Modélisation des nuisances environnementales dues à la circulation urbaine et analyse de politiques économiques possibles

A numerical model to simulate environmental nuisances due to road traffic. Analysis of some possible economical polities

• Auteur / Autrice : Yannik Riou
• Direction : André de Palma
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences économiques et de gestion
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Droit et Science politique (Cergy, Val d'Oise))

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution par le bruit

Résumé

Le coût des nuisances générées par la circulation automobile est très lié à la conception de l’infrastructure considérée, à l’architecture de son environnement, aux caractéristiques des véhicules qui y circulent et au comportement de leurs conducteurs. L’objectif de cette recherche consiste à proposer une approche nanoscopique de la modélisation de la circulation automobile et des nuisances sonores qu’elle génère. Contrairement aux modèles classiques qui reposent sur des équations de flux de circulation ou de loi de poursuite, le modèle proposé est construit à partir des équations physiques du comportement d’un véhicule, et de la manière dont l’utilisent ses conducteurs. Les validations sont réalisées par comparaison à des mesures de performance d’un panel de véhicules de différentes dimensions et équipés de moteurs et boîtes de vitesses variés. Ce modèle peut prendre en compte les spécificités des parcs de véhicules aussi exotiques soient ils, et non pas se restreindre à celles du parc moyen d’une zone géographique ayant fait l’objet d’une campagne de mesures souvent coûteuse. Il permet donc de simuler les nuisances dans des zones pour lesquelles il ne sera pas facile de financer des mesures. Hormis pour le valider, le modèle nanoscopique n’exige aucune campagne de mesures. Ses données d’entrée ne sont que des descriptions précises des spécifications techniques des véhicules choisis pour représenter le parc. Ces données sont publiques, mais elles ne figurent que dans des publications spécialisées ou professionnelles (dossiers de presse, revues techniques, manuels de réparation…). Si ces modèles sont faciles à utiliser, il n’en demeure pas moins que leur adaptation à un parc de véhicules donnés nécessite une connaissance métier des véhicules. L’estimation du bruit émis par les véhicules est fondée sur des mesures de l’INRETS. Le calcul est réalisé en séparant les bruits mécaniques des bruits de roulement et d’aérodynamisme. La qualité du modèle a été testée en simulant le passage de la norme de bruit en vigueur dans l’Union Européenne pour une vingtaine de véhicules représentant l’ensemble du parc en circulation. Dans ce travail de recherche, le modèle est utilisé pour simuler des situations transitoires dont on calcule ensuite le coût des nuisances en utilisant la méthodologie proposée par le Commissariat au Plan Français en 2001. Il permet d’analyser l’apport de la sévérisation de la norme de bruit et d’une politique d’encouragement à la conduite calme. Ce modèle va pouvoir être utilisé dans des domaines variés qui se reposent traditionnellement sur des campagnes de mesures. Il peut ainsi valider une politique de circulation (réduction de circulation, limitation de vitesses, réglage des feux de signalisation, modification de la fiscalité pour favoriser certains carburants ou certaines familles de véhicules…). Répondant à la demande du Groupe de Travail présidé par Marcel Boiteux, il peut servir à monétariser les nuisances en évaluant leur niveau pour ensuite établir des corrélations avec les dépenses de santé, le prix de l’immobilier ou tout autre paramètre économique. Une troisième utilisation est de s’en servir pour économiser des campagnes de mesures destinées par exemple à valider des modèles mésoscopiques.

The cost of nuisances due to road traffic is strongly linked to the considered infrastructure design, to the surrounding architecture, to the technical specifications of the vehicles and to the behaviour of their drivers. The purpose of this research consists in designing a nanoscopic model for simulating road traffic and generated nuisances. Classic numerical models solve traffic flow equations or cars following models. The proposed model has been designed from a set of equations describing the behaviour of the car and how drivers use it. It is validated by comparing the numerical results to the performance measurements of a variety of cars market (different body sizes, engines, fuel, gear boxes) sold in the western Europe. The nanoscopic model is able to take into account all vehicles in the world. It may be updated by inputting characteristics of vehicles used in any studied area. Therefore, its results don’t depend on costly measurement campaigns. Except for validation, the nanoscopic model has not needed any measurement campaign. Its inputs are the detailed technical specifications of vehicles chosen to describe the studied area. These data are public, but are only published in specialized reviews and manufacturers books such as press kits, technical issues and repair manuals. Noise has been estimated by using measurements realized by INRETS. The model determines separately engine noise, road noise and wind noise. The quality of this model has been evaluated by simulating the European Community noise standard for a wide range of vehicles. In this study, the model is used to simulate transient periods. Costs of nuisances are determined thanks to a methodology recommended in 2001 by the French Plan Commission. The model allows the analysis of benefits from noise standard evolutions and from a policy in favour of quieter driving. This model may be used in a wide range of situations for which no measurement campaigns are available or funded. It is able to validate traffic policies such as traffic flow regulations, speed limits, traffic light tunings, and the evolution of taxes on fuels or on vehicles. Responding to Marcel Boiteux’s working group request, it may be used to determine the evolution of nuisances, to estimate their cost and to study correlations with health expenditures, land and building prices and others economical parameters. A third use may be to replace measurement campaigns necessary to validate mesoscopic numerical models.