Guide technique des systèmes de priorité bus aux carrefours à feux

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1 Guide technique des systèmes de priorité bus aux carrefours à feux Version 2 /Juin 2001

2 Etude réalisée pour le Syndicat des Transports d Ile de France par Maintenance, Etudes et Réalisations en Circulation Urbaine et Régulation 15, rue du Louvre PARIS - Tél. (33)

3 AVERTISSEMENT Ce guide s adresse aux collectivités locales et aux opérateurs de transport désireux d augmenter les performances des transports collectifs par la mise en place d un système de priorité bus aux carrefours à feux. Le développement des technologies de la télématique offre aux collectivités locales et aux exploitants des transports collectifs des outils nouveaux, susceptibles d accroître l efficacité des transports urbains. Les systèmes qui favorisent les bus lors du franchissement de carrefours à feux en font partie. En effet, la localisation et la détection des bus lorsqu ils s approchent d un carrefour, comme les transmissions d informations entre des véhicules mobiles et des stations fixes, sont des fonctionnalités que les outils télématiques maîtrisent davantage chaque jour. Ce guide est conçu, avant tout, comme un outil. Un outil d aide à la décision, en présentant, dans une première partie, les enjeux de la priorité bus et ses effets concrets sur huit communes équipées, ainsi qu en abordant, dans la deuxième partie, certains aspects financiers. Un outil d accompagnement dans le lancement du projet, en identifiant les différents acteurs, leurs rôles respectifs et les actions à entreprendre. Le guide propose également, pour cette étape du projet, une note de cadrage (chapitres clés, exemples...) qui permet de formaliser les premières orientations. Un outil d aide à la conception, en proposant une analyse théorique des résultats attendus (des besoins) ainsi qu une analyse fonctionnelle. Et enfin, un outil référentiel, en listant les solutions techniques potentielles ainsi que leurs avantages et leurs défauts respectifs. L étude est limitée aux systèmes de priorité par intervention sur le déroulement des plans de feux. Les aménagements de la voirie (couloirs bus, quais avancés...) ne rentrent pas dans le périmètre de l étude. Malgré tout, certaines complémentarités et incompatibilités seront évoquées. Le guide abordera également les corrélations entre les systèmes de priorité bus et les systèmes de régulation des feux, ainsi que les relations entre ces systèmes et le trafic général. Page 1

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5 SOMMAIRE PARTIE 1 : QU ATTENDRE D UN SYSTEME DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX 0. QUELQUES DEFINITIONS PRELIMINAIRES...9 I. LES CAUSES DE PERTES DE TEMPS ET D IRREGULARITES TRAITEES PAR LES SYSTEMES DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX...12 II. LES GAINS POTENTIELS DES SYSTEMES DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX.16 II.1. LES EFFETS POTENTIELS DE LA PRIORITÉ BUS...16 II.2. RÉDUCTION DU TEMPS DE PARCOURS ET AMÉLIORATION DE LA RÉGULARITÉ : COMPLÉMENTARITÉS ET INCOMPATIBILITÉS17 II.3. MARCHE TYPE DU BUS AVEC OU SANS ARRÊT...18 II.4. EXEMPLES DE GAINS ATTEINTS SUR DIFFÉRENTS RÉSEAUX...20 III. LA PRIORITE BUS ET LE TRAFIC GENERAL...29 IV. LES PRECAUTIONS A PRENDRE LORS DE LA CONCEPTION D UN SYSTEME DE PRIORITE BUS...32 IV.1. L INERTIE DES FEUX...32 IV.2. LE POSITIONNEMENT DES STATIONS PAR RAPPORT AUX CARREFOURS...33 IV.3. LES EFFETS POTENTIELS SUR LA CIRCULATION GÉNÉRALE, QUI PEUVENT SE RÉVÉLER CONTRE-PRODUCTIFS POUR LES T.C...34 IV.4. LA FRÉQUENCE ÉLEVÉE DE PASSAGE DE BUS À CERTAINS CARREFOURS...34 IV.5. LES LOBBIES DE COMMERÇANTS...35 IV.6. LES IMPACTS SUR LE PERSONNEL DE CONDUITE...35 IV.7. LE MANQUE DE VISIBILITÉ ET DE MAÎTRISE DES PERFORMANCES DU SYSTÈME, À COURT, MOYEN ET LONG TERME...35 V. LES INTERACTIONS AVEC LES SYSTEMES DE REGULATION ET LES AMENAGEMENTS DE VOIRIE...37 V.1. LA PRIORITÉ BUS ET LES SYSTÈMES DE RÉGULATION...37 V.2. LA PRIORITÉ BUS ET LES AMÉNAGEMENTS DE VOIRIE...37 PARTIE 2 : APPROCHE FINANCIERE ET ORGANISATIONNELLE I LES PROFITS INDUITS PAR UN SYSTÈME DE PRIORITÉ BUS...43 II. LES COÛTS D UN SYSTÈME DE PRIORITÉ BUS...46 III. LES PARTENAIRES ET LEURS RÔLES RESPECTIFS (LE CAS DE L ILE DE FRANCE)...48 IV. EXEMPLES DE MODALITÉS DE FINANCEMENT...49 IV.1 CAS DES CONTRATS DE TYPE «AIDES FORFAITAIRES» IV.2 CAS DES CONTRATS DE TYPE «GARANTIE DE RECETTES»...49 IV.3. PRÉCAUTIONS ET RECOMMANDATIONS GÉNÉRALES...50 Page 3

6 IV. 4. EXEMPLES DE PRISE EN COMPTE DE LA VITESSE COMMERCIALE DANS LE CALCUL DE L AIDE FORFAITAIRE OU DE LA GARANTIE DE RECETTES...50 V. LES ACTIONS A ENTREPRENDRE (LE CAS DE L ILE DE FRANCE)...52 V.1. LE PROGRAMME...52 V.2. RECOMMANDATIONS À L OPÉRATEUR DE TRANSPORT...53 V.3. RECOMMANDATIONS AUX COMMUNES ET AU REGROUPEMENT...54 V.4. LA NOTE DE CADRAGE...56 V.5. LE CAHIER DES CHARGES...61 PARTIE 3 : DESCRIPTIONS FONCTIONNELLES ET TECHNIQUES DES SYSTEMES DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX I. LES RESULTATS ATTENDUS II. ANALYSE FONCTIONNELLE III. DESCRIPTION DES REPONSES TECHNIQUES, FONCTION PAR FONCTION IV. QUELQUES EXEMPLES PRATIQUES BIBLIOGRAPHIE Page 4

7 PARTIE 1 : QU ATTENDRE D UN SYSTEME DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX? Page 5

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9 INTRODUCTION La prise en compte des bus aux carrefours à feux est un outil parmi d autres d une politique de transport. Elle s inscrit dans l ensemble des mesures destinées à améliorer quantitativement et qualitativement l offre des transports en commun et par conséquent, leur attractivité et leur compétitivité par rapport aux voitures particulières. Les usagers-clients des transports collectifs apprécieront la diminution du temps de parcours, l amélioration de la régularité des dessertes et un confort accru induit par des décélérations et des accélérations moins fréquentes. L autorité organisatrice, quant à elle, peut espérer assurer un service équivalent en minimisant les investissements. Tous les gains potentiels des systèmes de priorité bus sont abordés dans cette partie. Toutefois, avant de s engager dans la réalisation de ce type de systèmes, il est préférable d approcher globalement les difficultés rencontrées par les véhicules de transport en commun, pour définir a priori ce que l on attend de la priorité bus. Un diagnostic du réseau ou de la ligne, par exemple, permettra de mesurer ces difficultés et de distinguer celles qui peuvent être résolues par la priorité bus de celles qui ne le seront pas. Les acteurs qui interviennent dans la mise en place de systèmes de priorité bus aux carrefours à feux sont nombreux : l autorité organisatrice des transports, bien sûr, véritable maître d ouvrage du projet; l opérateur de transport, futur utilisateur du système; les services techniques des communes, chargés de la régulation des feux; les fournisseurs ou constructeurs de tout ou partie du système... Cette multiplicité réclame des engagements et des synergies communes, pour profiter au mieux des expériences et des compétences de chacun. L objectif de la présente partie est de présenter les gains potentiels des systèmes de priorité bus aux carrefours à feux, et d apporter aux collectivités, des éléments qui pourront les guider si elles sont amenées à concevoir de tels systèmes. Page 7

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11 0. QUELQUES DEFINITIONS PRELIMINAIRES SYSTEME DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX : Un système de priorité bus aux carrefours à feux est un ensemble coordonné d actions tendant à favoriser les véhicules de transport en commun par rapport aux véhicules particuliers dans le franchissement de carrefours à feux. Dans ce guide, on parlera indifféremment de priorité bus aux carrefours à feux, de prise en compte des bus aux carrefours à feux ou d aide aux bus pour le franchissement de carrefours à feux. Lorsque le système est capable de retenir les véhicules aux feux s ils sont en avance, on préférera utiliser l expression «prise en compte des bus». Il ne s agit plus alors à proprement parler de système de priorité bus, car certaines actions contrarient les véhicules de transport en commun, mais l abus de langage sera admis dans ce guide. PRIORITE ACTIVE (OU DYNAMIQUE) ET PRIORITE PASSIVE Une priorité bus aux carrefours à feux est dite active ou dynamique, lorsque les actions tendant à favoriser les véhicules de transport en commun sont effectuées en temps réel, au moment où le véhicule s approche effectivement du carrefour. Par opposition, la priorité passive désigne la prise en compte des véhicules de transport en commun dans l établissement des plans de feux. Dans ce cas, une fois que les plans de feux sont en service, aucune action n est plus effectuée. PARCOURS : Déplacement d un véhicule entre deux terminus opposés. TEMPS DE PARCOURS : Temps s écoulant entre le départ d un véhicule d un terminus et son arrivée au terminus opposé. Le temps de parcours se décompose lui-même en plusieurs parties : temps de roulement ou de roulage (TR), qui inclut les temps de décélération et d accélération échange passagers (EP), qui est le cumul des temps d ouverture des portes aux stations temps d attente station (AS), qui est le cumul des temps d arrêt aux stations hors échange passagers temps d attente aux feux (AF), qui est le cumul des temps d arrêt dans les zones d approche des feux temps d attente en ligne (AL), qui est le cumul des temps d arrêt en ligne (stop, conditions difficiles, priorité à droite...) d où Temps de parcours = TR + EP + AS + AF + AL TEMPS DE COURSE : Temps s écoulant entre deux départs successifs d un même véhicule de deux terminus opposés. Le temps de course comprend le temps de parcours et le temps de battement. Page 9

12 TEMPS DE ROTATION OU DE REVOLUTION : Temps s écoulant entre deux départs successifs d un même véhicule d un même terminus, dans la même direction et dans le même sens. TEMPS DE BATTEMENT : Temps s écoulant pour un même véhicule entre son arrivée et son départ d un même terminus. Ce temps est généralement compris entre une à deux fois l écart-type du temps de parcours, ce qui représente environ 10% du temps de parcours. TEMPS DE HAUT-LE-PIED : Ce terme s applique le plus souvent au temps nécessaire pour se rendre du lieu de garage au terminus ou au point de mise en ligne, et inversement. De manière plus générale, il s agit du temps mis par un véhicule pour se rendre d un point donné à un autre, à l exclusion du temps de parcours. INTERVALLE : Temps s écoulant en un point donné, entre les départs ou les passages de deux véhicules successifs circulant dans le même sens. L intervalle se mesure sur une ligne, une partie de ligne ou un tronc commun à plusieurs lignes. REGULARITE : Dans ce guide, le terme régularité désignera alternativement : 1. le respect des horaires théoriques (la ponctualité), en particulier lorsque la fréquence des bus sur la ligne est faible. 2. l uniformité des intervalles, en particulier lorsque la fréquence est élevée. La régularité, au sens de l uniformité des intervalles, est généralement mesurée par l écarttype ou la variance des intervalles. La RATP a créé un nouvel indicateur quantifiant l intervalle ressenti par les usagers-clients : l intervalle ressenti équivalent (I.R.Eq.). Celui-ci se calcule en fonction de l intervalle moyen Ip et de la variance des intervalles V(p) : I.R.Eq. = Ip.( 1 + V(p) / Ip 2 ) VITESSE COMMERCIALE La vitesse commerciale se calcule en divisant la distance séparant les deux terminus d une ligne, par le temps de parcours. VITESSE D EXPLOITATION La vitesse d exploitation se calcule en divisant la distance séparant les deux terminus d une ligne, par le temps de course. Page 10

13 PRODUCTIVITE INTERNE ET EXTERNE : D une manière générale, la productivité peut être définie comme le rapport du produit aux facteurs de production. Dans le cas des transports en commun, le produit pris en compte est soit l offre de transport, mesurée en véhicules*kilomètres ou en place kilométrique offerte (PKO), soit les voyages vendus, mesurés par les recettes commerciales. Les facteurs de production, quant à eux, sont représentés par les coûts de production (souvent réduits aux seuls coûts d exploitation figurant aux comptes de résultat des opérateurs de transport). Ces définitions demeurent cependant insuffisantes, car elles ne permettent pas d intégrer les notions de qualité de service et d externalité positive des transports en commun. La productivité interne est dépendante des seuls facteurs internes à l opérateur de transport (organisation, structure...). Au contraire, la productivité externe, dépend de facteurs exogènes à l opérateur. La plupart des actions visant à améliorer les conditions de circulation des véhicules de transport en commun (vitesse commerciale...) dépendent de mesures réglementaires et/ou de la mise en place d équipement et/ou de la construction d aménagements spécifiques. Elles améliorent la productivité des transports en commun, mais échappent en tout ou partie à l opérateur. C est pourquoi le terme de productivité externe est employé. La priorité bus aux carrefours à feux est une mesure visant à améliorer la productivité externe. Page 11

14 I. LES CAUSES DE PERTES DE TEMPS ET D IRREGULARITES TRAITEES PAR LES SYSTEMES DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX Le champ d action des systèmes de priorité bus aux carrefours à feux est réduit. En effet, ils agissent uniquement sur le déroulement des cycles des feux. Pour évaluer la part relative des feux dans le temps de conduite global, le temps de parcours des véhicules de transport en commun, la décomposition suivante est intéressante : Décomposition du temps de course Accélérations / Décélérations 15% Temps de battement au terminus 17% Roulement 34% Temps passé aux feux 17% Temps passé aux stations 17% (Source : «Des mesures, des équipements et des aménagements pour améliorer la productivité externe des transports publics urbains» CETUR) Cette décomposition est donnée à titre d ordre de grandeur, car elle varie bien sûr d un réseau à l autre, d une ligne à l autre, suivant les périodes de la journée et les jours de la semaine. Elle permet toutefois de mettre en évidence la part du temps de conduite, sur laquelle va porter le système de prise en compte des bus. Ce dernier, en agissant sur les feux, diminuera le temps passé aux carrefours mais également le temps perdu lors des décélérations et accélérations liées à ces carrefours. De plus, toute action améliorant la régularité d une ligne, permettra aussi de réduire le temps de battement aux terminus. En effet, ce dernier est généralement compris entre une à deux fois l écart-type du temps passé en ligne. En réduisant cet écart-type, on diminuera le temps de battement requis. C est donc environ 40 % du temps de course qui est concerné par la priorité bus. Page 12

15 Actuellement, les difficultés concrètes en matière de déplacements sont mal connues et les effets réels des nouveaux systèmes peu mesurés. Il est donc essentiel de : 1. a priori, mieux connaître l existant et les objectifs réels d amélioration 2. a posteriori, mesurer les résultats réellement obtenus Dans cette optique, le diagnostic des lignes dont on souhaite améliorer les performances, est indispensable. Ce diagnostic doit mettre en lumière les causes qui agissent sur le temps de parcours et les irrégularités ainsi que les parts relatives de chacune des causes dans les retards et les irrégularités. Quelles règles suivre pour réaliser le diagnostic : le recueil doit porter sur l analyse des perturbations (localisation, nature, fréquence, temps perdu), c est-à-dire des arrêts de toutes natures (stations, carrefours...) le diagnostic s effectue sur une ou plusieurs lignes complètes, dont les lignes les plus perturbées et/ou à haut niveau de service le diagnostic concerne au minimum la période de pointe, et peut s en contenter le diagnostic doit être réalisé, pour chaque ligne, sur un minimum de 30 courses, réparties du lundi au vendredi, par sens sur la période étudiée, pour avoir un échantillon statistiquement représentatif. Quels sont les outils, les sources de données dont on dispose pour réaliser ce diagnostic : Les méthodes manuelles : le diagnostic est réalisé à partir d enquêtes à bord des véhicules. Un enquêteur, situé à l avant et disposant d un chronomètre, enregistre les conditions d exploitation (localisation et nature des arrêts et des ralentissements, heures de passages à certains points...). Ce type de recueil soulève des problèmes de fiabilité des données (erreurs d observation), de lassitude de l enquêteur, de préparation et de formation. Toutefois, il a déjà plusieurs fois montré son intérêt ainsi que son efficacité. Le système d aide à l exploitation (SAE) : aujourd hui, tous les SAE proposent d alimenter des bases statistiques. Si le réseau est équipé, la base statistique constitue évidemment un élément important du diagnostic, mais n est toutefois pas suffisante. Les matériels de saisie automatique de données (campagnes OPTHOR) : ils mesurent précisément le temps de parcours et toutes ses subdivisions (temps de roulage, arrêts aux feux, en station, échange passager...). Ces données apportent une très bonne vision quantitative, mais méritent toutefois une analyse qualitative supplémentaire. Les campagnes opthor permettent par exemple de mesurer le temps perdu, comme somme des temps d attentes aux feux, en station (hors échanges passagers) et en ligne. Elles ne prennent cependant pas en compte les accélérations et décélérations, ni le temps perdu en roulage causé par les stationnements illicites, les congestions... qui représentent une part non négligeable du temps perdu total. Les résultats d une campagne OPTHOR, constituent tout de même une base de données solide, sur laquelle on peut s appuyer pour construire un système de priorité bus. L expérience du personnel de conduite : cette source est essentiellement qualitative. Les simulations : elles nécessitent un recueil de données préalable, mais permettent d orienter a priori les choix structurants du projet d amélioration. En effet, leur principal objectif est d observer le comportement d un système (ligne de bus...) en fonction des ressources (nombre de bus, horaires, position des arrêts...) qui lui sont allouées, et ainsi, d adapter et d optimiser ces ressources pour atteindre les performances souhaitées. Il ne s agit pas à proprement parler d un outil de diagnostic, mais d un outil d aide à la décision. Il permet toutefois d affiner le diagnostic et constitue une suite idéale à ce dernier. Page 13

16 A titre indicatif, les diagnostics mettent souvent en lumière un temps perdu de l ordre de 30% du temps passé en ligne. Dans cette somme des temps perdus, la part relative aux feux, sans comptabiliser les décélérations ni les accélérations, représente à elle seule environ 80%. Il est à noter que cette part relative de temps perdu aux feux, est plus importante pendant les heures de pointe que pendant les heures creuses. Naturellement, des précautions sont à prendre avec ces chiffres, mais ils montrent tout de même que les gains attendus d un système de priorité bus aux carrefours à feux, ne sont pas du tout négligeables. Le tableau ci-dessous identifie les principaux facteurs ralentissant les véhicules de transport en commun. Les sources précédentes permettent d évaluer, sur une ligne donnée, les impacts relatifs de ces facteurs sur la progression optimale des véhicules. On peut alors identifier les causes produisant les plus grands effets et s attacher à leur traitement en adoptant un système de mesures adéquat. Causes de pertes de temps et d irrégularités Commentaires 1/ Arrêts en station (hors échanges passagers) Dont les attentes volontaires aux correspondances Temps passé aux stations 2/ Echanges passagers qui peuvent varier dans de larges mesures : sortie scolaire... 3/ Décélérations et accélérations liées aux arrêts en stations Plus le bus est en retard, plus ils seront longs Temps passé 4/ Attentes aux feux Ces deux facteurs sont les aux feux 5/ Décélérations et accélérations liées aux feux seuls qui sont directement traités par la priorité bus 6/ Autres attentes liées aux signalisations (Stop, céder le passage, priorité à droite...) 7/ Stationnements et arrêts illicites (en double file, sur les couloirs bus, dans les virages...) Il s agit souvent d une cause prépondérante d irrégularités et de retards Temps de roulage diminué des décélérations et accélérations liées aux stations et aux feux 8/ Traversées des couloirs bus par les voitures particulières, vers des places de stationnement 9/ Ecarts de trajectoires dus au partage de la voie avec les cyclistes... 10/ Régulation non optimale des carrefours et des congestions prévisibles 11/ La densité de trafic et les congestions imprévisibles 12/ Les facteurs aléatoires locaux : manoeuvres d un PL, calage VP... 13/ Les conditions climatiques Concerne les bus et les voitures particulières. Concerne les bus et les voitures particulières. Concerne les bus et les voitures particulières. Page 14

17 14/ Travaux de voirie 15/ Incidents divers (panne véhicule, infrastructures défectueuses, rupture d alimentation...) et maintenance des infrastructures 16/ Différences de conduite d un conducteur à l autre Hors ligne 17/ Programmation du départ depuis le terminus Cette programmation représente une part importante de l efficacité de la régulation Remarque : Ces causes n expliquent pas directement les retards puisque les horaires sont construits en tenant compte des temps de parcours moyens en fonction de la période de la journée, des jours de la semaine...mais les situations étant très diverses, la référence à la marche type n est pas toujours optimale. Les horaires sont donc eux-mêmes une cause de retard. De plus ils ne suivent pas toutes les variations connues pour privilégier la constance des horaires, d une journée à l autre, et ainsi, augmenter la capacité d apprentissage et d anticipation des usagers-clients. Page 15

18 II. LES GAINS POTENTIELS DES SYSTEMES DE PRIORITE BUS AUX CARREFOURS A FEUX Les deux objectifs majeurs des systèmes de priorité bus sont la réduction du temps de parcours sur une ou plusieurs lignes et l amélioration de la régularité. Mais ces objectifs sont-ils convergents? N existe-t-il pas une incompatibilité réelle entre l amélioration de la régularité et la diminution du temps de parcours? Un point du chapitre tente de lever certaines incertitudes. Mais avant tout, les effets potentiels de la priorité bus sont énumérés, en distinguant les points de vues des usagers-clients et des fournisseurs du service. Enfin, les gains réels observés sur plusieurs réseaux sont présentés. Ces exemples permettent de se faire une idée des résultats concrets observés sur le terrain. II.1. LES EFFETS POTENTIELS DE LA PRIORITE BUS En améliorant la régularité et/ou la vitesse commerciale, les gains sont multiples. Indirectement ou directement, plusieurs acteurs des transports collectifs tirent des bénéfices des systèmes de prise en compte des transports en commun aux carrefours à feux. Il est donc intéressant d identifier un maximum d effets de ces systèmes, de gains potentiels, afin de pouvoir fixer clairement l ensemble des enjeux visés par la réalisation de tels systèmes et ensuite, de les évaluer le plus globalement possible. Sans être exhaustive, l énumération permet d élargir le champ couvert par les systèmes de prise en compte des bus et ainsi de mesurer plus précisément ses avantages potentiels. Le tableau ci-dessous identifie un certain nombre d effets de la priorité bus. Tous ces effets ne sont pas cumulables. Il revient à l autorité organisatrice d en choisir la répartition. Il convient toutefois de rester prudent. Les gains présentés sont des gains potentiels. Tout système de priorité bus n entraîne pas mécaniquement l atteinte de ces gains. des transports collectifs plus rapides Usagers-clients des retards moins importants et moins fréquents des transports collectifs plus confortables (diminution du nombre d arrêts, de décélérations et d accélérations) un service renforcé et des temps d attente plus courts (si la diminution du temps de parcours est traduite en augmentation de l offre de transport) moins de véhicules bondés (la régularité équilibre la répartition des usagers-clients entre les véhicules) des correspondances plus efficaces si le système utilise un suivi continu en ligne, alors il est possible de l enrichir par un système d information des voyageurs (aux stations...). Les investissements supplémentaires sont conséquents mais la priorité bus et le S.I.V. partagent des éléments communs dont l acquisition n est à réaliser qu une seule fois. si le système utilise un suivi continu par GPS, alors il est aisé de l enrichir par un système d alerte permettant d intervenir rapidement en cas d incidents Page 16

19 Exploitation économie de véhicules pour un service identique ou augmentation de l offre sans investissements supplémentaires baisse de la consommation d énergie et de pneus (liées à la diminution du nombre de décélérations et d accélérations) augmentation des recettes par l induction d usagers-clients meilleures conditions de travail II.2. REDUCTION DU TEMPS DE PARCOURS ET AMELIORATION DE LA REGULARITE : COMPLEMENTARITES ET INCOMPATIBILITES A priori, ces objectifs présentent des incompatibilités. Il faut choisir entre la réduction du temps de parcours et l amélioration de la régularité. En effet, la régularité impose de gérer l avance d un bus par rapport à son horaire théorique, de le retenir, si besoin est, ce qui est contraire à la réduction à tout prix du temps de parcours. On ne peut pas, en même temps, favoriser tous les bus lors du franchissement de carrefours et retenir ceux qui sont en avance. Pourtant, en installant un système qui donne systématiquement la priorité aux bus, théoriquement, les irrégularités induites par les différences de temps d attente aux feux sont réduites, ce qui concourt à l amélioration de la régularité. durée de la phase rouge Temps d'attente des bus aux feux p a sans priorité avec priorité prolongation anticipation durée maximale d'attente avec priorité bus p a Cycle des feux phase verte phase rouge Figure 1 : Temps d'attente des bus, en fonction de l'instant d'arrivée aux feux La figure 1 est une représentation schématique du temps d attente avec et sans système de priorité bus. Le système particulier considéré prolonge la phase verte sur l axe emprunté par les bus d une durée p et ampute la phase rouge d une durée a, en fonction de l instant d arrivée de chaque bus aux feux. Afin de simplifier la représentation, il est supposé que le bus est détecté suffisamment tôt pour ne pas avoir à tenir compte des temps de sécurité et de dégagement piétons. Dans la suite, on appellera V la durée de la phase verte, R la durée de la phase rouge et C la durée du cycle, supposée constante. Page 17

20 Sans priorité, un bus arrivant au moment où le feu passe au rouge, attend R secondes, alors qu avec la priorité, il attend au maximum (R-a-p) secondes. L irrégularité induite est donc moindre. De plus, si l arrivée des bus au carrefour est aléatoire (si les arrivées se répartissent uniformément au cours du cycle) alors le nombre de bus qui rencontreront un feu rouge est moins important, ce qui réduit encore une fois les irrégularités. A titre indicatif, dans l exemple précédent, le temps moyen d attente des bus au carrefour est : sans priorité : R 2 /(2C) avec priorité : (R-p-a) 2 /(2C) Il apparaît donc que l action sur les feux diminue le temps de parcours des bus et les causes d irrégularités. Mais il n est pas évident que les irrégularités induites par les feux ne soient pas marginales par rapport aux autres causes (stationnement illicite, incidents, différences de conduite d un conducteur à l autre...). En ce cas, il est nécessaire de choisir un objectif prioritaire. Mais il est tout à fait imaginable de privilégier le temps de parcours sur certains carrefours ou sur certaines lignes et la régularité sur d autres. Simplement, la technologie adoptée devra disposer d un plus grand nombre de fonctionnalités. Les exemples qui suivent, présentant les gains atteints sur plusieurs réseaux, montrent que généralement, l un des deux objectifs guide la conception du système de priorité bus aux carrefours à feux. Mais quel que soit le choix initial, les évaluations effectuées concluent que le système améliore la vitesse commerciale et la régularité. II.3. MARCHE TYPE DU BUS AVEC OU SANS ARRET Les deux figures ci-dessous comparent le temps de parcours du bus d un point à un autre, avec ou sans arrêt. Il apparaît très nettement que le gain de temps ne se réduit pas au temps qui s est écoulé pendant l arrêt, mais qu il faut tenir compte des phases de décélérations et d accélérations. Les fonctions représentatives des courbes de décélération et d accélération sont très approximatives. Les résultats observés sont tout de même assez représentatifs et respectent les ordres de grandeurs. Dans le premier cas, le bus marque un arrêt d environ 10 secondes, ce qui le conduit à un temps de parcours global d environ 95 secondes. Dans le second cas, quand le bus ne marque pas d arrêt, ce temps de parcours global est d environ 75 secondes. Il est donc possible d en déduire qu en moyenne, le temps perdu lors de la décélération et de l accélération, consécutives à un arrêt, est de 10 secondes. Ces 10 secondes sont donc à ajouter au temps passé au carrefour (mesuré par opthor par exemple), dès que le bus marque un arrêt. Page 18

21 Marche type d'un bus avec un arrêt Vitesse Temps de Parcours distance parcourue Marche type d'un bus sans arrêt Vitesse Temps de Parcours ditance parcourue Page 19

22 II.4. EXEMPLES DE GAINS ATTEINTS SUR DIFFERENTS RESEAUX Ce chapitre présente les gains réels observés sur les réseaux qui ont adopté des systèmes de priorité bus. Ces exemples permettent de se faire une idée des résultats concrets, observés sur le terrain. Afin de rester le plus fidèle et le plus proche possible de la réalité, seuls les gains mesurés effectivement par les opérateurs ou les autorités organisatrices sont repris. A défaut d évaluations chiffrées, on présente les principales appréciations qualitatives. D un réseau à l autre, les enjeux étant différents, les systèmes de priorité bus ont été évalués sur des critères différents. Il n est donc pas aisé de comparer les gains. Mais ce comparatif n a pas réellement lieu d être, puisque la performance d un système se mesure essentiellement à sa capacité de répondre à des objectifs, fixés a priori pour une ligne ou un réseau donné. D une manière générale les exemples suivants montrent que les systèmes de priorité bus aux carrefours à feux permettent de diminuer les dépenses d exploitation et les moyens de production tout en augmentant les recettes commerciales, et qu environ un tiers des investissements sont couverts dès la première année. Page 20

23 NANCY CONTEXTE Le réseau de transport en commun de la Communauté urbaine de Nancy s équipe actuellement d un nouveau SAEIV. Ce projet s inscrit dans la refonte du système central de régulation et l abandon prochain des trolleybus, remplacés par la nouvelle technologie du TVR. Le SAE actuel a été mis en place en Les gains présentés ci-après sont donc ceux observés avec ce SAE. Les sources sont d une part, une évaluation du SAE par le CETE de l Est entre Avril et Mai 1985 et les statistiques de l opérateur de transport. Le système de priorité bus est basé sur les communications entre le SAE et le PC Trafic. Le SAE demande la priorité au PC trafic lorsqu un bus s approche d un carrefour. Ensuite, ce dernier accorde systématiquement une priorité en allongeant la phase verte ou en amputant la phase rouge d une durée fixée en fonction du trafic moyen de l axe emprunté. Il s agit donc d un système centralisé global, car l ensemble du réseau profite de la priorité et non une ou plusieurs lignes déterminées. Résultats de la campagne du CETE : GAINS OBSERVES Respectivement 4 et 5 % de réduction de temps de parcours par rotation sur les lignes 3 et 6 Respectivement entre 55 et 72 % de réduction du retard moyen au terminus pour la ligne 3 et entre 21 et 37 % pour la ligne 6 15,3 % de gain de productivité en kilomètres annuels parcourus par conducteur 5,8 % de gain global de temps de parcours, qui peuvent théoriquement se traduire par une diminution de 3 trolleybus et 7 autobus Diminution de l ordre de 2,2 % de la consommation énergétique de l ensemble du réseau En termes financiers, ces gains sont estimés à 4,55 MF/an (valeur 12/83) pour les gains en temps de parcours et à 0,23 MF/an pour les gains énergétiques. Globalement, le gain annuel d exploitation se monte à 4,2 MF pour un coût d investissement de 13,08 MF. Estimations de l exploitant en février 1999 : Augmentation de 16 % de la vitesse commerciale sur l ensemble des lignes Sur la ligne 3, le système de priorité associé au couloir réservé a permis aux véhicules de parcourir 30 % de kilomètres supplémentaires. Le couplage SAE-PC Trafic permet d atteindre le niveau de 70 % de bus à l heure (le SAE seul permet de monter à 55 %) Remarque : le prochain SAE sera capable d ajuster le niveau de priorité accordé à chaque bus, en fonction de la ligne du bus et de son retard. Ce système intègre donc dès sa conception, des objectifs de régularité, ce qui n est pas le cas du système actuel. Page 21

24 DUNKERQUE CONTEXTE Le réseau de transport en commun de Dunkerque s est doté d un SAEIV en En parallèle, un système de régulation centralisé a été développé et est installé à proximité immédiate du centre administratif de l opérateur de transport. Le système de prise en compte des bus est centralisé. Les bus envoient une demande de priorité au SAE lorsqu ils s approchent d un carrefour. Le SAE analyse cette demande et la transmet éventuellement au PC Trafic. Ce dernier est l acteur déterminant. Il décide seul de l action à réaliser en faveur du bus, en fonction de sa connaissance de l état réel du trafic. Ce système est un système centralisé et global, qui traite indifféremment l ensemble des lignes du réseau. Deux campagnes de mesures ont été effectuées, en 1998 et en Les résultats présentés sont issus de ces campagnes. GAINS OBSERVES Résultats de la première campagne sur les lignes 1 et 1A : Gain de temps sur la ligne 1 dans le sens Aller : 2 mn 33 s Gain de temps sur la ligne 1 dans le sens Retour : 2 mn 04 s Gain de temps sur la ligne 1A dans le sens Aller : 1 mn 10 s Gain de temps sur la ligne 1A dans le sens Retour : 3 mn 08 s Diminution moyenne du temps de parcours de l ordre de 6 %. Résultats de la deuxième campagne (interprétation en cours) Remarques : 1. Les résultats de la première campagne correspondent bien aux résultats attendus d un système centralisé global, dont l objectif est de diminuer les temps d attentes aux feux, sans pour autant accorder systématiquement la priorité aux bus. Ils sont cependant inférieurs aux gains visés initialement. En effet, dans le cadre d un appel d offre sur performance, l objectif était de diminuer globalement les temps de parcours de 10 %. Page 22

25 VALENCE CONTEXTE En 1994, l agglomération de Valence met en oeuvre le projet Valbus sur la ligne 1. Ce projet définit trois axes d améliorations, la régularité des dessertes en heures de pointe en garantissant un intervalle de 6 minutes, l accessibilité et le confort des véhicules et enfin l information des voyageurs aux stations. Pour répondre au besoin de régularité, la CTAV, en accord avec les services techniques de la ville, a mis en service un système de prise en compte des bus aux carrefours à feux. Ce système est à double effet, puisqu il a pour objectif de favoriser le passage des bus lorsque ceux-ci sont en retard ou à l heure et de les retenir quand ils sont en avance. Fonctionnellement, chaque bus transmet au carrefour l intervalle théorique qui devrait le séparer du bus précédent. Un modem, situé dans l armoire du contrôleur de carrefour, a mesuré le temps qui s est écoulé depuis le dernier passage d un bus. Celui-ci compare l intervalle théorique qui vient de lui être transmis avec l intervalle réel et commande en conséquence des actions sur les feux. GAINS OBSERVES La CTAV ne dispose pas de statistiques. Sur les temps de parcours, il n est donc pas possible d avancer des données quantitatives. Pourtant, qualitativement, l exploitant a noté que la régularité était devenue excellente et que même les temps de parcours ont diminué, alors qu il ne faisait pas partie des objectifs visés. De plus, le premier tronçon équipé de la ligne, appelée aujourd hui Valbus, est devenu la référence pour tout le réseau, aux yeux des usagers-clients et des élus alors qu il était précédemment très perturbé. Du point de vue de la fréquentation, la première année, l augmentation de clientèle sur l ensemble du réseau était de 1 %. Sur la ligne Valbus, elle est montée à 4 %. Les conducteurs quant à eux apprécient le système pour plusieurs raisons. Il les soulage de nombreuses manipulations (recalages manuels, changement de girouette...), il les renseigne quant à l état du prochain feu, ce qu ils jugent très confortable, et enfin, la régulation est invisible. En effet, l avance est régulée par un arrêt au feu. Les conducteurs ne sont donc pas obligés de différer les départs des stations ou de ralentir en ligne, actions très peu appréciées des usagers-clients qui n hésitent pas à manifester leur mécontentement lors de telles situations. Par contre, un arrêt à un feu est normal. Ils n ont donc plus à subir les doléances des usagers-clients sur cet aspect. Remarque : Selon l opérateur, la distribution des équipements dans les bus et les carrefours représente un avantage financier important. Les coûts d investissement s élèvent à (1994) par véhicule. Les coûts d exploitation, quant à eux, sont de l ordre de /an pour la redevance (liaisons radio longue portée) et de 1/3 personne (environ ) pour la maintenance (dont entretien des bornes d informations). Page 23

26 ROUEN CONTEXTE La ligne 1 est la plus fréquentée des lignes de bus. Elle dessert le domaine universitaire, le centre ville, la gare et les quartiers des Sapins et de la Grand Mare. La TCAR en a effectué un diagnostic en Celui-ci a mis en exergue plusieurs points noirs, qui réduisaient considérablement l attractivité et la qualité de service de la ligne. Pour y remédier, un ensemble de mesures ont été prises, dont les principaux sont l aménagement de deux tronçons réservés, de quais avancés et la prise en compte des bus sur 20 carrefours. La TCAR dispose depuis 1994 d un SAE. Mais le système de priorité bus est décentralisé. Le bus connaît sa position sur la ligne. Lorsqu il s approche d un carrefour, c est-à-dire lorsqu il franchit un point remarquable enregistré dans son ordinateur embarqué, il transmet, par ondes radios courtes protées, un message à un récepteur situé dans l armoire du contrôleur du carrefour. Ce dernier commande alors une action de prolongation ou d anticipation du vert sur l axe emprunté par le bus. La durée de la prolongation et de l anticipation a été fixée en collaboration avec les services techniques des villes, en fonction des trafics moyens écoulés par les carrefours. GAINS OBSERVES Diminution du temps de parcours de 6 à 12 % suivant la période de la journée, qui a permis aux bus de passer d une vitesse commerciale de 14 km/h à 16 km/h Nette amélioration de la régularité conduisant à des gains de temps en échanges passagers et à la disparition des trains de bus Augmentation de 5%, en décembre 97 et janvier 1998, du nombre de validations, par rapport à l année précédente Un service plus performant est assuré avec le même nombre de bus, tout en absorbant l accroissement de clientèle. Sans les aménagements, il aurait été nécessaire d acquérir deux bus articulés supplémentaires. Une enquête auprès des conducteurs a révélé qu ils étaient satisfaits des aménagements effectués. Au-delà des gains en matière de sécurité et de confort pour les usagers-clients, ils considèrent qu ils sont aujourd hui en mesure de respecter les horaires en heures de pointes, ce qui n était pas le cas précédemment. Remarques : 1. Ce projet est construit sur l analyse des performances d une ligne particulière. Cette approche «par ligne» a permis d obtenir des résultats très probants par le croisement de plusieurs mesures. Chacune (priorité bus, tronçon réservé, quai avancé, plots destinés à empêcher le stationnement gênant, mise en place de «céder le passage» sur des voies transverses...) est adaptée aux dysfonctionnements locaux constatés. 2. L enveloppe financière de l ensemble des opérations effectuées s élève à 1,8 MF (1997), dont 450 kf environ pour le principal tronçon réservé (Boulingrin). Page 24

27 GRENOBLE CONTEXTE Au printemps 1998, la SEMITAG engage un projet ambitieux de redynamisation et de mise en accessibilité totale de la ligne 8, axe structurant du réseau. La redynamisation se traduit par la refonte complète du fonctionnement des carrefours, par la mise en place d une priorité absolue pour les bus et la création de couloirs bus. Le système de priorité absolue est totalement décentralisé. Il utilise des boucles actives, qui ne détectent que les bus équipés d émetteurs, positionnées au droit des carrefours et en sortie de stations. Des liaisons filaires d un carrefour à l autre, permettent aux contrôleurs de carrefours de gérer l approche du bus à partir du moment où celui-ci quitte le carrefour précédent. Le bus bénéficie ainsi d une prolongation ou d une anticipation de la phase verte qui lui octroie systématiquement un feu vert. GAINS OBSERVES L attente moyenne aux feux, sur l ensemble de la ligne 8 (rebaptisée ligne 1) est passé : de 9 mn 16 s à 4 mn 15 s dans le sens Pont Rouge - Trois Dauphins de 7 mn 58 s à 3 mn 01 s dans le sens Trois Dauphins - Pont Rouge de 6 mn 53 s à 1 mn 24 s dans le sens Pont Rouge - Jaurès/Berriat de 5 mn 56 s à 1 mn 43 s dans le sens Jaurès/Berriat - Pont Rouge Alors que l attente aux feux représentait précédemment 27 % du temps de parcours, elle ne représente plus aujourd hui que 6 %. La vitesse commerciale est passée de 15,44 km/h à 18,25 km/h dans le sens Pont Rouge - Trois Dauphins et à 20,67 km/h dans le sens Pont Rouge Jaurès/Berriat. Le confort des passagers a été nettement amélioré puisqu à tous les carrefours équipés du système de priorité absolue, le nombre de décélérations et d accélérations a fortement décru. Remarque : Tous les carrefours ne sont pas équipés du système de priorité bus, ce qui explique que le temps d attente aux feux n est pas pratiquement nul. De plus les temps d attente indiqués ci-dessus ne prennent pas en compte les gains induits par la diminution du nombre de décélérations et d accélérations. Ces derniers apparaissent indirectement dans les gains en vitesse commerciale. Les figures ci-dessous présentent les temps d attente aux feux avant et après la mise en place du système de priorité bus. Page 25

28 TOULOUSE CONTEXTE Dans le cadre du programme européen DRIVE II et de QUARTET PLUS, Toulouse a évalué sur deux lignes les performances de PRODYN-BUS, dont l objectif est d optimiser le fonctionnement général du réseau avec une prise en compte spécifique des transports en commun. PRODYN-BUS est un système de régulation du trafic qui a été conçu pour associer les avantages des méthodes de macro et de micro-régulation. Il est totalement décentralisé. Le principe de fonctionnement de la priorité bus est le suivant : le bus calcule sa position grâce à un odomètre et un recalage GPS et communique avec le carrefour par radio courte portée lorsqu il s en approche. Le module PRODYN-BUS évalue alors le temps de parcours du bus jusqu à la queue de la file d attente et la taille de cette file. En fonction du niveau de priorité à accorder, il enclenche ensuite des actions sur les feux plus ou moins fortes. Les résultats suivants sont basés sur un total de mesures de temps de parcours. GAINS OBSERVES Les résultats sont donnés en terme de pourcentage des différences de temps de parcours entre PRODYN-BUS et CAPITOUL (le système de régulation de Toulouse, qui n accorde pas de priorité aux bus). % = (Tprodyn - Tcapitoul) / Tcapitoul : Période 8h - 20 h, ligne 2, dans le sens Sud - Nord : - 4 % Période 8h - 20 h, ligne 2, dans le sens Nord - Sud : - 5 % Période 13h - 18h, ligne 2, dans le sens Sud - Nord (St Thomas à St Michel) : - 9 % Période 13h - 18h, ligne 2, dans le sens Nord - Sud : - 6 % Période 8h - 20h, ligne 92, sur la traversée du carrefour Ducoing : - 7 % Page 26

29 METZ (Sources : «Des mesures, des équipements et des aménagements pour améliorer la productivité externe des transports publics urbains» CETUR, Mai 1991) CONTEXTE Le district de l agglomération messine a procédé en 1988 à l équipement d une ligne de son réseau de transport public en axe prioritaire, en prenant en compte les bus dans la gestion des carrefours à feux. 20 bus ont été équipés d émetteurs hyperfréquence destinés à informer les contrôleurs des carrefours de leurs arrivées et 45 balises réceptrices ont été installées sur 25 carrefours. Pour les feux gérés par l ordinateur central de trafic, les bus bénéficient d une prise en compte partielle se traduisant par des prolongations et des anticipations de phases vertes. Pour les carrefours isolés, la priorité est absolue. GAINS OBSERVES La vitesse commerciale est passée de 14,64 km/h à 15,55 km/h la régularité des bus s est améliorée en heures creuses, ce qui a permis de diminuer le nombre de véhicules en services en diminuant la fréquence de passage théorique (un passage toutes les 14 mn au lieu de 12 mn) Remarque : Le coût des équipements s élève à 1 MF H.T. (1988) et celui des actions sur la voirie à 400 kf. La conjugaison des actions menées et notamment la réduction des moyens en heures creuses a permis de dégager une économie annuelle de 571 kf. Page 27

30 LONDRES CONTEXTE Dans le cadre du programme européen DRIVE II, projet PROMPT, en octobre et novembre 1994, la ville de Londres a expérimenté deux variantes de systèmes de priorité bus. Le champ de l expérimentation couvrait 10 carrefours contrôlés par le système de régulation centralisé SCOOT. Dans la première variante, le système central SCOOT prenait les décisions concernant l anticipation de la phase verte alors que les prolongements étaient décidés localement. La deuxième variante centralisait l ensemble des décisions. La détection des bus est assurée par des boucles inductives, qui captent les messages émis par les bus bénéficiant de la priorité. GAINS OBSERVES Les conclusions de l expérimentation rapportent que les économies en temps de parcours des bus étaient variables en fonction de la saturation du réseau routier et de la variante du système de priorité bus en oeuvre. Les gains les plus importants étaient observés avec la variante en partie décentralisée, sur les axes peu chargés (10s / bus / carrefour) alors que sur les axes chargés, les gains étaient de l ordre de 5s / bus / carrefour. Une évaluation économique a montré qu une utilisation optimale des différents systèmes de priorité bus (variante 1 et 2) permettait de recouvrir 72 % des coûts de ces systèmes, dès la première année, grâce aux gains dont bénéficiaient les bus. Il était même possible d augmenter ces bénéfices, mais alors, cette progression se ferait aux dépens de la circulation générale. Page 28

31 III. LA PRIORITE BUS ET LE TRAFIC GENERAL Les relations entre le système de priorité bus aux carrefours à feux et la circulation générale sont encore mal connues. Les connaissances dans ce domaine, se restreignent aux évaluations qualitatives des personnes ayant mis en place une priorité bus et aux études effectuées dans le cadre de programmes de recherche, essentiellement européens. Plusieurs principes se dégagent : 1. Pendant les heures creuses, les systèmes de priorité bus n affectent pas le temps de parcours des voitures particulières. 2. Pendant les heures de pointe, les temps de parcours des V.P. varient en fonction des itinéraires, du système de régulation du trafic et du système de priorité bus. D une manière générale, les priorités bus actives et systématiques améliorent significativement les temps de parcours des bus mais les effets sur les voitures particulières sont peu contrôlables. Les priorités passives (prise en compte des bus lors de la conception des plans de feux grâce aux logiciels Thèbes ou Transyt) permettent de gérer les conflits entre les bus et les voitures particulières mais accordent des gains nettement inférieurs aux temps de parcours des bus. Enfin, les priorités conditionnelles (si le bus est en retard et/ou si la circulation est fluide...) paraissent être des voies alternatives dans la recherche d optimums partagés mais le régulateur devient alors le véritable maître du temps de parcours des bus et surtout, les contraintes techniques sont nombreuses et les investissements financiers importants. Dans le cadre du projet européen LLAMD-LEADER (DRIVE II), plusieurs systèmes ont été simulés sur un axe lyonnais. Il en ressort que la qualité des plans de feux originaux (sans aucune priorité) est déterminante et qu il est préférable d associer un plan de feux de qualité et une priorité active, plutôt que de mettre en place une priorité passive accordant un poids important aux bus. Les figures suivantes, présentent grossièrement les résultats obtenus par les simulations. amélioration du temps de parcours 30 % bus 15 % prolongations et anticipations maximales - 15 % voitures particulières Figure 1 : priorité bus active et plans de feux non optimaux Cette première figure montre que plus les prolongations et anticipations maximales sont importantes, c est-à-dire que plus la marge de manoeuvre accordée aux bus est importante, plus les gains sont conséquents pour les bus. Les dégradations pour les voitures particulières sont moins Page 29