al. Cette formule est recommandée pour les ronds-points dans les zones urbaines et périurbaines, de petites dimensions (diamètre interne maximum entre 18 et 20 m). Le diamètre du cercle externe varie généralement de 24 à 34 m, et il ya des entrées évasées, c'est à dire, il ya plus de voies à côté de la ligne d'arrêt pour faire le choix de la direction souhaitée la plus facile. Une capacité d'entrée est déterminée par la relation suivante:
(u.v.p/h) (2)
Où γ est un paramètre qui permet de prendre en compte le nombre de voies d'entrée, et sa valeur est: 10
-γ = 1 pour une seule voie; -γ = 0,6-0,7 m pour deux voies (en fonction des dimensions d'entrée plus ou moins grandes), et il est généralement fixé à 0,667; -γ = 0.5 pour trois voies ; Qd est le trafic gênant déterminé comme suit: Qd
Où
α·Q +β·Q s
c (uvp/h)
-
Qs= débit du trafic sortant (uvp/h) sur la branche où est calculée la capacité ;
-
Qc= débit du trafic circulant sur l’anneau, au droit de l’entrée (uvp/h) ;
-
β= coefficient fonction du nombre de voies sur l’anneau : 1 voie => β = 0.9 à 1 2 voie => β = 0.6 à 0.8 3 voie => β = 0.5 à 0.6
-
α=coefficient dépendant de la distance “ℓ ” entre les points de conflits.
La détermination de la distance “ ℓ ” permettant donc de fixer la valeur de
“ℓ ”, figure7,
est la distance A-B qui sépare le point de divergence A des trajectoires du flux sortant et du flux circulant, et le point de convergence B des trajectoires du flux circulant et du flux entrant. Pour les giratoires comportant plusieurs voies à l’entrée et sur l’anneau, il convient de choisir la distance “ ℓ ”’ la plus contraignante (la plus petite) entre les points de conflits.
F igur e 7: Les caractéristiques de la formule Bovy et al. [4]
11
Une fois “ℓ ” connue, on peut déterminer le coefficient “ α’’ à l’aide de l’abaque de la
figure 8.
F igur e 8: Les valeurs de paramètre α par rapport à la distance “ ℓ”’ [4]
Cette figure montre trois comportements de la valeur α en fonction de la distance “ ℓ ”. La ligne "a" est relative à une vitesse d'écoulement de 20-25 km/h, les lignes "b" et "c" frontière la bande au-dessus et en dessous de "a" lorsque V> 20-25 km/h (plus déranger) et lorsque V<20-25 km/h (petit déranger), respectivement. Le taux de capacité utilisée de l’entrée TCUe (%), pour un trafic d’entrée donné Qe est :
Le taux de capacité utilisée au point de conflit TCU c (%) est :
+ 4.3. Méthode Anglaise, formule TRRL Avec la formule TRRL, la capacité C d'une entrée est déterminée en fonction de la branche et les paramètres géométriques de l’ilot central, tableau 3, et de l'écoulement circulant dans la chaussée annulaire en face de l'entrée Q c. La relation a été développée par « Kimber » et elle est basée sur des observations expérimentales d'un grand nombre de ronds-points fonctionnant en Angleterre. Elle a la forme linéaire suivante:
12
Avec:
(u.v.p/h) (3)
F = 303 × X2 ; f c = 0.210 × t D × (1 + 0.2 × X2) ; k = 1 – 0.00347 × (ф-30) – 0.978 × (1/r – 0.05) ; tD = 1 +1/[2 × (1 + exp((D − 60)/10))]; X2= V + ((e − V) / (1 + 2 × S)); S = 1.6 ×(e – v)/ ℓ‘ = (e – v)/ ℓ. Tabl eau 3: Par amè tr es gé omé tr iques uti lisé s pour la f or mu le TRRL [4]
Paramètre
Description
Plage des valeurs
E
Largeur d'entrée
3.6 – 16.5 m
V
Largeur de la voie
1.9 – 12.5 m
e’
Largeur de l'entrée précédente
3.6 – 15.0 m
v’
Largeur de la voie précédente
2.9 – 12.5 m
U
Largeur de cercle
4.9 – 22.7 m
ℓ,ℓ’
Longueur moyenne de l'évasement
1 –∞ m
S
Netteté de l'évasement
0-2-9
R
Rayon de courbure d'entrée
Ф
Angle d'entrée
D=Dext
Diamètre du cercle inscrit
3.4 –∞ m 0-77° 13.5 – 171.6 m
W
Largeur de la section d'échange
7.0 – 26.0 m
L
Longueur de la section d'échange
9.0 – 86.0 m
4.4. Méthode Allemande, formule de Brilon-Wu En 1997, Brilon et Wu ont proposé la formule suivante pour le calcul de la valeur de la capacité d’entrée C (uvp/h) d’un giratoire.
(uvp/h) (4)
Avec : Qc=le flux de circulation à l’entrée (pcu/h) ; nc =le nombre de voie dans l’anneau ;
13
ne =le nombre de voie à l’entrée ; Tc=le créneau temporel critique (s) ; Tf =le temps inter-véhiculaire de poursuite (s) ; =le progrès minimal entre deux véhicules circulant dans l’anneau. Donc, d’après l’équation (4), la capacité d’entrée C d’un giratoire est fonction du comportement des conducteurs, représenté par la détermination du temps psychotechnique T c,
Tf et
. La capacité d’entrée C d’un giratoire est aussi fonction du trafic circulant, le nombre
de voie dans l’anneau, ainsi que le nombre de voie à l’entrée. Sous les conditions allemandes, le temps psychotechnique est estimé à T c = 4.1 s, Tf = 2.9 s, et
= 2.1 s.
La figure 9 exprime le comportement de la capacité, déterminé en utilisant (4), en fonction du trafic circulant ainsi que plusieurs configurations géométriques du giratoire (ne/nc). Il est recommandé d’utiliser la formule (4) uniquement en cas de giratoire avec une seule voie dans l’anneau et une seule voie d’entrée. Au cas où le giratoire comporte deux voies (où le diamètre extérieur doit être entre 40 m et 60 m et la ligne centrale du cercle ne doit pas être marquée), on peut utiliser la formule suivante pour la détermination de la capacité d’entrée C:
(uvp/h) (5)
Avec : Qc=le flux de circulation à l’entrée (uvp/h) ; ne =le nombre de voie à l’entrée ; Tc= le créneau temporel critique (s) ; Tf = le temps inter-véhiculaire de poursuite (s).
14
F igur e 9: La capacité d’entrée d’un giratoire selon la formule de Brilon-Wu (HBS 2001) [4]
4.5. Méthode Américaine, formule HCM 2000 L’approche HCM (Highway Capacity Manual) 2000 pour l’évaluation des capacités d’entrée C, d’un carrefour giratoire, est limitée au cas d’un giratoire dont l’entrée et l’anneau n’ont qu’une seule bande de circulation et avec un flux de circulation Qc inférieure ou égal à 1200 uvp/h (Débit de l’heure de pointe). Pour évaluer C, on utilise l’équation suivante :
(uvp/h)
(6)
Avec: Qc=le flux de circulation à l’entrée (uvp/h); Tc= le créneau temporel critique (s); Tf = le temps inter-véhiculaire de poursuite (s). Puisque les données expérimentales d’extension sur les carrefours giratoires en exploitation aux états unis n’étaient pas disponibles lors de la publication de la dernière édition de la formule HCM, le manuel de procédure donne un intervalle de valeur de la capacité obtenu avec les valeurs suivantes des paramètres T c et Tf . La limite supérieure de l’équation (6) est obtenue pour T c=4.1s and T f =2.6s et la limite inférieure est obtenue pour T c=4.6s et Tf =3.1s. 15
4.6. Méthode Française, formule GIRABASE GIRABASE est un logiciel commercial récemment utilisé en France pour déterminer la capacité d’un giratoire. Ce logiciel était développé par le Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement (CETE) et accepté par le Centre d’Etudes sur les Réseaux, les Transport, l’Urbanisme et les constructions publiques (CERTU) et le Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA). GIRABASE était développé en traitant des données du trafic par l’observation des entrées du giratoire (dans les conditions de saturation) avec un approche statistique. Ce logiciel se base sur des relations empiriques obtenues par le comptage de 63000 véhicules pendant 507 périodes de saturation de 5-10 min à 45 giratoires différents. Cette procédure peut être utilisée pour tout type de giratoire (petit ou large giratoire) localisé dans des zones urbaines ou rurales et ayant de trois à huit branches avec une, deux ou trois voies d’entrée dans l’anneau. Les flux du trafic et les éléments géométriques du giratoire considérés dans cette procédure sont illustrés dans la figure 10.
F igur e 10: Flux du trafic et éléments géométriques pour la formule GIRABASE. [4]
16
Le tableau 4 montre les différents types d’éléments géométriques à utilis er dans l’application de la méthode Girabase. Tableau 4: différents types d’éléments géométriques à utiliser dans l’application de la méthode GIRABA SE [4]
Paramètre
Description
Intervalle de valeurs
Le
Largeur de l’entrée
3 – 11 m
Li
Largeur de l’ilot séparatif
0 – 70 m
Lu
Largeur de la sortie
3.5 – 10.5 m
LA
Largeur de la chaussée annulaire
4.5 – 17.5 m
R i
Rayon de l’ilot central
3.5 – 87.5 m
La formule utilisée pour la détermination de la capacité d’entrée C est la suivante :
Avec
(uvp/h) (7)
Tf = le Temps inter-véhiculaire de poursuite (s) ;
Le=la largeur de l’entrée à proximité du giratoire, déterminée perpendicu lairement à la direction d’entrée (m) ; CB=un coefficient égal à 3.525 dans les zones urbaines et égal à 3.625 dans les zones rurales.
QQ +
Qci × k ti + Qce × k te
Qd= le flux de distribution au niveau de l’entrée (uvp/h); Qu= le flux de sortie (uvp/h); Qc= Qci + Qce = le flux de circulation à l’entrée (uvp/h); Qci= le taux de trafic Q c dans la voie du cercle intérieur (uvp/h); Qce= le taux de trafic Q c dans la voie du cercle extérieur (proche de l’entrée) (uvp/h).
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+
R i=le rayon de l’ilot central (m);
LA=la largeur de la chaussée annulaire (m); Li= largeur de l’ilot séparatif (m) ;
+ Une rapide observation du trafic horaire total entrant dans le giratoire permet de se faire une idée du niveau de la réflexion à mener sur la capacité : -
< 1500 uvp/h, normalement pas de problème ;
-
de 1500 à 2000 uvp/h, un examen de la répartition des trafics est nécessaire; on vérifiera que la somme des trafics entrant et tournant ne dépasse pas 1000 uvp/h à chaque entrée ;
- plus de 2000 uvp/h, un test de capacité est obligatoire; ce test peut être réalisé au moyen du logiciel GIRABASE.
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Chapitre III Le calcul de capacité du carrefour giratoire X2-RN10 à El Menzah
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1. Introduction Nous avons choisi, pour effectuer le calcul de la capacité , l’exemple du carrefour giratoire X2-RN10 à El Menzah. Ce carrefour giratoire est un sujet d’étude dans un projet de fin d’étude à l’ENIT [8].
2. Présentation générale du projet Le futur projet « ouvrage d’art au niveau du carrefour X2 -RN10 » est situé dans le gouvernorat de Tunis, cette zone possède un caractère urbain quasi-exclusif. Ce projet consiste à l’aménagement d’un pont dalle au niveau de X2 – RN10. La figure 11 illustre le plan de situation de ces liaisons.
F igur e 11: Vue d’ensemble du projet [8]
L’emprise actuelle, figure 12, du carrefour est composée de deux principales directions : La
Voie X2 : Menzah – Centre-ville
La
RN10: Ariana – Place pasteur
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F igur e 12: Emprise actuelle [8]
Dans ce projet le bureau d’étude a effectué une large étude de trafic dont les résultats sont présentés dans figure 13. Les prévissions de trafic faites sont basés sur les enquêtes de l’année 2007 qui sont les suivants au niveau du carrefour étudié.
F igur e 13: Le trafic de l’année 2007 au niveau du carrefour X2-RN10
L’estimation du trafic prévisionnel au niveau du tronçon étudié, pendant sa mise en service ‘2014’ est basée sur la connaissance du trafic de l’année de base (2007), ainsi que sur le rôle
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spécifique dévolu à la X2, surtout après son réaménagement . Le trafic routier au niveau du carrefour X2-RN10 est présenté dans le tableau5 : Tableau 5: L e trafi c routier au niveau du carrefour X2-RN10
Branche 1
Branche 2
Branche 3
Branche 4
Total entrée
Branche 1
0
789
0
552
1341
Branche 2
836
0
365
1353
2554
Branche 3
0
685
0
516
1201
Branche 4
325
2142
832
0
3299
Total sortie
1161
3616
1197
2421
0
Une analyse multicritère a abouti au choix de la première variante d’aménagement de l’ouvrage d’art, celle qui favorise le trafic venant d’El Menzah vers le centre ville moyennant un pont dalle sur X2 et qui suggère d’aménager un carrefour giratoire au dessous de l’ouvrage d’art. Cette solution permet d’alléger le trafic le plus important ainsi que l’encombrement au niveau du carrefour X2-RN10 mais elle nécessite de l’espace ce qui conduit à démolir des clôtures existantes. Le but de la partie qui suit est le calcul de la capacité du carrefour giratoire X2-RN10 avec différentes méthodes. Parmi les six méthodes de calcul détaillées dans le deuxième chapitre du projet, on a choisi d’adopté la méthode française (formule Girabase) et la méth ode Suisse. En plus de ces deux formules théoriques, on va aussi calculer la capacité d’entrée avec le nouveau logiciel de calcul de capacité TRICAS.
3. Calcul de la capacité avec le logiciel TRICAS 3.1. Présentation TRICAS est un logiciel d’analyse de capacité permettant d’évaluer le volume de trafic acceptable sur un giratoire. Il s’applique à tous types de projets ; conception de nouveaux carrefours giratoires ou diagnostic de cas existants. Développé avec l’aide de Bernard Guichet, expert dans la conception de carrefours giratoires, TRICAS inclut les 4 types de
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ronds-points standards (12, 15, 20 et 25 m) du Guide Technique 1998 du SETRA (Service d’Études Techniques des Routes et Autoroutes), figure 14.
F igur e 14: Logiciel TRICAS
Les outils d’analyse de la capacité sont l es caractéristiques géométriques du giratoire et de chacune des branches doivent être définies au préalable. En entrant les données de trafic en volume et le nombre de piétons, TRICAS calcule instantanément la réserve de capacité, le temps d’attente et la longueur de la file d’attente. En spécifiant la période et en modifiant le volume de trafic, on peut tester plusieurs scénarios de trafic sur un même giratoire. Lors de la création d’un nouveau projet, TRICAS propose 4 tailles de giratoires basées sur les recommandations du SETRA. Un certain nombre de paramètres géométriques y sont prédéfinis et permettent à l’utilisateur de passer rapidement à la phase de calcul. La définition de l’environnement urbain, périurbain ou rural aura également une influence sur les résultats et recommandations du logiciel. L’analyse de capacité s’affiche sous forme de tableau et de graphique. Le logiciel fournit des recommandations pour chaque branche en ce qui concerne le temps d’attente, le nombre de véhicules en attente, la saturation et suggère des améliorations à apporter à la géométrie.
3.2. Manipulation Nouveau projet : Sur TRICAS, nous commençons par crée un nouveau projet en précisant le nom de ce dernier, sa localisation, la n ature de l’environnement dans lequel le giratoire sera conçu et le nombre de branches, figure 15.
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F igur e 15: Nouveau projet sur TRICAS
Géométrie : Nous définissons ensuite les paramètres géométriques du giratoire notamment le rayon de l’ilot central, la largeur de la bande franchissable et la largeur de l’anne au de circulation. Nous devons aussi préciser les paramètres géométriques de chacune des branches du giratoire qui sont la largeur de l’entrée, la largeur de la sortie et la largeur de l’ilot, figure
16.
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Paramètres géométriques sur TRICAS F igur e 16:
Volume du trafic : Nous définissons les volumes de trafic piétons et véhicules dans le giratoire pour la période active, figure 17. Dans notre projet, nous allons supposer qu’il n’y a pas de trafic piétonnier.
F igur e 17: Volume de trafic sur TRICAS
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Analyse : Une fois le trafic introduit, TRICAS peut nous fournir une analyse de la capacité du giratoire. Pour notre projet, TRICAS nous a donné les résultats suivants, figure 18.
Analyse de la capacité sur TRICAS F igur e 18:
3.3. Résultats L’analyse de la capacité du carrefour giratoire X2 -RN10 à El Menzah à l’aide du logiciel TRICAS permet d’avoir le tableau 6 des résultats. Tabl eau 6: Résultat du calcul de capacité d’un giratoire
Capacité (uvp/h)
Réserve (uvp/h)
% Réserve
Branche 1
196
-1145.6
-586.2
Branche 2
987
-1567.4
-158.9
Branche 3
223
-977.6
-437.7
Branche 4
786
-2371.0
-301.7
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4. Calcul de capacité avec la méthode française, formule Girabase 4.1. Programmation de la méthode sur Excel Nous avons programmé la méthode française Girabase sur Excel pour créer une interface,
figure 19, permettant d’introduire les données géométriques et les données du t rafic, mentionnées dans le deuxième chapitre du projet (4.6), de chaque branche du giratoire. Pour enfin obtenir la capacité d’entrée propre à la branche choisie, la réserve de capacité et le pourcentage de cette dernière.
F igur e 19: Interface sur Excel de la méthode française
4.2. Résultats L’analyse de la capacité du carrefour giratoire X2 -RN10 à El Menzah avec la méthode française, formule Girabase permet d’avoir le tableau 7 des résultats. Tabl eau 7: Ré sultat du calcul de capacité d’un giratoire avec la mé thode f rançai se
Capacité (uvp/h)
Réserve (uvp/h)
% Réserve
Branche 1
346
-995
-288
Branche 2
1394
-1160
-83
Branche 3
1098
-1285
-117
Branche 4
1368
-1430
-105
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5. Calcul de capacité avec la méthode suisse 5.1. Programmation de la méthode suisse sur Excel Nous avons programmé la méthode Suisse sur Excel pour créer une interface permettant d’introduire les données géométriques et les données du trafic de chaque branche du giratoire, comme mentionner dans le deuxième chapitre du projet (4.2). Les principales considérations qu’on a effectué pour refléter au mieux le giratoire tunisien sont :
Une vitesse d’écoulement du trafic au niveau du carrefour giratoire inférieure à 20 km/h, ce qui signifie qu’on va programmer la courbe C de l’abaque de la méthode suisse.
Une moyenne sur les valeurs extrêmes du coefficient β. Ce dernier est en fonction du nombre de voies sur l’anneau : 1 voie : β de 0.9 à 1 2 voies : β de 0.6 à 0.8 3 voies : β de 0.5 à 0.6
β=0.95.
β=0.7.
β=0.55.
Ce programme nous permet d’obtenir, figure 20 : - la capacité d’entrée C propre à la branche choisie ; - la réserve en capacité ; - le pourcentage de réserve de capacité ; - le taux de capacité utilisé TCU e à l’entrée ; - le taux de capacité au point de conflit TCU c.
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F igur e 20: Interface sur Excel de la méthode suisse
5.2. Résultat L’analyse de la capacité du carrefour giratoire X2 -RN10 à El Menzah avec la méthode suisse permet d’obtenir le tableau 8 des résultats. Tabl eau 8: Résultat du calcul de capacité d’un giratoire avec l a mé thode sui sse
Capacité (uvp/h)
Réserve (uvp/h)
% Réserve
% TCUe
% TCUc
Branche 1
-1007
-2348
-233
-133
204
Branche 2
717
-1837
-256
356
182
Branche 3
752
-1631
-217
317
173
Branche 4
828
-1970
-238
338
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6. Conclusion finale sur l’étude du carrefour gir atoire X2-RN10 La solution proposée suggérant de réaliser un carrefour giratoire dans la zone d’El Menzah n’est pas faisable puisque le calcul selon les différentes méthodes nous donne une saturation des 4 voies dès la réalisation du carrefour, c'est-à-dire en 2014.
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