Des chercheurs de l'ETH ont montré que nous pouvons utiliser la structure des réseaux routiers urbains pour prédire leur capacité de trafic. Ces informations permettent aux urbanistes et aux planificateurs des transports de quantifier la manière dont les changements influenceront les volumes de trafic.

Les personnes qui se déplacent en voiture auront une idée de ce que signifie « capacité de trafic », tirés de leur propre expérience :alors qu'un flot de voitures se dirige vers une ville tôt le matin, le flux de trafic augmente dans un premier temps jusqu'à ce qu'un point critique soit atteint en termes de nombre de véhicules sur les routes. À partir de maintenant, chaque voiture supplémentaire réduit la fluidité du trafic, et les véhicules s'immobilisent ou forment un embouteillage. Ce point critique représente la capacité de trafic d'une ville, ou son possible volume de trafic maximum.

Le nombre de véhicules qu'un réseau routier peut prendre en charge diffère d'une ville à l'autre, et les facteurs qui influencent ces différentes capacités de trafic n'étaient pas quantifiés auparavant. Les chercheurs de l'ETH dirigés par Kay Axhausen, Professeur de planification de la circulation et des transports, et le professeur Monica Menendez (maintenant à l'Université de New York à Abu Dhabi) ont maintenant utilisé des milliards de mesures de trafic pour révéler un ensemble de règles qui nous permettent d'estimer facilement le nombre critique de véhicules, et par extension, la capacité de trafic du réseau routier d'une ville.

Analyse des données de trafic de 41 villes

Pour leur étude dans la revue Rapports scientifiques , les chercheurs ont examiné des milliards d'observations de véhicules à partir de détecteurs de trafic fixes dans 41 villes du monde, dont Tokyo et Los Angeles, ainsi que de nombreux hubs européens comme Paris, Londres, Zürich, Bâle, Berne et Lucerne. Une fois que les scientifiques ont simplifié les énormes ensembles de données et les ont mis sous une forme utilisable, ils ont commencé par calculer la capacité de trafic individuelle de chaque ville. Ils se sont concentrés sur les voitures, excluant explicitement les autres modes de transport.

Ils ont ensuite comparé les capacités de trafic des villes et recherché des caractéristiques pouvant expliquer les différences entre elles. Par conséquent, ils ont découvert que certaines caractéristiques topologiques liées au système routier et au réseau de bus pouvaient expliquer environ 90 % des différences de capacité de trafic qu'ils ont observées entre les différentes villes.

Quatre variables de réseau caractéristiques

Les chercheurs dirigés par Axhausen et Menendez ont identifié quatre facteurs qui façonnent le réseau routier d'une ville et définissent finalement sa capacité de trafic :la densité du réseau routier (mesurée en kilomètres de voies par superficie), et la redondance du réseau en fournissant des itinéraires alternatifs pour se rendre à une destination particulière. La fréquence des feux de circulation a également eu un impact, de même que la densité des lignes de bus et de tramway qui concurrencent la circulation automobile à la fois pour l'espace et les droits de passage (comme la priorité des signaux ou les voies de bus, une vue commune à Zurich).

« Ces quatre facteurs, tous issus des réseaux bus/tram et du réseau routier, sont étonnamment précis pour expliquer les différences de capacité que nous constatons d'une ville à l'autre, " explique Axhausen. Ces découvertes leur ont permis de confirmer une théorie qu'ils ruminaient depuis longtemps, tirées de simulations antérieures et d'un petit nombre de données empiriques :soumis à la densité de véhicules dans diverses villes, les volumes de trafic se comportent de manière similaire et suivent les mêmes schémas.

"Cela signifie que nous pouvons utiliser l'infrastructure d'une ville pour prédire le point critique, et par extension, la capacité de trafic du réseau, " explique Lukas Ambühl, doctorant dans le groupe Traffic Engineering et l'un des premiers auteurs de l'étude.

Calculer l'infrastructure idéale

Un profane pourrait penser qu'il est assez évident que la forme d'un réseau est liée à sa capacité de trafic. Cependant, les experts en transport de l'ETH voient tout sauf une évidence qu'un système aussi chaotique qu'un réseau de transport urbain, avec des milliers de participants agissant tous indépendamment, suivrait vraiment les mêmes schémas dans toutes les villes examinées. C'est pourquoi ils sont particulièrement fascinés par ce modèle simple.

Les résultats sont également d'intérêt pratique :les urbanistes peuvent désormais quantifier leurs attentes quant à la manière dont les investissements ou les travaux de construction prévus amélioreront ou limiteront la capacité de trafic de leur réseau. Par exemple, construire (ou supprimer) des voies de circulation modifie la densité du réseau, tandis qu'un pont clé rendu inutilisable en raison de travaux de rénovation diminue sa redondance. Et si les entreprises de transport s'arrangent pour que les transports publics soient plus fréquents, il y aura plus de bus sur les routes.

Cependant, les auteurs notent également les limites de l'étude. Ils expliquent que l'échantillon, couvrant 41 villes, était petit, et que la plupart de ces villes étaient en Europe. En outre, ils n'ont pas entrepris d'exploration détaillée de la façon dont les feux de circulation étaient contrôlés aux intersections. Finalement, l'étude n'a porté que sur les infrastructures, sans tenir compte des questions de demande, comme la façon dont les navetteurs réagissent à une situation de trafic modifiée.

Malgré cela, les résultats pourraient aider les villes à créer leur infrastructure idéale. « Notre nouvelle compréhension de la capacité de trafic au sein des réseaux urbains pourrait ne pas supprimer définitivement les embouteillages. Cependant, il jouera probablement un rôle clé dans l'amélioration de la situation des transports, " explique Axhausen.