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Orateurs
Matthias LENZ
PTV Group
14 rue du Général Gouraud
67000 Strasbourg
Matthias.Lenz@ptvgroup.com
Damien COURBE
DIR-O District de Nantes
3, impasse de la Bernardière
44104 Nantes Cedex 4
Damien.Courbe@developpement-durable.gouv.fr
Strasbourg, le 14.12.2015
MODELISATION DYNAMIQUE DU TRAFIC POUR
L’EVALUATION DE PROJETS SUR L'ENSEMBLE
DU PERIPHERIQUE NANTAIS
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 2 de 10
Enjeux et objectifs
Le périphérique de Nantes est le second plus grand périphérique de France avec une longueur de 42
km. On compte 14 sorties et 9 croisements autoroutiers. La vitesse maximale est de 90 km/h. Avec
un trafic journalier à plus de 100 000 véhicules sur certaines sections, on assiste tous les jours à des
ralentissements importants aux heures de pointe. Le maitre d'ouvrage de l'opération souhaitait
disposer d'une simulation dynamique de la situation actuelle et de la situation de référence à
l'horizon 2035 pour l'ensemble du périphérique de Nantes.
Figure 1 : Le périphérique nantais (source : DDE 44, SRH/Communications)
Une simulation dynamique de l’ensemble du périphérique (section courante et carrefours de
raccordement) avec le logiciel PTV Vissim est réalisée à partir des éléments suivants :
 des données issues d'une enquête de plaques minéralogiques, de comptages directionnels et
automatiques et de relevés de longueurs de files d'attentes,
 des données de comptages et de vitesses automatiques,
 des données de temps de parcours TomTom,
 d'une simulation statique des déplacements sur l'aire urbaine.
Cette simulation permet de comprendre le fonctionnement du trafic ainsi que de tester d’une part des
aménagements physiques et d’autre part des mesures d’exploitation dynamique (utilisation des BAU
en période de pointe, régulation d’accès, réduction de la vitesse réglementaire, interdiction de
dépasser pour les PL).
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 3 de 10
L’analyse des données à haute résolution spatio-temporelle permet d’identifier les avantages et les
inconvénients des mesures proposées et ainsi de proposer des stratégies d’implémentation de ces
dernières, en lien avec les projets d’aménagement physique.
2 - Description de la situation, données de base existantes ou à recueillir
La situation actuelle (PPM : de 7h à 9h et PPS : de 17h à 19h) est calée à l’aide des données issue
d’une campagne de comptages (enquête cordon sur plus de 200 postes), des données SIREDO et
des données de vitesse TomTom permettant de connaître les débits et les vitesses pratiquées à tout
moment et sur l’ensemble du périphérique. Le trafic est injecté dans le système par pas de temps de
15 minutes. Les flux de trafic sont comparés aux sorties d’un modèle macroscopique (SIM’44) sous
PTV Visum. Ce modèle alimente également les scénarios prospectifs, à l’horizon 2035.
Les critères de calage du modèle de simulation concernent
 les temps de parcours par section et pour un tour entier du périphérique intérieur et extérieur,
 les profils de vitesse,
 les débits en section,
 les corrélations entre débit et vitesse,
 la répartition des débits par voie,
 la répartition des interdistances des véhicules et
 la longueur des retenues aux bretelles.
Figure 2 : Nuage de points débit –vitesse (6minutes) par voie de circulation issus des relevés SIREDO
et issus de la simulation VISSIM
Toute simulation microscopique est réalisée avec dix réplications afin de mieux connaitre la
variabilité et le côté aléatoire dans l’écoulement du trafic.
Les analyses (vitesses pratiquées, nuages de points débit – vitesse) portent sur des portions de 50m
du périphérique et cela dans des périodes allant de 15 minutes à 60 secondes. Ces analyses à haute
résolution temporelle sont particulièrement précieuses lorsqu’il s’agit d’analyser les impacts des
mesures d’exploitation dynamique, par exemple la régulation d’accès à plusieurs portes successives.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300
courbes débit-vitesse RDT 69_1 par voie
voie lente
voie rapide
vitesse [km/h]
débit [véh/6min]
0
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0 50 100 150 200 250 300
courbes débit-vitesse VISSIM RDT 69_1 par voie
Voie lente
Voie rapide
vitesse [km/h]
débit [véh/6min]
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 4 de 10
Figure 3 : Les profils de vitesse de 10 simulations en situation actuelle (PPS – périphérique intérieur
par tranches de 15 minutes)
3 – Les tests de mesures d’exploitation dynamique
Quatre types de mesures d’exploitation dynamique sont testés : l’utilisation des BAU en périodes de
pointe, la régulation d’accès, la réduction de la vitesse réglementaire et l’interdiction de dépasser
pour les PL. L’ensemble de ces mesures sont testées à l’aide du scénario de référence 2035,
d’abord de manière séparée puis conjointement.
La gestion dynamique des voies et l’utilisation des BAU en périodes de pointe
L’ensemble des mesures identifiées portent sur les sections suivantes :
 Secteur « Pont de Cheviré1
» :
 BAU dynamiques dans les 2 sens, entre les portes d’Atlantis et de l’Estuaire.
 Secteur « Pont de Bellevue2
» :
 BAU dynamiques, sur plusieurs sections dans le sens intérieur
 Gestion dynamique des voies sur le pont de Bellevue,
La mesure de gestion dynamique des voies est activée sur la période de pointe du soir. Comme ces
mesures ont un impact important sur la capacité des sections concernées, une itération de calcul de
la demande à l’aide du modèle macroscopique est effectué. Par conséquent, les débits à écouler
sont sensiblement plus élevés que dans le scénario de référence. Par rapport au secteur du pont de
Bellevue, la hausse des volumes issus du modèle macroscopique est de 10% environ.
1
Le Pont de Cheviré se situe entre la Porte de Bouguenais et la Porte de l’Estuaire.
2
Le Pont de Bellevue se situe entre la Porte d’Anjou et la Porte du Vignoble (cf carte chapitre 1)
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 5 de 10
Le scénario de référence 2035 confirme la forte congestion provoquée par le fonctionnement actuel
sur la Porte d’Anjou. Les congestions appréhendées s’étalent au fur et à mesure sur plus de la moitié
du périphérique intérieur.
Limitée à 70km/h la voie dynamique est empruntée par au maximum 1 300 véh./heure. Avec cette
voie supplémentaire, les effets positifs engendrés sont très importants. Ils sont ressentis jusque sur
le périphérique Ouest.
17h00 17h15 17h30 17h45
Scénario de référence 2035
Scénario Gestion Dynamique de Voie sur le pont de Bellevue
Figure 4 : Les profils de vitesse de 10 simulations du scénario de référence 2035 et du scénario
« gestion dynamique des voies sur le pont de Bellevue » par tranches de 15 minutes (PPS, périphérique
intérieur)
En revanche, le périphérique extérieur, dont la capacité est réduite (une voie au lieu de deux), voit
son fonctionnement légèrement dégradé.
Dans le scénario de référence 2035, l’accès sur le périphérique intérieur à la Porte d’Anjou est très
difficile (comme aujourd’hui), malgré le fait qu’il y ait deux rampes depuis l’Est (A811). Cependant,
dans le scénario avec voie dynamique, la situation est encore plus dégradée.
Les avantages indiscutables en amont de la Porte d’Anjou en section courante sont ainsi à tempérer
avec la situation du trafic en contre-sens ainsi que celle sur les bretelles d’entrée à cette porte.
Régulation d’accès
Le principe du contrôle d'accès sur autoroute consiste à réguler le débit des rampes d'entrée par des
feux de circulation afin de minimiser les conflits d'insertion au convergent de l'accès et par
conséquent, maximiser la capacité d’écoulement de l'autoroute. L'objectif premier de ce type d'action
est de répartir la demande dans l'espace et dans le temps sur les différentes entrées du réseau et
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 6 de 10
par la même occasion de limiter les congestions récurrentes pendant les périodes de forte
demande3
.
En ce qui concerne la régulation d’accès, deux dispositifs sont examinés :
 une régulation qui consiste à découper le flot des véhicules entrants en pelotons de taille réduite
(régulation par pelotons) et
 une régulation par des feux dont le cycle n'autorise qu'un véhicule à la fois (le goutte-à-goutte).
La régulation d’accès par pelotons
La régulation d’accès par pelotons est mise en place, s’appuyant sur un algorithme de type Alinéa.
Chaque bretelle d’accès régulée est équipée d’un feu tricolore R22j en amont dont le cycle et la
durée de vert varient en fonction de la demande de trafic sur la bretelle et du débit constaté en
section courante en aval de la bretelle. Le principe de cet algorithme consiste à converger vers la
capacité maximale admissible par la section courante en aval de la bretelle et à réduire d’autant le
flux de la bretelle en conséquence. L’algorithme intègre une fonction anti-congestion de la bretelle
évitant le débordement de la retenue sur le réseau secondaire. Pour augmenter les possibilités
d’action sur un point critique aval, plusieurs bretelles amont sont associées à l’objectif de maintien du
débit admissible. Lorsque le débit aval devient trop proche du débit maximal admissible, la 1ère
bretelle aval « Maître » s’active. Elle détermine son flux et le flux des bretelles en amont, qui
abandonnent leurs objectifs au profit de ceux de la bretelle Maître.
Cet algorithme est testé à la PPS sur le périphérique extérieur sur 4 entrées successives (portes
d’Armor et de Saint-Herblain, d’Atlantis et de l’Estuaire) en lien avec l’utilisation de la BAU. Sur cette
section, le niveau de trafic sans régulation d’accès est déjà assez bon, grâce aux BAU. Seule la
Porte de St Herblain refoule en section courante.
Tout de même, la régulation d’accès a un impact positif sur les débits et les temps de parcours
moyens. C’est principalement en aval des entrées régulées que les effets se produisent. En effet,
entre 17h30 et 18h00, les débits sont en hausse de 2% à 3% entre la Porte de Rennes et la Porte
d’Armor.
Régul porte 17h00 17h15 17h30 17h45 18h00 18h15 18h30 18h45 moyenne
Rennes 0% 0% 2% 2% -2% -2% 0% -1% 0%
Orvault 0% 1% 3% 3% -1% -2% -3% 0% 0%
Sautron 0% 0% 2% 2% -1% -2% -3% 0% 0%
Chézine 0% 1% 0% 2% 0% -2% -2% 0% 0%
R Armor 0% 1% -1% 1% 1% -1% -1% 0% 0%
R Atlantis 0% 1% -1% 1% 2% -1% -1% 0% 0%
R St-Herblain 0% 0% 1% -1% 3% -1% -1% 0% 0%
R Estuaire 0% 1% 1% 0% 0% -1% -1% 0% 0%
Bouguenais 0% 0% 0% 0% 0% 1% -1% 0% 0%
Figure 5 : Evolution des débits en section suite à la régulation d’accès sur le périphérique Ouest
3
Définition de la régulation d’accès selon l’IFSTTAR:
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 7 de 10
Visiblement, le trafic parvient à s’écouler plus rapidement. Le gain de temps de parcour sur le
périphérique Ouest est de 30 secondes par véhicule en moyenne sur la période 17h – 19h.
17h45 sans régulation d’accès - avec régulation d’accès
Figure 6 : Evolution des vitesses suite à la régulation d’accès sur le périphérique Ouest
La solution présentée a été mise en œuvre progressivement au cours du mois de mars 2015,
échangeur par échangeur. Une campagne de communication a accompagné avec succès la mise en
service. L’évaluation est en cours. En plus des indicateurs habituels comme l’impact sur le trafic et la
sécurité, elle intégrera un volet sur le fonctionnement du système et la perception des usagers de la
mesure. Les premiers retours sont positifs (cf. présentation « L’expérimentation de régulation d’accès
sur le périphérique Nantais » de MM Chagnot et Ayot ce jour à 16h45, session C3).
La régulation goutte-à-goutte
La régulation d’accès en goutte–à-goutte est également testée sur le périphérique Ouest extérieur.
Par contre, c’est seulement la Porte de Saint-Herblain qui est équipée d’un système de régulation.
Avec ce type de régulation, il convient d’identifier un taux de saturation qui dépend du débit, de la
vitesse et de la longueur moyenne des véhicules.
Les résultats démontrent un fort impact sur les débits en section et des impacts importants sur les
temps de parcours sur le périphérique Ouest. (Dans ce test, la situation de référence est nettement
plus dégradée que la situation de référence du test pour la régulation d’accès par pelotons). Les
gains de temps de parcour se font dans un premier temps en amont de la Porte de St. Herblain puis
en aval. En effet, au fur et à mesure de la période de pointe du soir, les gains de temps sont réalisés
de plus en plus en aval de cette porte.
A noter que la régulation goutte-à-goutte n’est pas pratiquée en France.
Interdiction de dépasser pour les PL
En situation actuelle, le dépassement est autorisé pour les PL sur une majorité des sections du
périphérique. Ce n’est qu’en amont du pont de Cheviré et entre la Porte de Gesvres et la Porte de la
Beaujoire que le dépassement est interdit pour les PL. Sont testées deux mesures : la généralisation
de l’interdiction et la suppression de l’interdiction de dépassement pour les PL sur les sections
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 8 de 10
concernées. A titre d’information, la part de PL est d’environ 10% à la PPM et de 8% à la PPS. Les
objectif de l’interdiction de dépassement pour les PL sont de :
 fournir de meilleures conditions de conduite aux usagers via la diminution des changements de
voies pour les PL.
 réguler les débits sur la voie rapide réservée, de fait, aux véhicules particuliers et aux utilitaires
légers pour augmenter la capacité de l’infrastructure, diminuer les phénomènes de
ralentissements liés aux dépassements de PL.
L’impact de l’interdiction de dépassement pour les PL, sur l’écoulement du trafic, est globalement
faible, mais peut être assez important localement. Elle peut avoir de bonnes et de mauvaises
conséquences – la prépondérance de l’une ou de l’autre dépend du contexte local.
Ainsi, on constate sur le périphérique Nord entre la porte de Sautron et la porte d’Orvault un gain de
temps d’1 minute. En effet, le temps de parcours moyen passe de 5,3 à 4,3 minutes pour ces deux
sections d’une longueur cumulée de 3,6 km. Ce gain de temps se produit en lien avec une baisse
des débits. Entre la Porte d’Orvault et la Porte de Rennes, les débits sont inférieurs de 4% à la
situation de référence entre 7h45 et 8h30, puis ils sont supérieurs à 6% entre 8h30 et 9h00.
Visiblement, la concentration des PL sur la voie lente rend plus difficile l’insertion en section courante
à la Porte d’Orvault.
Dépassement PL interdit partout Situation de référence
Figure 7 : Profils de vitesse entre la Porte de Sautron et la Porte de Gesvres par tranches de 60
secondes (PPM, périphérique intérieur)
Réduction de la vitesse réglementaire
En situation actuelle, la vitesse réglementaire sur une grande partie du périphérique est de 90 km/h.
Cependant, sur quelques sections, la vitesse est d’ores et déjà limitée à 70 km/h. La limitation
généralisée de la vitesse réglementaire à 70 km/h est testée, dans l’objectif :
 d’améliorer la sécurité routière,
 de ffournir de meilleures conditions de conduite aux usagers et
 d’harmoniser le flux de circulation pour augmenter la capacité de l’infrastructure, diminuer
l’intensité des phénomènes de congestion, en retardant leur apparition et en limitant leur
intensité.
Les impacts de la limitation globale de la vitesse sur l’écoulement du trafic sont mitigés. Localement,
on observe des débits plus importants de 2% - 3% en lien avec des temps de parcours plus faibles.
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 9 de 10
Par exemple, en amont du Pont de Cheviré sur le périphérique intérieur à la PPM et en amont de la
porte d’Anjou sur le périphérique extérieur à la PPS, au sein de la zone congestionnée.
Cependant, la vitesse de propagation de l’onde de congestion Pont de Cheviré et en amont de la
porte d’Anjou est légèrement plus rapide à une vitesse réglementaire de 70 km/h. Ces deux endroits
constituent de véritables blocus du périphérique avec des congestions de plusieurs kilomètres
quotidiennement. On ne peut pas confirmer qu’une baisse de la vitesse règlementaire permet de
retarder systématiquement l’apparition des congestions, ni que cette mesure limite leur intensité.
Par contre, la limitation globale de la vitesse entraîne une augmentation des temps de parcours
particulièrement pénalisante d’environ 20% (passage de 90 km/h à 70 km/h). D’un point de vue de
l’écoulement du trafic, cette mesure n’est pas convaincante. Bien sûr, les considérations sur
l’accidentologie et la pollution peuvent changer cette évaluation.
4 - Conclusions
La simulation des mesures d’exploitation dynamique fournit des résultats réalistes. Les 10
réplications assurent un niveau de confiance important quant aux résultats, une homogénéité ou une
hétérogénéité des résultats étant un indicateur sur la stabilité du trafic. L’analyse de ces résultats à
haute résolution spatio-temporelle permet de comprendre le fonctionnement du trafic sur le
périphérique en situation actuelle et dans les scénarios dans lesquels les mesures sont testées. Les
impacts des mesures dynamiques sur les carrefours de raccordement et les bretelles d’accès, font
également partie du diagnostic, ce qui peut sensiblement enrichir les analyses.
La chaîne de simulation mise en place est exemplaire et pourra être déployée pour tout système
autoroutier qui est caractérisé par un niveau de demande élevé et une succession de sorties proches
les unes des autres, induisant un nombre important d’interactions entre les véhicules.
Elle permet également d’optimiser toute campagne d’enquête de données d’entrée, par ailleurs
laborieuses et coûteuses. De même, la simulation microscopique du trafic sur une autoroute urbaine
pourra améliorer le niveau de calage des modèles macroscopiques à l’échelle des agglomérations.
La production de vidéos rend accessible les résultats des simulations au grand public !
Figure 8 : Extrait d’une vidéo de présentation des résultats
Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais
ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 10 de 10
Matthias LENZ (PTV GROUP)
chez PTV depuis 2005 où il dirige des projets de modélisation macroscopique et de simulation
microscopique à toute échelle. Dans ce cadre, il s’est engagé depuis fin 2012 dans la « Modélisation
dynamique du trafic et analyse du fonctionnement du trafic sur l'ensemble du périphérique de
Nantes », pour le compte de la DREAL Pays de la Loire. Il est également spécialisé dans la
préparation, la réalisation et l’exploitation des enquêtes de mobilité. Cette double compétence
« données » et « modélisation » enrichi d’un profond intérêt dans l’univers des statistiques lui
permettent de prendre les bons choix stratégiques pour le bien de ces projets.
Après ses études de Génie Civil aux Universités de Stuttgart et de Dresden, il est de 1999 à 2005
assistant scientifique à l’Université de Stuttgart. Il y est en charge de nombreux projets de recherche
qui traitent les enjeux de modélisation de la demande de trafic et particulièrement le trafic induit.
C’est sur ce thème qu’il rédige une thèse de doctorat en 2005.
Damien COURBE (Etat)
Ingénieur des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE 2008), depuis septembre 2015 Chef du district de
Nantes à la DIR Ouest en charge de l’exploitation du réseau routier national non concédé sur les
départements de Loire-Atlantique et du Maine et Loire. De 2011 à 2015 il est responsable
d’opérations routières DREAL Pays de la Loire assurant la Maîtrise d’ouvrage d’opérations routières
des études préalables à la mise en service (périphérique nantais – rocade sud de Château-Gontier–
déviation de Moulay-Mayenne).
Antérieurement, il était Chef du bureau de la construction durable DDT de la Creuse pour la Conduite
d’opération en bâtiment pour le compte de l’État, des collectivités territoriales et des établissements
publics. Pendant ses études, il a réalisé un stage au laboratoire d'ingénierie du bâtiment sur la
construction en ossature bois à l’Université Concordia (Montréal).

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  • 1. Orateurs Matthias LENZ PTV Group 14 rue du Général Gouraud 67000 Strasbourg Matthias.Lenz@ptvgroup.com Damien COURBE DIR-O District de Nantes 3, impasse de la Bernardière 44104 Nantes Cedex 4 Damien.Courbe@developpement-durable.gouv.fr Strasbourg, le 14.12.2015 MODELISATION DYNAMIQUE DU TRAFIC POUR L’EVALUATION DE PROJETS SUR L'ENSEMBLE DU PERIPHERIQUE NANTAIS
  • 2. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 2 de 10 Enjeux et objectifs Le périphérique de Nantes est le second plus grand périphérique de France avec une longueur de 42 km. On compte 14 sorties et 9 croisements autoroutiers. La vitesse maximale est de 90 km/h. Avec un trafic journalier à plus de 100 000 véhicules sur certaines sections, on assiste tous les jours à des ralentissements importants aux heures de pointe. Le maitre d'ouvrage de l'opération souhaitait disposer d'une simulation dynamique de la situation actuelle et de la situation de référence à l'horizon 2035 pour l'ensemble du périphérique de Nantes. Figure 1 : Le périphérique nantais (source : DDE 44, SRH/Communications) Une simulation dynamique de l’ensemble du périphérique (section courante et carrefours de raccordement) avec le logiciel PTV Vissim est réalisée à partir des éléments suivants :  des données issues d'une enquête de plaques minéralogiques, de comptages directionnels et automatiques et de relevés de longueurs de files d'attentes,  des données de comptages et de vitesses automatiques,  des données de temps de parcours TomTom,  d'une simulation statique des déplacements sur l'aire urbaine. Cette simulation permet de comprendre le fonctionnement du trafic ainsi que de tester d’une part des aménagements physiques et d’autre part des mesures d’exploitation dynamique (utilisation des BAU en période de pointe, régulation d’accès, réduction de la vitesse réglementaire, interdiction de dépasser pour les PL).
  • 3. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 3 de 10 L’analyse des données à haute résolution spatio-temporelle permet d’identifier les avantages et les inconvénients des mesures proposées et ainsi de proposer des stratégies d’implémentation de ces dernières, en lien avec les projets d’aménagement physique. 2 - Description de la situation, données de base existantes ou à recueillir La situation actuelle (PPM : de 7h à 9h et PPS : de 17h à 19h) est calée à l’aide des données issue d’une campagne de comptages (enquête cordon sur plus de 200 postes), des données SIREDO et des données de vitesse TomTom permettant de connaître les débits et les vitesses pratiquées à tout moment et sur l’ensemble du périphérique. Le trafic est injecté dans le système par pas de temps de 15 minutes. Les flux de trafic sont comparés aux sorties d’un modèle macroscopique (SIM’44) sous PTV Visum. Ce modèle alimente également les scénarios prospectifs, à l’horizon 2035. Les critères de calage du modèle de simulation concernent  les temps de parcours par section et pour un tour entier du périphérique intérieur et extérieur,  les profils de vitesse,  les débits en section,  les corrélations entre débit et vitesse,  la répartition des débits par voie,  la répartition des interdistances des véhicules et  la longueur des retenues aux bretelles. Figure 2 : Nuage de points débit –vitesse (6minutes) par voie de circulation issus des relevés SIREDO et issus de la simulation VISSIM Toute simulation microscopique est réalisée avec dix réplications afin de mieux connaitre la variabilité et le côté aléatoire dans l’écoulement du trafic. Les analyses (vitesses pratiquées, nuages de points débit – vitesse) portent sur des portions de 50m du périphérique et cela dans des périodes allant de 15 minutes à 60 secondes. Ces analyses à haute résolution temporelle sont particulièrement précieuses lorsqu’il s’agit d’analyser les impacts des mesures d’exploitation dynamique, par exemple la régulation d’accès à plusieurs portes successives. 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 courbes débit-vitesse RDT 69_1 par voie voie lente voie rapide vitesse [km/h] débit [véh/6min] 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 300 courbes débit-vitesse VISSIM RDT 69_1 par voie Voie lente Voie rapide vitesse [km/h] débit [véh/6min]
  • 4. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 4 de 10 Figure 3 : Les profils de vitesse de 10 simulations en situation actuelle (PPS – périphérique intérieur par tranches de 15 minutes) 3 – Les tests de mesures d’exploitation dynamique Quatre types de mesures d’exploitation dynamique sont testés : l’utilisation des BAU en périodes de pointe, la régulation d’accès, la réduction de la vitesse réglementaire et l’interdiction de dépasser pour les PL. L’ensemble de ces mesures sont testées à l’aide du scénario de référence 2035, d’abord de manière séparée puis conjointement. La gestion dynamique des voies et l’utilisation des BAU en périodes de pointe L’ensemble des mesures identifiées portent sur les sections suivantes :  Secteur « Pont de Cheviré1 » :  BAU dynamiques dans les 2 sens, entre les portes d’Atlantis et de l’Estuaire.  Secteur « Pont de Bellevue2 » :  BAU dynamiques, sur plusieurs sections dans le sens intérieur  Gestion dynamique des voies sur le pont de Bellevue, La mesure de gestion dynamique des voies est activée sur la période de pointe du soir. Comme ces mesures ont un impact important sur la capacité des sections concernées, une itération de calcul de la demande à l’aide du modèle macroscopique est effectué. Par conséquent, les débits à écouler sont sensiblement plus élevés que dans le scénario de référence. Par rapport au secteur du pont de Bellevue, la hausse des volumes issus du modèle macroscopique est de 10% environ. 1 Le Pont de Cheviré se situe entre la Porte de Bouguenais et la Porte de l’Estuaire. 2 Le Pont de Bellevue se situe entre la Porte d’Anjou et la Porte du Vignoble (cf carte chapitre 1)
  • 5. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 5 de 10 Le scénario de référence 2035 confirme la forte congestion provoquée par le fonctionnement actuel sur la Porte d’Anjou. Les congestions appréhendées s’étalent au fur et à mesure sur plus de la moitié du périphérique intérieur. Limitée à 70km/h la voie dynamique est empruntée par au maximum 1 300 véh./heure. Avec cette voie supplémentaire, les effets positifs engendrés sont très importants. Ils sont ressentis jusque sur le périphérique Ouest. 17h00 17h15 17h30 17h45 Scénario de référence 2035 Scénario Gestion Dynamique de Voie sur le pont de Bellevue Figure 4 : Les profils de vitesse de 10 simulations du scénario de référence 2035 et du scénario « gestion dynamique des voies sur le pont de Bellevue » par tranches de 15 minutes (PPS, périphérique intérieur) En revanche, le périphérique extérieur, dont la capacité est réduite (une voie au lieu de deux), voit son fonctionnement légèrement dégradé. Dans le scénario de référence 2035, l’accès sur le périphérique intérieur à la Porte d’Anjou est très difficile (comme aujourd’hui), malgré le fait qu’il y ait deux rampes depuis l’Est (A811). Cependant, dans le scénario avec voie dynamique, la situation est encore plus dégradée. Les avantages indiscutables en amont de la Porte d’Anjou en section courante sont ainsi à tempérer avec la situation du trafic en contre-sens ainsi que celle sur les bretelles d’entrée à cette porte. Régulation d’accès Le principe du contrôle d'accès sur autoroute consiste à réguler le débit des rampes d'entrée par des feux de circulation afin de minimiser les conflits d'insertion au convergent de l'accès et par conséquent, maximiser la capacité d’écoulement de l'autoroute. L'objectif premier de ce type d'action est de répartir la demande dans l'espace et dans le temps sur les différentes entrées du réseau et
  • 6. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 6 de 10 par la même occasion de limiter les congestions récurrentes pendant les périodes de forte demande3 . En ce qui concerne la régulation d’accès, deux dispositifs sont examinés :  une régulation qui consiste à découper le flot des véhicules entrants en pelotons de taille réduite (régulation par pelotons) et  une régulation par des feux dont le cycle n'autorise qu'un véhicule à la fois (le goutte-à-goutte). La régulation d’accès par pelotons La régulation d’accès par pelotons est mise en place, s’appuyant sur un algorithme de type Alinéa. Chaque bretelle d’accès régulée est équipée d’un feu tricolore R22j en amont dont le cycle et la durée de vert varient en fonction de la demande de trafic sur la bretelle et du débit constaté en section courante en aval de la bretelle. Le principe de cet algorithme consiste à converger vers la capacité maximale admissible par la section courante en aval de la bretelle et à réduire d’autant le flux de la bretelle en conséquence. L’algorithme intègre une fonction anti-congestion de la bretelle évitant le débordement de la retenue sur le réseau secondaire. Pour augmenter les possibilités d’action sur un point critique aval, plusieurs bretelles amont sont associées à l’objectif de maintien du débit admissible. Lorsque le débit aval devient trop proche du débit maximal admissible, la 1ère bretelle aval « Maître » s’active. Elle détermine son flux et le flux des bretelles en amont, qui abandonnent leurs objectifs au profit de ceux de la bretelle Maître. Cet algorithme est testé à la PPS sur le périphérique extérieur sur 4 entrées successives (portes d’Armor et de Saint-Herblain, d’Atlantis et de l’Estuaire) en lien avec l’utilisation de la BAU. Sur cette section, le niveau de trafic sans régulation d’accès est déjà assez bon, grâce aux BAU. Seule la Porte de St Herblain refoule en section courante. Tout de même, la régulation d’accès a un impact positif sur les débits et les temps de parcours moyens. C’est principalement en aval des entrées régulées que les effets se produisent. En effet, entre 17h30 et 18h00, les débits sont en hausse de 2% à 3% entre la Porte de Rennes et la Porte d’Armor. Régul porte 17h00 17h15 17h30 17h45 18h00 18h15 18h30 18h45 moyenne Rennes 0% 0% 2% 2% -2% -2% 0% -1% 0% Orvault 0% 1% 3% 3% -1% -2% -3% 0% 0% Sautron 0% 0% 2% 2% -1% -2% -3% 0% 0% Chézine 0% 1% 0% 2% 0% -2% -2% 0% 0% R Armor 0% 1% -1% 1% 1% -1% -1% 0% 0% R Atlantis 0% 1% -1% 1% 2% -1% -1% 0% 0% R St-Herblain 0% 0% 1% -1% 3% -1% -1% 0% 0% R Estuaire 0% 1% 1% 0% 0% -1% -1% 0% 0% Bouguenais 0% 0% 0% 0% 0% 1% -1% 0% 0% Figure 5 : Evolution des débits en section suite à la régulation d’accès sur le périphérique Ouest 3 Définition de la régulation d’accès selon l’IFSTTAR:
  • 7. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 7 de 10 Visiblement, le trafic parvient à s’écouler plus rapidement. Le gain de temps de parcour sur le périphérique Ouest est de 30 secondes par véhicule en moyenne sur la période 17h – 19h. 17h45 sans régulation d’accès - avec régulation d’accès Figure 6 : Evolution des vitesses suite à la régulation d’accès sur le périphérique Ouest La solution présentée a été mise en œuvre progressivement au cours du mois de mars 2015, échangeur par échangeur. Une campagne de communication a accompagné avec succès la mise en service. L’évaluation est en cours. En plus des indicateurs habituels comme l’impact sur le trafic et la sécurité, elle intégrera un volet sur le fonctionnement du système et la perception des usagers de la mesure. Les premiers retours sont positifs (cf. présentation « L’expérimentation de régulation d’accès sur le périphérique Nantais » de MM Chagnot et Ayot ce jour à 16h45, session C3). La régulation goutte-à-goutte La régulation d’accès en goutte–à-goutte est également testée sur le périphérique Ouest extérieur. Par contre, c’est seulement la Porte de Saint-Herblain qui est équipée d’un système de régulation. Avec ce type de régulation, il convient d’identifier un taux de saturation qui dépend du débit, de la vitesse et de la longueur moyenne des véhicules. Les résultats démontrent un fort impact sur les débits en section et des impacts importants sur les temps de parcours sur le périphérique Ouest. (Dans ce test, la situation de référence est nettement plus dégradée que la situation de référence du test pour la régulation d’accès par pelotons). Les gains de temps de parcour se font dans un premier temps en amont de la Porte de St. Herblain puis en aval. En effet, au fur et à mesure de la période de pointe du soir, les gains de temps sont réalisés de plus en plus en aval de cette porte. A noter que la régulation goutte-à-goutte n’est pas pratiquée en France. Interdiction de dépasser pour les PL En situation actuelle, le dépassement est autorisé pour les PL sur une majorité des sections du périphérique. Ce n’est qu’en amont du pont de Cheviré et entre la Porte de Gesvres et la Porte de la Beaujoire que le dépassement est interdit pour les PL. Sont testées deux mesures : la généralisation de l’interdiction et la suppression de l’interdiction de dépassement pour les PL sur les sections
  • 8. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 8 de 10 concernées. A titre d’information, la part de PL est d’environ 10% à la PPM et de 8% à la PPS. Les objectif de l’interdiction de dépassement pour les PL sont de :  fournir de meilleures conditions de conduite aux usagers via la diminution des changements de voies pour les PL.  réguler les débits sur la voie rapide réservée, de fait, aux véhicules particuliers et aux utilitaires légers pour augmenter la capacité de l’infrastructure, diminuer les phénomènes de ralentissements liés aux dépassements de PL. L’impact de l’interdiction de dépassement pour les PL, sur l’écoulement du trafic, est globalement faible, mais peut être assez important localement. Elle peut avoir de bonnes et de mauvaises conséquences – la prépondérance de l’une ou de l’autre dépend du contexte local. Ainsi, on constate sur le périphérique Nord entre la porte de Sautron et la porte d’Orvault un gain de temps d’1 minute. En effet, le temps de parcours moyen passe de 5,3 à 4,3 minutes pour ces deux sections d’une longueur cumulée de 3,6 km. Ce gain de temps se produit en lien avec une baisse des débits. Entre la Porte d’Orvault et la Porte de Rennes, les débits sont inférieurs de 4% à la situation de référence entre 7h45 et 8h30, puis ils sont supérieurs à 6% entre 8h30 et 9h00. Visiblement, la concentration des PL sur la voie lente rend plus difficile l’insertion en section courante à la Porte d’Orvault. Dépassement PL interdit partout Situation de référence Figure 7 : Profils de vitesse entre la Porte de Sautron et la Porte de Gesvres par tranches de 60 secondes (PPM, périphérique intérieur) Réduction de la vitesse réglementaire En situation actuelle, la vitesse réglementaire sur une grande partie du périphérique est de 90 km/h. Cependant, sur quelques sections, la vitesse est d’ores et déjà limitée à 70 km/h. La limitation généralisée de la vitesse réglementaire à 70 km/h est testée, dans l’objectif :  d’améliorer la sécurité routière,  de ffournir de meilleures conditions de conduite aux usagers et  d’harmoniser le flux de circulation pour augmenter la capacité de l’infrastructure, diminuer l’intensité des phénomènes de congestion, en retardant leur apparition et en limitant leur intensité. Les impacts de la limitation globale de la vitesse sur l’écoulement du trafic sont mitigés. Localement, on observe des débits plus importants de 2% - 3% en lien avec des temps de parcours plus faibles.
  • 9. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 9 de 10 Par exemple, en amont du Pont de Cheviré sur le périphérique intérieur à la PPM et en amont de la porte d’Anjou sur le périphérique extérieur à la PPS, au sein de la zone congestionnée. Cependant, la vitesse de propagation de l’onde de congestion Pont de Cheviré et en amont de la porte d’Anjou est légèrement plus rapide à une vitesse réglementaire de 70 km/h. Ces deux endroits constituent de véritables blocus du périphérique avec des congestions de plusieurs kilomètres quotidiennement. On ne peut pas confirmer qu’une baisse de la vitesse règlementaire permet de retarder systématiquement l’apparition des congestions, ni que cette mesure limite leur intensité. Par contre, la limitation globale de la vitesse entraîne une augmentation des temps de parcours particulièrement pénalisante d’environ 20% (passage de 90 km/h à 70 km/h). D’un point de vue de l’écoulement du trafic, cette mesure n’est pas convaincante. Bien sûr, les considérations sur l’accidentologie et la pollution peuvent changer cette évaluation. 4 - Conclusions La simulation des mesures d’exploitation dynamique fournit des résultats réalistes. Les 10 réplications assurent un niveau de confiance important quant aux résultats, une homogénéité ou une hétérogénéité des résultats étant un indicateur sur la stabilité du trafic. L’analyse de ces résultats à haute résolution spatio-temporelle permet de comprendre le fonctionnement du trafic sur le périphérique en situation actuelle et dans les scénarios dans lesquels les mesures sont testées. Les impacts des mesures dynamiques sur les carrefours de raccordement et les bretelles d’accès, font également partie du diagnostic, ce qui peut sensiblement enrichir les analyses. La chaîne de simulation mise en place est exemplaire et pourra être déployée pour tout système autoroutier qui est caractérisé par un niveau de demande élevé et une succession de sorties proches les unes des autres, induisant un nombre important d’interactions entre les véhicules. Elle permet également d’optimiser toute campagne d’enquête de données d’entrée, par ailleurs laborieuses et coûteuses. De même, la simulation microscopique du trafic sur une autoroute urbaine pourra améliorer le niveau de calage des modèles macroscopiques à l’échelle des agglomérations. La production de vidéos rend accessible les résultats des simulations au grand public ! Figure 8 : Extrait d’une vidéo de présentation des résultats
  • 10. Modélisation dynamique du trafic pour l’évaluation de projets sur l'ensemble du périphérique nantais ATEC ITS France 2016 Les Rencontres de la Mobilité Intelligente Page 10 de 10 Matthias LENZ (PTV GROUP) chez PTV depuis 2005 où il dirige des projets de modélisation macroscopique et de simulation microscopique à toute échelle. Dans ce cadre, il s’est engagé depuis fin 2012 dans la « Modélisation dynamique du trafic et analyse du fonctionnement du trafic sur l'ensemble du périphérique de Nantes », pour le compte de la DREAL Pays de la Loire. Il est également spécialisé dans la préparation, la réalisation et l’exploitation des enquêtes de mobilité. Cette double compétence « données » et « modélisation » enrichi d’un profond intérêt dans l’univers des statistiques lui permettent de prendre les bons choix stratégiques pour le bien de ces projets. Après ses études de Génie Civil aux Universités de Stuttgart et de Dresden, il est de 1999 à 2005 assistant scientifique à l’Université de Stuttgart. Il y est en charge de nombreux projets de recherche qui traitent les enjeux de modélisation de la demande de trafic et particulièrement le trafic induit. C’est sur ce thème qu’il rédige une thèse de doctorat en 2005. Damien COURBE (Etat) Ingénieur des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE 2008), depuis septembre 2015 Chef du district de Nantes à la DIR Ouest en charge de l’exploitation du réseau routier national non concédé sur les départements de Loire-Atlantique et du Maine et Loire. De 2011 à 2015 il est responsable d’opérations routières DREAL Pays de la Loire assurant la Maîtrise d’ouvrage d’opérations routières des études préalables à la mise en service (périphérique nantais – rocade sud de Château-Gontier– déviation de Moulay-Mayenne). Antérieurement, il était Chef du bureau de la construction durable DDT de la Creuse pour la Conduite d’opération en bâtiment pour le compte de l’État, des collectivités territoriales et des établissements publics. Pendant ses études, il a réalisé un stage au laboratoire d'ingénierie du bâtiment sur la construction en ossature bois à l’Université Concordia (Montréal).