Pour un entretien routier durable : Prise en compte des conséquences de l’interaction chaussée-véhicule dans l’aide à la décision des politiques de resurfaçage – illustration par un cas autoroutier français

par Anne De bortoli

Thèse de doctorat en Aménagement de l'espace, Urbanisme

Sous la direction de Fabien Leurent.

Le président du jury était Philippe Lepert.

Le jury était composé de Fabien Leurent, Adélaïde Feraille, Cécile Bulle, Anne Ventura.

Les rapporteurs étaient Natacha Gondran, François Mirabel.


  • Résumé

    Mode largement majoritaire, le transport routier est un déterminant de notre bien-être quotidien : nous dépensons dans le transport routier 4 ans de nos vies, 10% de nos revenus, et un tiers de nos impacts nationaux au changement climatique. Entretenir de manière optimale le réseau d’infrastructures qui le supporte en accord avec les objectifs de développement durable de notre siècle et dans un contexte budgétaire toujours plus contraint nécessite un outil d’aide à la décision adapté, à la fois systémique et couvrant l’ensemble des piliers du développement durable.Les outils d’aide à la décision pour l’entretien routier sont aujourd’hui focalisés sur les contraintes techniques et le budget financier. Les méthodes d’Évaluations Socio-Économiques et d’Études d’Impact Environnemental préconisées par le Ministère de l’Écologie permettent d’aborder les piliers sociaux et environnementaux mais ne sont pas adaptées à l’entretien des routes, ne couvrent pas l’ensemble des principaux impacts des transports routiers, ni le cycle de vie complet. Or, le ralentissement global actuel de l’entretien des routes s’accompagne d’une augmentation des déformations de chaussées, provoquant à son tour une augmentation des consommations des véhicules – en carburant, pneumatiques, pièces de suspension. Dès lors, le véritable enjeu dans l’arbitrage de stratégies durables voire équitables d’entretien des routes est d’expliciter quantitativement, dans un but comparatif, la distribution au sein des parties prenantes des coûts et avantages environnementaux, sociaux et économiques du système {route + véhicules}. Et ce, en tenant compte des interactions chaussée-véhicules fortes, génératrices de transferts d’impacts particulièrement importants sous contraintes budgétaires vigoureuses.Une approche analytique puis systémique de l’entretien des routes nous a permis une appréhension souhaitée holistique, dans un souci d’équité dans la représentation des parties prenantes et d’exhaustivité des impacts majeurs de l’entretien. Le modèle développé permet l’évaluation quantitative multicritère et sur cycle de vie des stratégies de resurfaçage routières en interurbain français. Se basant sur une représentation physique « sur mesure » pour l’entretien du tronçon routier, il combine ensuite des méthodes d’évaluation éprouvées dans d’autres secteurs et ajustées ici à l’objet étudié : analyse environnementale et économique du cycle de vie, analyse de Leontief, évaluations financières et socioéconomiques. Sa batterie d’indicateurs inclut toutes les parties prenantes de l’entretien des routes : usagers, riverains, gestionnaire, environnement, et société. Il utilise des données et modèles nouveaux en techniques routières, environnement, acoustique et économie, construits dans le cadre de la thèse. Une enquête que nous avons réalisée auprès des gestionnaires routiers français nourrit le propos et la modélisation du point de vue qualitatif et quantitatif sur les pratiques française d’entretien des routes. Un apport particulier est également fourni en nouvelles données d’Inventaires de Cycle de Vie pour l’entretien des routes (resurfaçage et consommations véhiculaires) et en coûts des techniques routières.Le modèle est appliqué à un tronçon autoroutier français réel de 10 km : comparée à la stratégie d’entretien actuelle de cette autoroute, un entretien accru mènerait à des gains pour l’emploi et la production nationale, l’environnement (santé, biodiversité, ressources), et l’usager (dépenses). Des optima sanitaire et financier de l’entretien apparaissent autour de +50% d’investissement par rapport aux pratiques actuelles : les gains atteignent alors 4€ pour les usagers et plus de 700€ pour la santé des riverains (supply chain complète) pour chaque euro supplémentaire dépensé en resurfaçage. Le bilan en termes de dépenses du gestionnaire, de recettes pour l’État, et de temps passé par l’usager est en revanche amélioré par une baisse de l’entretien.

  • Titre traduit

    Toward sustainable road maintenance : taking into account vehicle-pavement interactions into the decision-making process - illustration by a French highway case study


  • Résumé

    As the principal conveyor of transportation, roads are a determinant of population well-being. Nevertheless, the budgets for the maintenance of public infrastructure keep on shrinking in most countries, along with the overall quality of road pavements. Literature has shown that a substantial surface deterioration leads to road vehicle overconsumption - in fuel, tires and suspension spare parts – with financial, macroeconomic, social and environmental impacts. Thus, considering road pavement-vehicle interactions is crucial to maintain roads in a sustainable way: we developed such a method to compare pavement resurfacing programs on a sustainable point of view for French intercity roads.First, an analytical then systemic approach led to an inventory of the stakeholders of road maintenance, and to develop indicators to quantify the impacts of different pavement overlay strategies on these stakeholders. The eleven indicators chosen to assess the sustainability of road maintenance are: the discounted expenses for the road manager; the discounted expenses and the time spent for the users; the road noise and health damages to local communities; the damages to non-renewable resources and to biodiversity for the environment; the national production and employment, the tax collection and the overall cost for the Nation.This assessment model is integrated, on the life-cycle. The calculation of indicators combines well-known methods used in other sectors and adapted to the studied subject: environmental life-cycle and life-cycle cost assessments, input-output analysis, financial and socioeconomic appraisals. We completed these methods with new data and statistical models about road maintenance techniques, environment, acoustics and economy. We sent a questionnaire to the managers of the different kinds of intercity roads in France to refine our models. Based on these answers with good representativeness, we built environmental Life Cycle Inventories and prices of road overlay techniques for the French market.We then applied this method to a ten-kilometer-long highway section in France to compare 5 scenarios of resurfacing, and highlighted few lessons learnt from this case study for sustainable highway maintenance programs. We first presented the studied road section – its characteristics, the current maintenance strategy of the manager – then explained the parametrization and scenario development to use the method, before analyzing and interpreting the results. The baseline scenario consisted in overlaying the road with 2.5 cm of hot mix asphalt every T=13 years period of time. Based on it, we quantified gains for the different stakeholders to change this period according to the following alternative scenarios: “Minimal Investment”: T=19.5 years; «50% Increased Investment »: T=9.8 years; « Ambitious Practices »: T=7.8 years; « Maximal investment »: T=5.7 years.An increased investment would lead to gains in terms of production, employment, environment (health, biodiversity, non-renewable resource consumption) and user expenses. Optima of public health return and user savings on maintenance investment have been spotted around +50% of investment compared to current practices: gains reach up to 700€ for local communities’ health and 4€ for users for each extra euro spent in road resurfacing program. On the contrary, rising the road maintenance investment entails losses in terms of tax incomes for the Nation, road manager expenses and time spent by users.Sensitivity analyses have also been conducted over three parameters: the traffic level, the resurfacing techniques and the speed of road surface deterioration. These analyses show that the more important traffic and speed of deterioration are, the higher environmental gains and users savings are. Moreover, environmental gains do not depend on road pavement materials: almost 100% of the environmental gains or losses come from the fuel consumption dependence on road surface condition.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Communautés d’Universités et d'Etablissements Université Paris-Est. Bibliothèque universitaire.
  • Bibliothèque : École des Ponts ParisTech (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne). Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.