Les coûts de la congestion

1. Les coûts de la congestion Fannie Joubert Présentation réalisée dans le cadre des Mercredis de l’AMT14 mai 2003

2. Parcours du jour • Transport, accessibilité, mobilité • Qu’est-ce que la congestion? • Trois approches théoriques • Types de congestion • Dimensions de la congestion • Comment peut-on la mesurer? • Préalables • Méthodes et exemples • Pourquoi étudier et mesurer la congestion? • Congestion et transport durable

3. Transport, accessibilité, mobilité • Transport: activité qui permet d’accéder aux biens, aux services et aux destinations désirées • Accessibilité: la finalité du transport • Mobilité: un indicateur parmi d’autres de l’accessibilité

4. La congestion • C’est l’expression d’une limite à la mobilité

5. L’ingénieur L’économiste Le physicien Qu’est-ce que la congestion?Trois conceptions théoriques

6. L’ingénieur • Congestion = atteinte de la capacité des liens routiers • Capacité = niveau de trafic correspondant à l’optimum opérationnel du lien

7. Phénomène de la congestion

8. $ Niveau d’activité L’économiste Demande Offre

9. Le physicien • Théories basées sur les principes de la théorie de la dynamique des fluides • Dans ces modèles l’émergence des bouchons peut être soit déterministe (perturbation externe) ou aléatoire (formation spontanée) • Modèles qui comprennent plus de deux phases de trafic, par exemple: • État laminaire, état de coexistence et bouchon • Écoulement libre, flux synchronisé et vaste bouchon en mouvement • Trafic congestionné homogène, trafic oscillatoire congestionné, alternance d’arrêt-départ, amas localisés qui se déplacent, amas localisés et fixes

10. Principales découvertes • Plus facile de créer un bouchon que de les arrêter: phénomène d’hystérésis • La congestion peut se produire même à des niveaux bien en deçà de la capacité théorique: spontanéité • Remise en question de la notion de capacité maximale des liens

11. Théorie des goulots d’étranglement • Idée principale: dans un système il y a toujours une composante qui limite le débit du système • Critères limites pour remédier aux goulots: • Le système est suffisamment rapide pour gérer les tâches requises • Le système ne peut être agrandi • Vous n’avez plus d’argent

12. Deux types de congestion • Récurrente • Excès de volume de trafic en fonction de la capacité des liens • Incidente • Conditions ou événements imprévisibles et aléatoires externes • Cas particulier: les travaux routiers

13. Dimensions de la congestion • Intensité: importance du problème • Étendue: dimension spatiale • Durée: dimension temporelle • Variabilité: changement des autres dimensions

14. Avant d’estimer la congestion • Déterminer l’objectif poursuivi • Données disponibles • Territoire d’étude • Seuil de congestion

15. Objectif(s) poursuivi(s) • Veut-on comparer la région à d’autres? • Veut-on mesurer le niveau de la congestion dans l’absolu? • Veut-on suivre l’évolution de la région dans le temps? • Veut-on estimer l’impact spécifique des interventions en transport sur les niveaux de trafic? • Veut-on informer la population? Les décideurs? Les spécialistes?

16. Les données • Fiables • Accessibles • Spécifiques

17. Le territoire • Aire géographique • Types de liens à considérer

18. Seuil de congestion • Écoulement libre • Niveau de service D, E ou F • Pourcentage de la vitesse d’écoulement libre

19. Comment mesurer la congestion? • Information en temps réel • Construction d’indices • Utilisation des modèles de circulation

20. Information en temps réel • Pour les usagers • Collecte de donnée terrain rapide • Fréquence de collecte élevée

21. Georgia Institute of Technology • Diagramme en étoile qui permet d’obtenir des estimés de temps de parcours • Éventuellement: modélisation prédictive

22. Information en temps réel à Montréal • Caméras de circulation • Taux d’occupation des voies • inférieur à 14 p. 100 (circulation fluide) • entre 14 et 33 p. 100 (circulation ralentie) • supérieur à 33 p. 100 (congestion) A-40 à la hauteur de l'avenue Deslauriers

23. Indices de mobilité et de congestion • Consiste à prendre une ou plusieurs données de trafic et de les mettre en relation dans le temps et dans l’espace • Peuvent couvrir l’ensemble d’une région ou un lien spécifique

24. L’objectif du TTI dans l’étude de la congestion • Développer une méthodologie qui permet la comparaison quantitative des niveaux de congestion routière en milieu urbain

25. Quelle est leur méthode? • Utilisation d’une base de données centrale Les débits journaliers moyens annuels (DJMA) pour les autoroutes et le réseau artériel principal sont les données de base utilisées • Hypothèse 1: 50% du trafic journalier est hors-pointe • Hypothèse 2: un certain % du trafic qui se déplace pendant la période de pointe n’est pas en situation de congestion - calcul du % basé sur l’Indice de congestion routière (ICR)

26. Qu’est-ce que l’ICR? • Un indicateur de mobilité urbaine qui exprime l’intensité et la durée de la congestion • Mathématiquement: ratio des volumes de trafic journaliers sur la capacité routière

27. Qu’est-ce que l’ICR? (suite) Source : Schrank and Lomax, 2001

28. Quelle est leur méthode? (suite) • Chaque lien est affecté à un niveau de congestion en fonction des déplacements journaliers moyens par voie qu’il supporte • Une fonction de vitesse est associée à chaque classe de congestion et est attribuée aux liens directionnels

29. Classes de congestion

30. Quelle est leur méthode? (suite) • Calcul des VMP totaux pour chaque classe de congestion: en se rappelant qu’une proportion (correspondant au résultat de l’ICR) des VMP doit être transférée à la classe sans congestion • Calcul d’une vitesse moyenne pondérée pour les autoroutes et les artères: pondérée avec les VMP et utilise la formule classique de moyenne pondérée Vitesse = (VMPnc x Vnc) + (VMPm x Vm) + (VMPh x Vh) + (VMPs x Vs) + (VMPe x Ve) moyenne VMP Total

31. Quelle est leur méthode? (suite) • Finalement, le délai récurrent est calculé • Basé sur le délai récurrent, le délai incident est calculé et le gaspillage de carburant est estimé • Les coûts unitaires de temps, de carburant et les coûts d’opération des véhicules commerciaux sont établis et servent à calculer le coût de la congestion • Plusieurs autres indicateurs de congestion sont calculés et utilisés pour comparer les villes, principalement: TRI, TTI et le délai annuel par personne Délais = VMPe + VMPs + VMPh + VMPm + VMPnc - VMPTotal vitesse e vitesse s vitesse h vitesse m vitesse nc vitesse nc

32. + Avantages + • Utilisation de données existantes • Simplicité relative des calculs • Standardisation qui offre une même base de comparaison • Permet de calculer une diversité d’indicateurs • Permet un suivi dans le temps

33. - Inconvénients - • Parcours logique de la méthode difficile à suivre: passages fréquents d’une analyse par lien à une analyse du réseau global • Application simpliste de certaines formules • Manque de spécificité • Lacunes et simplifications qui peuvent créer des distorsions dans l’ordonnancement des résultats • Pas de traitement ou de discussion des lacunes des données • Le coût de la congestion calculé n’est pas précis: ce n’est qu’un ordre de grandeur

34. Limites et lacunes • Définition des réseaux par les ministères des transports des États (classification fonctionnelle des liens routiers) peut varier et avoir un impact sur les résultats • Calcul de l’ICR fait globalement pour l’ensemble du réseau ( pas lien par lien), ce qui peut introduire des biais: aplanit les valeurs extrêmes • Formule de la vitesse moyenne pondérée simpliste: ne tient pas compte de la double dimension de la vitesse

35. Utilisation des modèles de circulation • Échelle de l’agglomération • Données généralement plus spécifiques

36. Cas de Montréal - objectif de la recherche • Appliquer et adapter des méthodes, des outils et des indicateurs de la congestion routière: • évaluer les coûts • comprendre sa dynamique • évaluer la performance de stratégies et de solutions dans le contexte de la grande région de Montréal

37. Régiongéographique Territoire d'étude en neuf secteurs (Madituc, 1993)

38. Niveau de service seuil • Niveau de service D selon l’échelle américaine (Highway Capacity Manual, 1997)

39. Délais • Tient compte des incidents, accidents et pertes de temps récurrentes • Estimation pour chaque mode, motif et lien congestionné • Calcul: différence entre les temps moyens à l’équilibre et les temps moyens au niveau de service D

40. Coûts d’opération des véhicules • Équations mathématiques provenant d’une étude pour la Colombie-Britannique • Pour quatre types de véhicules (automobiles, camions légers, camions lourds et autobus)

41. Valeurs de temps • Selon les modes de transport • Selon les motifs de déplacement • Selon les revenus des individus • Selon la longueur du déplacement

42. Mode Motif Dollars/heure ($ 1997) Auto Travail-navette Études Autres 9,89 3,53 7,07 Autobus-passager 7,07 Autobus-chauffeur 23,79 Camion léger 27,78 Camion lourd 30,23 Valeur du temps

43. Coût des émissions de polluants atmosphériques • Sélection de valeurs minimales pour chaque polluant • Hydrocarbures = 8,08 $/kilogramme • Oxydes d ’azote = 0,85 $/kilogramme • Monoxyde de carbone = 1,15 $/kilogramme

44. Coût de la congestion en 1997 502 millions de dollars 150 dollars/personne

45. Répartition des coûts • Par type: • 80% pertes de temps • 13% coût additionnel d’opération des véhicules • 7% pollution atmosphérique supplémentaire • Par région • 57% CUM • 20% Rive-Sud immédiate • 12% Laval

46. Mise en perspective

47. Actualisation 1998 À partir de: • Données enquête OD 1998 • Inflation Ensemble d’hypothèses conservatrices

48. Coût de la congestion en 1998 590 millions de dollars 170 dollars/personne

49. Modèle calibré pour la région Coût: référence tant pour les décideurs que pour les individus Démarche méthodologique simple et logique Spécifique dans ses paramètres de coûts + Avantages +

50. - Inconvénients - • Évolution du modèle rend la comparaison temporelle difficile • Intervalles de mise à jour dépendants des nouvelles prises de données terrain • Exige l’utilisation d’un logiciel spécialisé