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Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France)

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Résumé

L'objet de cette étude est une analyse bibliographique des travaux d'évaluation des impacts des limitations de vitesse sur la qualité de l'air. Dans la centaine de travaux collectés sur ce sujet, l'évaluation des impacts est étudiée selon deux méthodes : le calcul théorique des émissions des véhicules couplé le plus souvent à une modélisation ou la mesure in situ des impacts sur la qualité de l'air et bruit.

Editeur

ADEME

Descripteur Urbamet

analyse du trafic ;qualité de l'air ;climat ;énergie ;bruit

Descripteur écoplanete

Thème

Transports

Texte intégral

1 constitutes an infringement of copyright subject to penal sanctions. 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La limitation de vitesse permet d'agir sur le trafic en le fluidifiant et en réduisant la congestion. Le passage de 80 à 70 km/h d'une voie congestionnée favorise généralement la fluidité du trafic. Sur les voies urbaines (50 km/h à 30 km/h), les résultats sont plus contrastés. Il faudra tenir compte de l'impact de la limitation de vitesse sur la congestion. Des variations importantes peuvent être constatées en fonction des scénarios choisis ou des typologies de zone, mais aucune tendance ne se dégage nettement (des évolutions allant 7 de -40% à +30% pour les concentrations de concentrations de benzène). NO2, de -45% à +100% pour les De même, la limitation de vitesse ne conduit pas toujours à une baisse du niveau de bruit. Pour des faibles vitesses de circulation, des éléments peuvent alors apparaître comme générateurs du bruit routier : aménagement, revêtements de chaussées, débit élevé et nature du trafic... L'ensemble des études concluent à une réduction généralement faible des émissions sonores avec les vitesses. Cette baisse varie de 0,2 à 3 dB(A) et tend à être plus particulier le passage de 50 à 30 km/h. Le passage de 50 à 30km/h en agglomération peut également permettre un apaisement du trafic, et conduire à un meilleur partage entre les différents modes de déplacement (marche, vélo, voiture et transports en commun), dans une logique d'optimisation de l'utilisation de l'espace public. A terme, le passage de 50 à 30 km/h devrait donc permettre de favoriser les modes de transport les moins polluants et reste, pour l'ADEME, une solution à étudier, dans les conditions particulières de chaque projet. 8 Afin de réduire l'impact du trafic routier sur la qualité de l'air, l'ADEME1 recommande d'agir prioritairement sur le parc roulant de véhicules anciens très émetteurs de particules et d'oxydes d'azote, en particulier le parc Diesel non équipé de filtres à particules fermés (véhicules particuliers et véhicules de livraison ainsi que flottes captives (taxis, bus...) circulant dans les agglomérations) la deuxième partie, les facteurs de divergence entre les outils sont traités pour permettre une compréhension des résultats de la bibliographie. Enfin, une dernière partie fait des recommandations pour une meilleure évaluation des impacts des limitations de vitesse sur l'environnement. 9 PARTIE A : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Contexte L'objectif principal de l'abaissement des vitesses maximales autorisées sur les tronçons routiers est de réduire les accidents et leurs gravités. Cette mesure peut concerner les axes à vitesses rapides ou modérées ainsi que les zones de circulation des centres-villes. Sur voie rapide, c'est un outil de gestion du trafic qui le fluidifie en diminuant l'apparition pp p caractéristiques des sites d'expérimentation et des méthodes d'évaluation utilisées. L'étude bibliographique s'est principalement centrée sur des études en France et en Europe, en raison des différences d'urbanisme et de parc automobile trop importantes avec les pays des autres continents. Certaines études scientifiques hors Europe ont néanmoins été prises en compte lorsqu'elles donnaient des informations sur les outils d'évaluation des impacts. 10 La phase de recueil bibliographique a permis de collecter 139 documents. Parmi eux, 45 ont été exploités dans le cadre de la problématique. Les autres documents recueillis ne traitent que des impacts environnementaux des zones de limitation de vitesse, et présentent pour la plupart une généralité sur ces zones (zones 30, zones de rencontre...). Les études (31%), les articles scientifiques (29%) et les rapports (15%) constituent la majorité des documents analysés, essentiellement autour des thématiques de la qualité de l'air et des émissions de CO2 (62%) I I t l' i tl li t rapport à celles basées sur des modélisations, et ce quel que soit le type de zones de limitation concerné (zone 30, routes, autoroutes...). Néanmoins, sur les 45 études retenues, six études ont évalué l'impact de la réduction de vitesse par des moyens métrologiques. Trois portent sur les voies rapides et les trois autres sur les voies urbaines. : Une étude britannique de 2006 a réalisé sur six zones 30 au Royaume-Uni des mesures à l'aide d'échantillonneurs passifs pour suivre les concentrations en dioxyde d'azote et benzène (3). L'auteur précise qu'avant cette étude, peu de 11 campagnes de mesure ont été réalisées sur les impacts environnementaux des zones 30. Deux études néerlandaises ont utilisé des moyens de mesures en continu pour évaluer les teneurs en particules et en oxydes d'azote, lors de la mise en place d'une limitation de vitesse sur autoroute (4) (5). Trois études françaises portent sur des mesures dans le cadre des PPA. Deux études du Lig'Air portent sur des mesures en zone 30 par échantillonneurs passifs (6) (7) et une étude d'ORAMIP porte sur des mesures (méthodes non précisées) 12 Méthode d'évaluation Référence Intitulé de l'étude Estimation des impacts atmosphériques des projets de gestion de trafic : de l'application des modèles théoriques sur des cas concrets Impact des mesures d'urgence sur la qualité de l'air en cas de pic de pollution - Application à l'agglomération de tourangelle Impact de la réduction permanente de la vitesse sur Organisme (2) IFSTTAR (9) Lig'Air Mesures in situ, calcul des émissions/modélisation (4) Reduced Nox and PM10 emissions on urban motorways in the Netherlands by 80 km/h speed management TNO / RIVM Tableau 1 : Etudes d'évaluation des émissions et des impacts sur la qualité de l'air utilisés pour les études sur voies rapides 13 Réf. Vitesse initiale 90 Rotterdam : 100 Amsterdam : 80 110 Vitesse finale 70 Limitation sur les PL 70 NO2 NOx Agrégé :+2% Semiagrégé :+4% PM (non précisé) Agrégé :-1% Semiagrégé : -3% PM10 PM2,5 CO Agrégé :-2% Semiagrégé :-23% Benzène COV C CO2 Agrégé :+2% Semiagrégé : +4% O3 (2) (4) 80 80 -21 à -24 % -16 à -20 % (8) 90 90 10% 18 à 20% 25% -8,60% -10% -1% -10,40% -11% : -1% +11% 100 à 90 : -0,3% 90 à 70 : +11% : -0,1% +5% 100 à 90 : -0,1% 90 à 70 : +5% +2% -17% -6% -5,47% -3,13% Baisse qqs µg/m3 nt en noir et les émissions sont en bleu. ide par une méthode de calcul 14 Réf. (2) (15) Vitesse initiale 90 120 Vitesse finale 70 90 Limitation sur les PL 70 NO2 NOx 4% -8 à -19% -0,5 à -6% PM -5% PM10 PM2,5 CO -7% Benzène COV C CO2 -4% O3 -9 à -16 % ide par une méthode de calcul Benzène COV C CO2 O3 ide par une méthode mesures in situ 15 Dans 75% des études (12 études sur 16), la limitation de vitesse sur les routes et les autoroutes entraîne une diminution des émissions et/ou des concentrations de polluants (tableau 2, tableau 3 et tableau 4). Les résultats restent cependant dispersés et fortement dépendant des spécificités des axes et des zones étudiées. Il ressort également qu'après abaissement de la vitesse maximale autorisée, si celleci est fixée au minimum à 80 km/h, les émissions ou les concentrations sur l'ensemble des polluants présentent généralement une diminution. Des exceptions sont toutefois constatées : L ozone qui est un polluant secondaire dépend des concentrations de nombreux précurseurs. L'estimation de l'impact des limitations de vitesses sur ce composé passe d'abord par l'estimation des rejets de ces précurseurs dans l'atmosphère avant de les injecter dans un modèle photochimique. Les conclusions de ces quatre études sont mitigées. Deux études prévoient, aux abords de la voie, une diminution faible des concentrations de l'ordre de 1 % (14) ou de quelques µg/m3 (20). Les deux autres études disponibles ne prévoient pas de changement (13) (17). En revanche, toutes ces études s'accordent sur une augmentation des concentrations en centre urbain due à la diminution des oxydes d'azote. 16 Une étude a également modélisé spécifiquement sur autoroute l'effet d'un abaissement de vitesse de 110 à 90 km/h sur les concentrations en carbone élémentaire particulaire et constate une baisse significative de 30 % (16). Les documents étudiés concernent uniquement les zones 30 (réduction de vitesse de 50 à 30 km/h). (7) Plan de protection de l'atmosphère tours - Concentration et émissions en zone 30 - 2007 Lig'Air Mesures in situ, calcul des émissions/modélisation (3) Air qualité impacts or speed-restriction zones for road traffic Département des sciences de l'environnement et géographique de Manchester Tableau 5 : Type d'outils d'évaluation utilisé pour les études « air » dans les zones urbaines 17 Le tableau 6 et le tableau 7 présentent les résultats des études sur voies urbaines pour les principaux polluants atmosphériques. Les deux tableaux distinguent les évaluations par calcul et par mesures in situ. Les résultats sur les concentrations sont en noir et les estimations sur les émissions en bleu. Réf. type de modèle de calcul des émissions NO2 NOx PM CO Benzène COV CO2 18 Contrairement aux axes rapides aucune tendance sur les concentrations ou les émissions ne semble se dégager. Les résultats des études réalisées sur les aménagements urbains présentent des variations importantes en fonction des scénarios choisis ou des typologies de zone. Toutefois, il ressort pour les études par mesures in situ, des résultats nettement plus dispersés que par le calcul : Une étude anglaise réalisée à partir des mesures sur six zones 30 présente des pourcentages de variation de concentration entre l'état avant et après 19 II. Impacts sur les émissions sonores Différentes grandeurs sont utilisées pour qualifier l'impact des émissions sonores liées aux infrastructures routières : Niveau sonore continu équivalent pondéré A (LAeq) utilisé en France pour qualifier un point donné pendant une période donnée. Deux valeurs de LAeq sont définies pour caractériser les périodes diurnes et nocturnes (6h-22h et 22h 6h) ou non d une approximation permet de distinguer deux types de calcul : les modèles considérant le trafic comme un flux continu, caractérisé par un débit ; et les modèles représentant l'écoulement à l'échelle des véhicules, caractérisés par leur vitesse et leur accélération. Différentes études ont été menées pour évaluer les effets de la mise en oeuvre de limitations de vitesse sur les émissions sonores. Le tableau 8 présente les outils d'évaluation utilisés. 20 Réf. Intitulé de l'étude Reducing speed limits on highways: Dutch experiences and impact on air pollution, noise-level, traffic safety and traffic flow Impacts de la réduction permanente de la vitesse sur l'A9 Plan de déplacements urbains du Grand Nancy, Evaluation et mise en oeuvre Guide pour l'élaboration des plans de prélèvement du bruit dans l'environnement Organisme Association for European Transport and contributors CETE Méditerranée Communauté urbaine du Grand Nancy ADEME Métrologie Calcul des émissions Oui Oui Oui Oui Modélisation (15) (10) (11) (26) Non Non Non Non Oui Oui Non Non (15) 120 ou 100 80 -0,2 à -1,3 (10) 130 110 ou 90 -0,6 à -1,9 (11) Réduction de 10 km/h pour des vitesses supérieures à 50 km/h -3 Tableau 10 : Evaluation de l'impact sur les émissions sonores lors d'une réduction de la vitesse sur voie rapide par une méthode de calcul 21 L'ensemble des études présentées concluent à une réduction généralement faible des émissions sonores avec les vitesses. Cette baisse varie de 0,2 à 3 dB(A) et tend à être plus significative pour des réductions de vitesse entre 50 et 90 km/h (1 à 1,5 dB(A)) par rapport à celles entre 90 et 130 km/h (0,7 à 1 dB(A)) (26). La variation du niveau sonore dépend également du parc automobile. En effet, à vitesse égale, la diminution sonore moins importante sur les véhicules lourds couvre la baisse attendue sur les véhicules légers. Ainsi, une part importante des poids lourds peut absorber tout le bénéfice de la réduction de vitesse sur les véhicules (29) Fiche n°3 : Impact acoustique des aménagements de voirie en urbain ­ Zones 30 Nantes Les zones à statut spécifique et leur influence sur le bruit routier CERTU Oui Non Non (30) IBGE Non Oui Non (31) Le bruit à Bruxelles IBGE 22 (32) Comprendre les nuisances sonores routières pour les prendre en compte dans un projet d'aménagement de voirie CERTU Oui Non Non Tableau 11 : Type d'outil d'évaluation utilisé pour les études « bruit » sur voies lentes Références (28) Cadre de l'étude Zone 30 Outils d'évaluation Abaques Emissions sonores -3,4 peuvent être générateurs du bruit routier : débit élevé et nature du trafic, typologie des rues, comportement des conducteurs... Les améliorations constatées sont ainsi souvent dues au report du trafic sur d'autres axes qui entraîne de fait une meilleure fluidité (31), une conduite apaisée des usagers, entraînant moins de freinages et d'accélérations (35). 23 PARTIE B : FACTEURS DE DIVERGENCE DES OUTILS D'EVALUATION III. Outils d'évaluation des émissions polluantes et de gaz à effet de qu elles diminuent de 4% pour le modèle unitaire. Les trois modèles s accordent toutefois sur certains polluants avec une diminution des PM et une augmentation des hydrocarbures et des NOx mais avec des amplitudes de variations différentes. Le « Flemish Institute for Technological Research » (VITO) et l'« Instituut voor Mobiliteit » (IMOB) (12) ont montré deux tendances différentes lors d'un passage de 90 à 70 km/h pour des poids lourds en utilisant un modèle macroscopique et microscopique. Le premier montre une augmentation modérée des émissions de NOx et PM, alors que les résultats obtenus par le modèle microscopique présentent une diminution de ces émissions. Le même organisme constate également des 24 écarts entre les deux modèles pour une diminution des vitesses de 50 à 30 km/h (23). Le choix du modèle semble fondamental pour réaliser une évaluation correcte des effets de l'abaissement de la vitesse limite et semble conditionner les conclusions des études. La méthode microscopique qui apparait comme l'approche la plus réaliste est également la plus contraignante et la plus coûteuse. Elle nécessite un grand nombre de données qui passe par l'utilisation d'un modèle de trafic qui doit être ajusté à l'axe étudié. Pour autant, les modèles macroscopiques peuvent présenter des résultats similaires en fonction des axes et profils de vitesse très discontinus, une approche moyenne ne peut décrire précisément ces émissions. Une étude sur Barcelone a estimé la différence des émissions entre deux scénarios, l'un basé sur une vitesse moyenne et l'autre sur une vitesse variable (13). Les émissions pour le scénario à vitesse variable sont plus faibles de 5,6% pour les NOx, de 5,1% pour le CO, de 4,8 % pour le SO2 et de 5,1% pour les PM10. Le fait d'intégrer des vitesses plus proches des conditions réelles de circulation entraine une diminution des estimations plus fortes que la seule application de la limitation de vitesse en vigueur. Une meilleure évaluation de l'impact passe donc par une étude réelle des conditions de circulation. Le 25 pourcentage de congestion et les profils de vitesses semblent être des paramètres complémentaires qui apporteraient une plus grande précision sur l'évaluation des émissions polluantes. La diminution de la vitesse joue un rôle important sur la fluidification du trafic. Sur les axes rapides, une baisse de la vitesse homogénéise le flux en favorisant l'utilisation de la voie lente (voie de droite sur les axes rapides) (36). Cette meilleure gestion des voies augmente la capacité du réseau et permet de retarder l'apparition des phénomènes de congestion et d'accélérer leur résorption. Ce phénomène de fluidification est pris en compte dans les modèles microscopiques mais ne l'est pas vitesse doit être systématiquement associée à une caractérisation des conditions de trafic. L'objectif est de s'assurer qu'il n'y ait pas de modifications des concentrations liées à une modification de l'usage pour des raisons externes. En effet, l'origine des diminutions de trafic peut être : externe à la mesure de limitation de vitesse comme par exemple l'augmentation du prix du carburant qui modifierait le comportement des conducteurs 26 ou directement lié à cette mesure par des reports de circulation sur des axes adjacents afin de contourner la zone à vitesse limitée. Néanmoins, s'il s'avère que ces phénomènes sont liés, alors c'est un effet qui doit être intégré dans le bilan de l'étude en regardant les changements induits par ailleurs, l'idéal étant d'éliminer le poids des paramètres externes pour ne considérer que le bilan interne total. Une étude anglaise ayant réalisée des mesures in-situ sur 6 zones 30 a constaté une diminution de la circulation sur cinq d'entre elles (3). Toutefois, malgré une forte Suite aux calculs des émissions, une modélisation peut être envisagée pour évaluer l'exposition des riverains. L'utilisation des teneurs de fond du polluant modélisé ne modifie pas le bilan positif ou négatif de l'évaluation de la mesure de réduction des vitesses. Cependant, l'expression du différentiel en pourcentage est un mauvais choix malheureusement rencontré dans beaucoup d'études, qui ne permet pas d'exprimer la réalité du bilan positif ou négatif et qui pose des problèmes pour comparer différentes études entre elles. L'expression des résultats en valeur absolue est en revanche directement exploitable et facilite l'inter comparaison des études. 27 Ne pas utiliser les concentrations de fond ne remet pas en cause l'évaluation de la mesure de réduction de vitesse par modélisation (sans prendre en compte le problème spécifique de l'ozone qui nécessite une très bonne connaissance des teneurs de fond de ses précurseurs). En revanche lors d'une évaluation par moyens métrologiques, l'intégration des variations des concentrations de fond est fondamentale. La majorité des études évaluent ce paramètre en réalisant des campagnes de mesures sur des périodes suffisamment longues pour évaluer les variations saisonnières des polluants étudiés. Cette méthode permet de prendre en compte les variations de concentrations de fond de façon indépendante de celles du une vitesse plus basse contribue à apaiser la circulation, certains conducteurs adopteront une conduite agressive pour contrebalancer l'augmentation de leur temps de trajet occasionné par la limitation de vitesse. Or, ce mode de conduite entraine une augmentation des émissions de COV et de NOx respectivement de 15 à 400% et de 20 à 150 % et une hausse de la consommation en carburant de 12 à 40% (38). La prise en compte du type de conduite des usagers (apaisé ou agressif) ne peut être intégrée que dans des modèles instantanés (ou unitaires) qui modélisent les conditions de circulations de chaque véhicule. Des variables comportementales peuvent être alors ajoutées pour s'approcher des conditions réelles de circulation et donc des émissions. 28 La vitesse de circulation peut être régulée par des moyens coercitifs. Les plus courants sont les radars ou encore les aménagements urbains tels que les dos d'âne ou les chicanes (décrochements verticaux et horizontaux). En fonction de leurs effets sur le trafic, l'impact de ce type de dispositif est variable. Le feu comportemental est un dispositif qui associe un radar à un feu tricolore. Le système utilise deux approches : 29 Méthodes Contraintes Trafic homogène spatialement Trafic homogène temporellement (impose un taux de congestion faible) Allure des usagers stable Longueur de la voie supérieure à 1km Trafic homogène spatialement Trafic homogène ou hétérogène temporellement Méthode agrégée Exemple de zone d'étude Axe de transit dont la capacité n'est pas dépassée aux heures de pointes Projet incluant plusieurs axes non congestionné Axes à grandes ou moyenne vitesse ? Axe congestionné ou non Projet incluant plusieurs axes congestionnés Méthode semi-agrégée Modélisation de la dispersion Mesures intégratives (par tubes passifs) En fonction de la méthode de calcul des émissions Si renseigné Mesures en continu Couplage Petite dimension Dépend de la méthode de mesure in-situ : adapté, pas adapté, sous conditions Tableau 14 : Tableau de synthèse des contraintes 30 IV. Facteurs de divergence des outils d'évaluation des émissions sonores Le choix du modèle représente l'une des premières sources d'écart entre les résultats obtenus. En effet, les modèles d'émissions sonores intègrent deux aspects : mesures in-situ, les résultats obtenus varient selon les modèles. De plus, les valeurs calculées peuvent être différentes des données obtenues par mesures. L'évaluation de l'impact des zones à limitation de vitesse sur les émissions sonores passe par une évaluation du modèle. Plus le volume de trafic est important, plus les émissions sonores sont grandes. Le CERTU estime qu'une division du trafic par deux engendre un abaissement du 31 niveau sonore de 3 dB(A), alors qu'une division par cinq entraîne une diminution de 7 db(A) (32). Lors de la mise en place d'une zone de limitation de vitesse, un report du trafic vers les axes avoisinants peut être observé. L'impact de ce report du trafic a été mis en évidence par l'IBGE sur une zone 30 en Belgique (30). L'aménagement en zone 30 a entrainé une baisse du niveau de bruit global. Cette diminution est plus ou moins importante selon la réduction du flux de trafic. Néanmoins, si une baisse des émissions sonores est observée dans la zone 30 par report du trafic, une augmentation est constatée sur les axes situés à proximité. Figure 1 : Erreur commise sur le niveau sonore en fonction de l'erreur commise sur le trafic (41) Des études du report du flux routier et de débits du trafic doivent être réalisées pour évaluer l'impact des limitations de vitesse. En zone urbaine, cette problématique est d'autant plus importante que les possibilités de contournement d'une zone à limitation de vitesses sont plus aisées pour les usagers que sur des axes de transit (voies rapides). 32 Les études insistent sur la nécessité de renseigner la part de PL de façon la plus fine possible. En effet, la proportion de PL conditionne fortement les émissions sonores, d'autant plus que la vitesse est basse et la pente de la route élevée (32). Le SETRA estime également que sur route interurbaine, un PL émet autant que 4 à 10 VL, selon la vitesse et les conditions de circulation (41). Par ailleurs, l'effet de la proportion de PL sur le niveau sonore pour trois types d'axes a été évaluée (figure 2). Les vitesses des VL et des PL sont décrites dans le tableau 16 : relatives au bruit renseigne sur ce paramètre par comptage de trafic. Néanmoins, ces données sont parfois estimées de la façon suivante : Le pourcentage de PL dans le TMJA est estimé par analogie sur des axes routiers mieux renseignés. Les périodes 6h-18h, 18h-22h et 22h-6h sont renseignées par des formules d'estimations à partir du TMJA et du pourcentage de PL sur 24h. Une estimation de ces données entraîne des incertitudes des modèles sur la part des PL. Le nombre de catégories de poids lourds renseigné par les modèles a 33 également un impact sur les résultats obtenus. Une étude suisse comparant des valeurs fournies par différents modèles à des mesures in-situ a observé que ceux n'utilisant que deux catégories surestiment la part d'émission des véhicules lourds (40). Ces modèles ne renseignent que les pourcentages de PL qui représentent uniquement les véhicules les plus lourds sans apporter de précision sur des catégories de véhicules intermédiaires (petits PL). Cette information complémentaire permettrait de mieux appréhender les émissions sonores sur les axes de circulation spécifique où le pourcentage de très gros PL est faible. Le choix de la proportion VL/PL ainsi que le nombre de catégories renseigné influent sur la p c pa e sou ce de b u t 34 , , circulations fluide et pulsée. Les émissions diminuent avec la vitesse au-delà de 4243 km/h, mais augmentent lorsque la vitesse diminue pour des vitesses de circulation inférieures à cette valeur. Lors d'une évaluation d'impact des limitations de vitesse, la connaissance du débit de trafic ne suffit pas, car elle ne permet pas de prendre en compte les phénomènes de congestion. Une étude de la dynamique du trafic dans la zone permet une évaluation plus fine de l'impact des limitations de vitesse. 35 Les dispositifs de réduction de la vitesse et les aménagements peuvent être mis en oeuvre dans les zones de limitation de vitesse, notamment en zones urbaines. Ils provoquent des freinages et des accélérations, entraînant par conséquent des changements du niveau sonore. Selon le type d'aménagement, ces émissions sonores sont différentes. Les impacts sonores globaux de différents types d'aménagements de voirie ont été évalués par calcul dans un rapport de l'IBGE (34). Ces impacts sont ressentis dans la zone d'influence qui s'étend en amont et en aval de l'aménagement. Pour ces revanche, en ce qui concerne l'impact local correspondant aux émissions sonores à proximité immédiate de l'aménagement, les études réalisées par le Centre d'Etude et de Développement en Ingénierie Acoustique (CEDIA), le « Transport Research Laboratory » (TRL), le Centre de Recherches Routières (CRR) et le CERTU ne concluent pas toujours à une réduction des émissions. Parmi ces études, une légère augmentation du bruit de l'ordre de 0,5 à 1,5 a été constatée par le CRR lors du franchissement d'un ralentisseur. 36 Les dispositifs et aménagements mis en oeuvre ne sont pas les mêmes entre les zones de limitation de vitesse, pouvant ainsi justifier en partie la variabilité des niveaux sonores entre les études, quelque soit l'outil d'évaluation utilisé. Le niveau de bruit résiduel correspond au niveau sonore en l'absence du bruit particulier, en l'occurrence le bruit routier dans le cadre de l'évaluation de l'impact des limitations de vitesse. Le fond sonore est composé des bruits émis par toutes les sources proches ou éloignées durant la période de mesure Dans le cas de Figure 4 : Influence du revêtement de la chaussée sur les émissions sonores (Cftr (42)) 37 Selon la nature du revêtement, une réduction du bruit peut être constatée. Elle peut varier, de 3 à 5 dB(A) entre un revêtement traditionnel en bon état et un revêtement optimisé vis-à-vis du bruit (42). Ces revêtements optimisés ou « acoustiques » ne sont efficaces que sur les axes dont les vitesses sont supérieures à 50 km/h (32). D'après la base de données du LRCP de Strasbourg répertoriant les mesures effectuées par des laboratoires selon différentes méthodologies (43), les performances obtenues pour différents revêtements sont indiquées sur la figure 5 : Le comportement du conducteur est une variable aléatoire qui ne dépend pas que de la limitation de vitesse. D'autres paramètres tels que l'aménagement et les dispositifs de réduction de la vitesse peuvent influer sur le comportement. L'IBGE caractérise le mode de conduite par (31) : La vitesse de conduite, qui peut être imposée par la limitation de vitesse. Le style de conduite. 38 En ce qui concerne la vitesse de conduite, les limitations de vitesse ne sont pas toujours respectées par les conducteurs (27) (30). Cependant, plus la limitation de vitesse est basse, plus elle incite les conducteurs à réduire leur vitesse. Ceci a été observé dans une étude d'Orfea Acoustique, qui a réalisé deux campagnes de mesure sur une route départementale : La première en août 2010, avec une limitation de vitesse de 90 km/h. La deuxième en décembre 2010, dont la limitation a été réduite à 70 km/h. Un usager peut adopter un comportement calme ou agressif. Un comportement agressif peut totalement annihiler l'effet réducteur du bruit de certains En milieu urbain dense, l influence de la rampe est de l ordre de 2 à 5 dB(A). De plus, l'effet d'une rampe est moins important sur une voie à double sens que sur une voie à sens unique montant dans la mesure où il n'affecte que le trafic montant (45). En effet, les véhicules montants sont plus bruyants que sur une route horizontale alors que les véhicules descendants émettent sensiblement le même bruit que sur une route horizontale (exception faite toutefois des PL pour lesquels le freinage en descente peut être pénalisant). La pente de la voie est un paramètre pouvant avoir un impact important sur les émissions sonores, notamment en milieux urbain et interurbain. 39 Conclusion Il apparaît à travers les études exploitées que l'impact d'une limitation de vitesse sur la qualité de l'air, les émissions de gaz à effet de serre et le bruit est essentiellement fonction de la voie considérée : Sur les voies rapides de type route/autoroute, la majorité des études montre que la limitation de vitesse entraîne une diminution des émissions ou des concentrations de polluants, ainsi qu'une réduction généralement faible des émissions sonores. En ce qui concerne l'impact sur les émissions de gaz à effet de serre, les résultats restent cependant très dispersés et fortement dépendant des spécificités des axes, des zones étudiées, du comportement des conducteurs et des outils d'évaluation utilisés. Ainsi, la variation des émissions avant et après 40 RECOMMANDATIONS POUR EVALUER L'IMPACT SUR LA QUALITE DE L'AIR ET LES EMISSIONS DE GES Sur les axes routiers à grande vitesse (vitesse maximale supérieure ou égale à 70 km/h), l'un des plus forts déterminants des émissions automobiles est la congestion. Le phénomène de congestion entraîne une baisse de la vitesse de circulation et contribue à une surémission de polluants. bien définis pour permettre l'évaluation de l'impact de la limitation de la vitesse. Dans le cas de la réalisation d'une estimation a posteriori, des relevés in situ sont nécessaires pour alimenter les méthodes d'évaluations envisagées. En revanche dans le cas d'une modélisation a priori, il est obligatoire de passer soit par des hypothèses de circulation soit par une modélisation du trafic pour approcher l'état futur. Des études complémentaires peuvent améliorer les approches macroscopiques, notamment sur les hypothèses d'agrégation spatiale et temporelle de la vitesse. 41 Concernant les études microscopiques, des études portant sur les styles de conduite (agressif, apaisé) peuvent être réalisées et comparées aux approches macroscopiques afin de contrôler dans quelles mesures ces méthodes coïncident. Si elles vont dans le même sens, la méthode macroscopique étant plus simple à mettre en oeuvre elle serait privilégiée. L'utilisation de la modélisation des concentrations est un outil complémentaire permettant d'intégrer des paramètres qui sortent du champ des méthodes de calcul des émissions. Le bâti et les conditions météorologiques spécifiques à la zone peuvent alors être paramétrés Ces facteurs qui n'influencent pas les émissions Quant aux mesures in situ, la difficulté majeure de l'évaluation provient des hétérogénéités spatiale et temporelle qui découlent des paramètres de trafic. Les axes à faible vitesse représentent le type de zones dont le manque de connaissance en termes d'impact et de méthodes d'évaluation est le plus important. Concernant les modèles, les études doivent porter sur la cohérence des facteurs d'émissions disponibles lorsqu'une approche microscopique est utilisée, et les hypothèses d'agrégation spatiale et temporelle utilisées par les modèles macroscopiques. 42 Ces études peuvent être complétées par des systèmes de mesures embarquées (analyse des polluants directement à l'émission), ou bien être accompagnées d'outils de caractérisation in situ du parc roulant, tels que « NodBox » ou « RSD ». Avantages Caractérise l'ensemble du réseau Possibilité de faire varier les scénarios Traitement de plusieurs axes en simultanée Prévision possible Intègre la consommation de carburant Intègre les émissions de CO2 Inconvénients Limite d'utilisation et incertitudes sur les facteurs d'émissions Difficultés pour renseigner les paramètres de trafic (vitesse, débit, parc automobile, allure...) En fonction des données disponibles de nombreuses hypothèses sont à formuler (PL, parc automobile...) Liberté de l'utilisateur pour le paramétrage des modèles ce qui peut entrainer pour une même zone d'étude des variations en fonction des hypothèses retenues Modélisation (cas général) (p p ) Mesures en continu p Méthode adaptée dans des situations de trafic homogène Méthode adaptée pour des sites où les concentrations de fond sont faibles (site rural) Bonne description temporelle des concentrations Evaluation des concentrations de fond possible Méthode adaptée dans des situations de trafic hétérogène et homogène Permet d'intégrer les conditions de dispersion différentes entre les mesures avant et après mise en place de la limitation de vitesse gq Faible représentativité spatiale Installation complexe Coût élevé Incertitudes importantes Evaluation très longue (6 mois à 1 an) Couplage mesure insitu et modélisation Tableau 18 : Avantages / inconvénients des méthodes d'évaluation des impacts sur la qualité de l'air et les gaz à effet de serre 43 TRAVAUX CITES 1. ADEME, CERTU -. CERTU - ADEME, Agir contre l'effet de serre, la pollution de l'air et le bruit dans les plans de déplacements urbains ­ Approches et méthodes, Juin 2008. 2. Estimation des impacts atmosphériques des projets de gestion de trafic : de l'application des modèles théoriques sur des cas concrets Rech. Transp. Secur., 28,1-14. CHANUT S., CHEVALLIER E. 28, 2012. 3 Air quality impacts of speed restriction zones for road traffic Science of the Total E., BALDASANO J.M. 2008. 14. The impact of reducing the maximum speed limit on motorways in Switzerland to 80 km h-1 on emissions and peak ozone, Environmental Modelling & Software, 23, 322-332. KELLER J., ANDREANI-AKSOYOGLU S., TINGUELY M., FLEMMING J., HELDSTAB J., KELLER M., ZBINDEN R., PREVOT A.S.H. 2008. 15. Reducing speed limits on highways: Dutch experiences and impact on air pollution, noise-level, traffic safety and traffic flow, Association for European Transport and contributors. OLDE KALTER M.J.T., VAN BEEK P., STEMERDING M.P. 2005. 44 16. Modeling the effects of a speed limit reduction on traffic-related elemental carbon (EC) concentrations and population exposure to EC, Atmospheric Environment 45, 197-207. LEFEBVRE W., FIERENS F., TRIMPENEERS E., JANSSEN S., VAN DE VEL K., DEUTSCH F., VIAENE P., VANKERKOM J., DUMONT G., VANPOUCKE C., MENSINK C., PEELAERTS W., VLIEGEN J. 2011. 17. Air pollution impacts of speed limitation measures in large cities: The need for improving traffic data in a metropolitan area, Atmospheric Environment, 44, 29973006. BALDASANO J.M., GONCALVES M., SORET A., JIMENEZ-GUERRERO P. 2010. 18 ASPA I td l éd ti d it l lité d l' i i ité d 31. --. Le Bruit à Bruxelles, 1998. 32. CERTU. Comprendre les nuisances sonores routières pour les prendre en compte dans un projet d'aménagement de voirie - Juin 2008. 33. Predicted effects of a speed bump on light vehicle noise, Applied Acoustics 67 (2006) 570­579. Piotr Kokowski, Rufin Makarewicz. 34. IBGE. Les aménagements locaux de voirie et leur influence sur le bruit routier . 35. CERTU. Fiche 4 - Aout 2010 "modérer la vitesse des véhicules en ville, pourquoi ? 45 36. DURET, Aurélien and BUISSONS, Christine. Impact de la régulation des vitesses sur un écoulement routier. 37. SETRA, CETE LYON, CETE NORMANDIE - CENTRE. Emissions routières de polluants atmosphériques ­ Courbes et facteurs d'influence. 2009. 38. Luc Int Panis, Steven Broekx, Ronghui Liu. Modeling instantaneous traffic emission and the influence of traffic speed limits. Science of the total Environment. 2006, Vol. 371, pp. 270-285. 39. A methodology for modelling and measuring traffic and emission performance of speed control traffic signals, Atmospheric Environment, 39, 2367­2376. COEHLO 52. Appert, Manuel. Évaluation de la congestion du réseau routier urbain des agglomérations de Montpellier et Nîmes. Voiron Christine, Dynamiques territoriales méditerranéennes ­ dynamiques urbaines méditerranéennes. 2005. 53. Princeton, Judith F. Pratiques innovantes d'exploitation des réseaux routiers en lien avec la mobilité durable. 2011. 54. Canada, Transports. Le coût de la congestion urbaine au Canada. Avril 2006. 55. Québec, Ministère des Transports du. Evaluation de la congestion routière dans la région de Montréal. 2004. 46 56. l'ADEME, Cap Environnement pour le compte de. Impacts des aménagements routiers sur la pollution atmosphérique - Etat de l'art des études traitant de l'impact des aménagements routiers (solutions anti-bruit, solutions spécifiques) sur la pollution atmosphérique. Juillet 2011. 57. Drivers' Speeding Behaviour and Attitudes to Law Enforcement: a Multisite Roadside Survey in France, Conference on Traffic Safety on Two Continents. Biecheler M.B., Peytavin J. Lisbonne : s.n., 24-27 septembre 1997. 58. Observed Vehicle Speed and Drivers' Perceived Speed of Others, Applied Psychology: An International Review, 1997, 46 (3), 287-302. Aberg L., Larsen L., G 47 Annexe 1 : Modèles utilisés lors de l'évaluation des impacts environnementaux des zones de limitation de vitesse 48 Annexe 2 : Courbes d'émissions de NOx, PM et CO2 pour les VL et les PL (SETRA, CETE (37)) 49 Courbes d'émissions pour les PL 50 Annexe 3 : Systèmes de classification de la fonctionnalité de la voie Fonctions Transit Définition Assurer les déplacements de longue distance Assurer l'entrée et la sortie, à certains Caractéristiques Distance importante entre les intersections Nombre d'accès et de sorties limités Intersections fréquentes, ce qui permet des échanges à niveau (changements de Type de route Autoroute et voies rapides Grand axe urbain Route de campagne Artère urbaine et grand axe Distribution important Véhicules de petits et moyens tonnages Liaisons régionales Trajets courts et répétitifs Part de parcours effectués de nuit faible Fonction régionale Classification des fonctions vis-à-vis de la nature de PL (48) 51 Annexe 4 : Indicateurs de la congestion et conditions de circulation en fonction de certains de ces indicateurs Mesures ou indicateurs de la congestion « Travel Delay » ou retard (min) Calcul Paramètres à renseigner Débit journalier (TMJA mesure ) moitié de leur temps de parcours. Conditions de circulation % de temps de gêne pour les TMJA (véh/j) VL en moyenne annuelle (%) Fluide < 10 < 56000 Dégradée 10 à 20 56000 à 64000 Fortement dégradée 20 à 45 64000 à 74000 Très fortement dégradée > 45 > 74000 Conditions de circulation en fonction de la proportion de temps de gène pour les VL en moyenne annuelle et le TMJA 52 Dans le « Highway Capacity Manual », une classification par niveau de service LOS (« Level Of Service ») a été développée (51). Chaque LOS est associé à des conditions de circulation particulières. Parmi les indicateurs de la congestion, le rapport débit/capacité permet de décrire ce niveau et ainsi les conditions de circulation associées, pour chaque type d'infrastructure (autoroute, voie urbaine...). Les tableaux ci-dessous présentent le cas d'une autoroute et d'une voie express, pour une capacité de 1800 UVP/voie/h, ainsi que les quatre niveaux de service NSC utilisés en France. LOS LOS A Circulation Description des conditions de circulation Les conditions de circulation sont idéales, les usagers tendent à rouler à la vitesse optimale sans gêne Débit / Capacité ]0 - 0,318] 53 REMERCIEMENTS Le groupe de travail chargé de rédiger ce rapport a été piloté par M. Mohamedou Ba, M. Emmanuel Thibier, Mme Marie Pouponneau et M. Laurent Gagnepain de l'ADEME. Ce rapport a été conçu, rédigé et suivi par un groupe de travail composé de : Etienne de Vanssay ­ Cap Environnement Vincent Tessauro ­ Cap Environnement Roger Phetramphand ­ Cap Environnement Isabelle Coll ­ LISA Abderrazak Yahyaoui ­ Lig'Air Patrice Colin ­ Lig'Air Frédéric Lafage ­ Orfea Acoustique Nicolas Hero Orfea Acoustique joint authority of the Ministry for Ecology, Sustainable Development, Transport and Housing, the Ministry for Higher Education and Research, and the Ministry for Economy, Finance and Industry. The agency is active in the implementation of public policy in the areas of the environment, energy and sustainable development. ADEME provides expertise and advisory services to businesses, local authorities and communities, government bodies and the public at large, to enable them to establish and consolidate their environmental action. As part of this work the agency helps finance projects, from research to implementation, in the areas of waste management, soil conservation, energy efficiency and renewable energy, air quality and noise abatement. www.ademe.fr. 54 L'ADEME EN BREF L'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) est un établissement public sous la triple tutelle du ministère de l'Ecologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, du ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche et du ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie. Elle participe à la mise en oeuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement durable. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l'agence met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, ses capacités d'expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en oeuvre et ce, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit.