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Carrefour à feux
Feux de carrefour et feu piéton
Feux de carrefour et feu piéton

Un carrefour à feux est une intersection dont le trafic est réglé par des feux de signalisation lumineux pilotés par un contrôleur. Le réglage des cycles de feux doit permettre d'assurer la sécurité des automobilistes et des piétons tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en permettant un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) maximal.

Définitions

Un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de notions permettent de décrire et d'organiser les carrefours à feu :

  • Conflit : croisement de deux mouvements, de véhicules ou de piétons.
  • Courant : ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de mouvements réunis sur une même voie.
  • Cycle de feux : enchaînement des différentes phases des feux.
  • Durée de vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M,...) minimum : durée minimale de vert nécessaire pour écouler le stock d'usagers constitué pendant la durée de rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.).
Les 16 mouvements possibles sur un carrefour à quatre branches
Les 16 mouvements possibles sur un carrefour à quatre branches
  • Mouvement : déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant...) de véhicules dont on distingue l'origine et la destination, déplacement de piétons sans origine ni destination. Pour calculer le débit d'un mouvement en compte le nombre d'u.v.p. auquel on applique un coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un...) d'équivalence en fonction du type de mouvement.
    • Direct : mouvement consistant pour les véhicules à traverser le carrefour tout droit. Son coeficient d'équivalence est de 1
    • Tourne-à-Droite : mouvement consistant pour les véhicules à tourner à droite dans le carrefour. Son coefficient d'équivalence est de 1,1 quand l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) est de 90° et de 1,2 si le mouvement tournant présente un angle aigu difficile à négocier. Un mouvement tournant non prioritaire ayant un conflit avec un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) de piétons supérieur à 250 piétons par heure (L'heure est une unité de mesure  :) aura un coeficient de 1,3 ou plus.
    • Tourne-à-Gauche : mouvement consistant pour les véhicules à tourner à gauche dans le carrefour. Ce mouvement est le plus complexe à gérer puisqu'il croise le mouvement direct face auquel il n'a pas la priorité et le tourne-à-gauche du sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au...). Le coeficient d'équivalence est très variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un...) et dépend essentiellement du débit et du nombre de mouvements antagonistes prioritaires. Le coeficient peut ainsi généralement varier de 1,1 à 1,7. Plus le cycle est court, plus le coeficient du tourne à gauche sera faible.
    • Tourne-à-Gauche à l'indonésienne : mouvement dans lequel les tourne-à-gauche ne sont pas antagonistes. Les tourne-à-gauche à l'indonésienne s'accompagnent souvent d'une voie de stockage dédiée au tourne-à-gauche.
  • Phase : période durant laquelle un ou plusieurs courants sont admis dans le carrefour.
  • Temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de dégagement : temps de latence entre deux phases qui admettent des courants antagonistes dans le carrefour afin de permettre la libération complète du point de conflit (par exemple, les véhicules effectuant un tourne-à-gauche, stockés au centre du carrefour).
  • u.v.p : Unité de Voiture Particulière. Unité permettant de mesurer les débits d'un mouvement, d'une voie ou du carrefour. Un deux roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) vaut 0,3 U.v.p., un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) léger (< à 3,5 tonnes) vaut 1 u.v.p., un poids lourd ou un bus valent 2 u.v.p., un semi remorque ou un bus articulé valent 3 u.v.p.
  • Vitesse (On distingue :) moyenne : le réglage de la durée des différentes phases se fait en considérant des vitesses moyennes d'1m/s pour les piétons (sauf devant une école, un hôpital (Un hôpital est un lieu destiné à prendre en charge des personnes atteintes de pathologies et des traumatismes trop complexes pour pouvoir être traités à...) ou une maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être considérée comme un immeuble collectif.) de retraite) et de 10m/s pour les véhicules.
  • Voie : portion de la chaussée dédiée à un courant.

Les contraintes des carrefours à feux

La réglementation routière

En France Le fonctionnement d'un carrefour à feux (Un carrefour à feux est une intersection dont le trafic est réglé par des feux de signalisation lumineux pilotés par un contrôleur. Le réglage des cycles de feux doit permettre d'assurer la sécurité des automobilistes et des...) doit respecter la réglementation décrite dans l'instruction (Une instruction est une forme d'information communiquée qui est à la fois une commande et une explication pour décrire l'action, le comportement, la méthode ou la tâche qui devra commencer, se terminer, être conduit, ou exécuté.) interministérielle sur la signalisation routière (lien). Le maître mot dans le fonctionnement d'un carrefour à feux est sécurité. Ce critère essentiel se traduit notamment par des temps de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) minimum, en particulier pour permettre aux piétons de traverser sans encombre. Des minima et des maxima sont ainsi définis. Si les minima sont toujours respectés, on observe sur le terrain que les maxima sont parfois transgressés. Pour les usagers, le code de la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) est le suivant :

A suivre de préférence aux feux (c'est-à-dire que les feux sont alors secondaires )

  • Passage de véhicules prioritaires. (Pompiers, Police, Gendarmerie).
  • Ordres donnés par les policiers, pompiers, gendarmes, qui sont généralement à pied.
  • Encombrement du carrefour : on ne passe pas, pour ne pas bloquer le carrefour, et ainsi permettre un passage d'un éventuel véhicule d'urgence.

Si les feux fonctionnent, et hors cas précédent

Feu décoré à l'occasion de la Saint-Valentin.
Feu décoré à l'occasion de la Saint-Valentin.
  • Le feu rouge indique une interdiction (provisoire de passer).
  • Le feu orange indique un passage imminent au feu rouge. Il dure en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres...) 3 à 5 secondes.
  • Le feu vert indique une possibilité de passage, il ne donne cependant pas la priorité.

En particulier si un véhicule tourne à gauche, il croisera le chemin des véhicules venant d'en face, qui auront le feu vert en même temps. De plus les piétons et les véhicules d'urgence sont légalement prioritaires.

  • Le feu rouge et le feu orange annoncent un passage imminent au vert, et dure de 0.75 s à 1 s. (Hors de France).

S'ils sont éteints ou orange clignotant (Un clignotant est un dispositif lumineux basé sur une production discontinue de lumière.)

Les règles classiques de priorités sont appliquées. (Panneaux, priorité à droite).

La simplicité du carrefour

Le fonctionnement du carrefour doit être le plus compréhensible possible, et donc le plus simple afin que les usagers ne se trompent pas dans l'utilisation du carrefour. Le fonctionnement de tout carrefour à feux implique également un minimum incompressible de temps perdu. Ainsi, le rouge de dégagement qui conserve une période tampon entre deux phases, à la fois pour permettre au carrefour de se vider mais aussi pour conserver des marges de sécurité, ou encore le temps de redémarrage des véhicules au vert font couramment perdre 4 à 8 secondes par cycle. Il est donc impératif de conserver un nombre de phases le plus réduit possible pour limiter les pertes de temps.

La lisibilité et la légitimité du carrefour

Le respect des feux est directement lié à leur légitimité apparente. Si un feu est ou semble inutile ou que son fonctionnement est trop contraignant, les infractions augmenteront, grévant la sécurité et l'efficacité du carrefour. Implanter un carrefour à feux est donc un exercice délicat qui impose une efficacité optimale.

Prendre en compte les véhicules hors norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré...)

Si la voiture particulière est prédominante, il n'en demeure pas moins que les bus et les deux roues circulent également sur la voirie (La voirie désigne à la fois :). Le cycle de feu doit donc leur être adapté, tout particulièrement quand une infrastructure spécifique leur est dédiée (comme par exemple les couloirs de bus ou les pistes cyclables).

Le problème est particulièrement sensible dans le cas d'une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) escamotable déclenchée par une boucle d'induction magnétique (Le phénomène d'induction électromagnétique (ou induction magnétique ou, simplement, induction) a pour résultat la production d'une différence de potentiel aux bornes d'un conducteur...) noyée dans la chaussée, si celle-ci n'est pas suffisamment sensible le feu risque de ne pas se déclencher à l'arrivée d'un véhicule hors norme.

Prendre en compte la traversée des piétons

La sécurité des piétons est particulièrement importante parce qu'ils sont très difficiles à canaliser. Il faut donc veiller à leur offrir des possibilités de traverser qui ne rallongent néanmoins pas leur trajet ni leur temps de traversée.

Assurer un débit adéquat

Deux exemples de dysfonctionnements dues à une inadéquation entre les débits de chaque courant et l'infrastructure
Deux exemples de dysfonctionnements dues à une inadéquation entre les débits de chaque courant et l'infrastructure

Un carrefour à feux ralentit nécessairement le trafic mais, dans la mesure où le plan de feu est souvent préprogrammé, une erreur provoquerait plus qu'un ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.), un blocage du carrefour. Il ne s'agit donc pas uniquement ne pas trop ralentir le flux des véhicules mais aussi de s'assurer qu'il demeure possible.

Adaptation du plan de feux au trafic

Le trafic routier (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) n'est pas homogène, il connaît des variations régulières (les heures de pointes, les retours de week-end) mais aussi des variations aléatoires (un événement sportif, une déviation). Plusieurs méthodes permettent d'adapter le plan de feux à la réalité de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.).

Les plans de feux précalculés

Un certain nombre de plans de feux différents ont été pré-calculés en fonction des différentes configuration de trafic possibles. Cette solution est généralement utilisée pour les variations régulières. Une programmation (La programmation dans le domaine informatique est l'ensemble des activités qui permettent l'écriture des programmes informatiques. C'est une étape importante de la conception de logiciel (voire de matériel, cf. VHDL).) les déclenche à heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il...) fixe ce qui impose que la variation régulière soit effectivement prévisible et qu'elle dure également au minimum 15 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...).

La micro-régulation

Ce deuxième type de solution employé pour les variations aléatoires s'appuie sur des technologies nettement plus sophistiquées. Les moyens les plus courants sont les boucles à induction noyées dans la chaussée ou des radars qui permettent d'estimer la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou...) de la file de véhicules, les boutons-poussoirs pour permettre aux piétons d'obtenir le feu rouge, les émetteurs à bord de véhicules à privilégier (comme les bus). Il existe également des détecteurs de vitesse qui déclenchent le rouge quand ils repèrent des véhicules en excès de vitesse. Cette solution est couramment mise en œuvre en Espagne et au Portugal. L'INRETS développe actuellement un système d'analyse d'image vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type photochimique. Le...) afin de prendre également la mesure des files d'attente aux feux.

Escamotage

Il s'agit de l'une des applications de la micro-régulation qui consiste à supprimer une phase du cycle de feux, privilégiant ainsi un mouvement pour lequel il n'y a pas de véhicule en attente. L'escamotage est en général utilisé dans les cycles de feux comprenant plus de deux phases.

On peut également choisir entre deux phases conditionnelles en fonction de la file d'attente correspondant à chacune de ces phases afin d'optimiser le débit du carrefour.

La fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier...) des équipements de détection est fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) puisqu'un véhicule non détecté risque de ne pas bénéficier de la phase lui correspondant. Les deux roues et les poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la résultante des...) lourds sont souvent difficilement détectés par les boucles à induction.

Durée de vert adaptable

Ce système vise à adapter le temps de vert au trafic. Des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation...) mesurent la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence...) de la circulation, en calculant notamment l'intervalle entre les véhicules. Le vert est prolongé, dans une certaine limite, tant que l'axe est emprunté par une certaine densité de circulation. Lorsqu'il y a un " trou " dans le flux, le feu passe au rouge, ralentissant un nombre limité de véhicules.

Ce système permet par exemple une régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) efficace aux heures de pointe en favorisant le débit sur un axe principal particulièrement chargé, tout en améliorant la crédibilité du carrefour aux heures creuses pour les usagers de l'axe antagoniste.

Antiblocage

Aux heures de pointe, les mouvements délicats comme les tourne-à-gauche peuvent bloquer le carrefour. En effet si la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) de véhicules admis dans le carrefour excède sa capacité à évacuer les véhicules, c'est tout le trafic du carrefour, mouvements directs compris, qui risque d'être bloqué.

Un système antiblocage s'appuie sur des capteurs lui révélant la présence d'un blocage pour modifier le cycle de feu et retenir en amont les véhicules excédentaires plutôt que de les laisser bloquer la portion difficile de la voirie.

La situation de blocage entourée en rouge peut être régulée en limitant la durée de vert du feu 1 afin de stocker les véhicules en dehors de la zone à risque.
La situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre...) de blocage entourée en rouge peut être régulée en limitant la durée de vert du feu 1 afin de stocker les véhicules en dehors de la zone à risque.

Transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.) en communs

Mises en place pour les bus notamment, on distingue trois types d'adaptations :

  • Une phase escamotable qui s'enclenche en présence du bus ;
  • Un dégagement anticipé qui permet par exemple au bus, grâce à un feu spécial, d'effectuer avant tout le monde (Le mot monde peut désigner :) son tourne-à-gauche, alors que le mouvement antagoniste bénéficie toujours du vert ;
  • Une variation de la durée de vert par anticipation (Au sens général du terme, une anticipation correspond à une phase où sont développées des idées qui...) et/ou prolongation. Le bus et le contrôleur de carrefour communiquent par radio courte portée pour favoriser le passage du bus.N'oubliez pas qu'un bus est prioritaire si il quitte son arrêt.

Remplacement

Pour répondre à toutes ces contraintes, de nombreux carrefours à feux sont remplacés par des rond-points, lorsque la place le permet.

Adaptation aux comportements

En 2005, la société Lacroix-signalisation située en Loire-Atlantique a conçu le principe du " feu vert récompense ". Treize villes ont été équipées (2006) de ce système de feu qui couplé à un radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes radio, qui sont...) permet de faire passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) le feu au vert en fonction de la conduite de l'automobiliste : celui qui ralentit normalement pour s'arrêter déclenche le passage au vert alors qu'un comportement autre le laisse finir son cycle. Ce type de régulation n'est valable que pour certains carrefours de faible trafic mais où une régulation est nécessaire ; essentiellement certains feux des grands axes de certaines petites villes ou petits bourgs faisant partie d'une agglomération (centres petits mais populations importantes)[1].

Instauration d'un contrôle-sanction automatisé en France

En France, le nombre des franchissements de feux tricolores au rouge fixe augmente de 1% tous les ans depuis 1996, atteignant 236 000 infractions en 2005[2].

En octobre 2005, aux États généraux de la sécurité routière, le ministre de l'Intérieur Nicolas Sarkozy s'est déclaré favorable à une " extension du contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) automatisé aux feux tricolores installés dans les carrefours les plus dangereux ". C'est ainsi que dans certains carrefours, situés dans cinq villes françaises (Le Vésinet, Toulouse, Metz, Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre...), et Nancy), les feux sont désormais surmontés à titre expérimental de caméras détectant automatiquement les franchissements de feux rouges, et envoyant l'amende au propriétaire du véhicule incriminé.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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