Embouteillage (route)

Les départs ou les retours de vacances sont une des sources d'embouteillage (Algarve, Portugal, été 2005).

Les mots embouteillage, bouchon et congestion (également utilisé en anglais) sont utilisés par analogie, tous ces mots étant auparavant employés dans d'autres domaines[1] - [2]. Ils désignent de manière courante un embarras, un encombrement de circulation, qui se traduit par des vitesses plus lentes qu'habituellement voire quasiment nulles ou encore par un débit irrégulier. Cela ne s'applique pas seulement au domaine routier, mais aussi aux piétons, véhicules ferroviaires, voire dans un domaine plus vaste pour signifier un encombrement. Ces définitions suffisent à l'usage courant. Cependant elles ne sont pas assez précises pour l'étude des embouteillages, qui sert notamment à des projets urbanistiques[3].

Il existe des définitions plus précises pour déterminer ce qui relève ou non d'un embouteillage. Pour Ortúzar et Willumsen, en 1994, « un embouteillage commence quand les niveaux de demandes se rapprochent de la capacité d'une installation, et le temps nécessaire à son utilisation (sa traversée) augmente bien au-delà de la moyenne observée lors de l'utilisation sous faible demande »[Note 1] - [3]. Thomson et Bull considèrent cette définition comme insuffisamment précise car ne permettant pas de déterminer à quel point commence précisément l'embouteillage ; ils proposent « un embouteillage est la situation qui advient lorsque l'entrée d'un nouveau véhicule dans le trafic augmente le temps de trajet des autres »[Note 2] - [3]. D'autres définitions, trop précises, deviendraient inapplicables mais il serait également possible de quantifier la leur en déterminant une augmentation du temps de trajet de ${\displaystyle x}$ % à l'introduction d'un nouveau véhicule, la difficulté étant de déterminer ${\displaystyle x}$[3].

Embouteillage sur la rue Vestrepain à Toulouse le 19 septembre 2019 en heure de pointe (du soir).

L'« effet chenille »[4] ou « effet accordéon »[5] est un ralentissement dans un flux de circulation dense sur un axe routier entre deux grands centres urbains ou sur autoroute. Il consiste en un ralentissement observable et progressif (effet chenille) entre deux destinations.

Pour l'observateur occupant un véhicule: sur un déplacement typique de 200 kilomètres le trafic est dense mais semble fluide quand soudainement on observe un ralentissement plus ou moins rapide pouvant aller jusqu'à un arrêt complet d'une des directions de la route. Certains occupants de ces véhicules peuvent supposer ou s'attendre à voir l'existence d'une raison matérielle (tel qu'un obstacle ou accident) alors que la raison ne tient qu'à la dynamique de la circulation. Puis progressivement l’ensemble des véhicules recommence à accélérer au fur et à mesure que la voie se libère devant eux. Il arrive parfois que le flux de circulation ne permettra pas de dépasser plus de 70 km/h à la reprise à la suite d’un arrêt complet. Certains conducteurs tentent alors de reprendre leur vitesse de croisière plus rapidement que les autres et provoquent ainsi un nouveau ralentissement ou même un nouvel arrêt souvent à moins de 5 kilomètres du premier.

Les deux phases de cette dynamique se comprennent en observant le trafic dans son entièreté:

1.  Pour initier ce phénomène, il suffit qu'un événement (tel un changement de file) conduise le premier véhicule suiveur à ralentir (par réflexe ou pour rétablir les distances de sécurité)[6]. Le ralentissement de ce premier véhicule conduit à un freinage et donc un ralentissement plus fort d'un second véhicule suiveur. Les mêmes causes produisant les mêmes effets, ces freinages et ralentissements se propagent en chaîne de véhicule en véhicule avec une vitesse de trafic éventuellement réduite à chaque fois. C'est l'« effet chenille »[6]. En se propageant sur plusieurs kilomètres il peut conduire à l'arrêt du trafic[6].
2. La phase d'accélération reprend quand les premiers véhicules faiblement ralentis reprennent leur vitesse d'origine; les véhicules suiveurs peuvent alors eux-aussi accélérer pour reprendre une vitesse désirée[6].

Une fois le phénomène enclenché, la vitesse du flux de véhicules n'est plus stabilisée, et l'arrêt complet peut se produire plus d'une fois avant d'arriver à la destination, d'où le nom de l'effet accordéon (ou chenille). La résultante en est une plus longue durée de parcours et une fatigue accrue reliée à une plus grande attention de conduite rendu nécessaire par les brusques changement de vitesse.

Sur les axes autoroutiers, la prévention de ces phénomènes d'accordéon se fait en réduisant la vitesse maximale autorisée ou en installant des feux rouges aux bretelles d'entrée[6].

Embouteillage à Cotonou (Bénin).

Embouteillage - la circulation sur l'autoroute Le Caire-Alexandrie est bloquée en raison du brouillard

Depuis plusieurs décennies, le nombre et l'ampleur des embouteillages sont globalement en augmentation, notamment dans les pays en développement[7]. Les causes sont multiples, la principale étant l'augmentation du trafic automobile (elle-même due à l'augmentation de la population et de son taux d'équipement automobile)[7]. Le mauvais état de certaines infrastructures favorise également les bouchons, ainsi que le manque d'information des usagers (qui diminue notamment grâce à l'information sur le trafic en temps réel)[7]. Dans certaines régions, la division des autorités en divers organismes, parfois peu efficaces, ainsi que le style de conduite agressif peuvent être des facteurs aggravants[7].

Dans les pays développés, le trafic automobile peut être causé notamment par les interventions publiques inefficaces. Par exemple, lorsque de nouvelles routes sont créées ou que de nouvelles voies sont construites, le nombre de véhicules présents sur les routes augmente, provoquant ainsi une prise d’ampleur de la congestion routière. Le fait d’augmenter la place sur les routes peut sembler être une méthode efficace à première vue, mais il ne faut qu’entre 5 et 10 ans pour revenir à des niveaux de congestion semblables à ceux connus avant l’expansion ou la création des routes. Aussi, les pays développés se démarquent quant au lien direct entre leur économie et la congestion sur leurs routes. Les pays ayant une économie fructueuse comportent plus de travailleurs qui se déplacent entre autres pour aller s’adonner à leurs activités professionnelles[8].Ces travailleurs ont un pouvoir d’achat plus important, ils consomment donc plus et ont les moyens de se procurer des véhicules. Le lien entre l’économie d’un pays et son niveau de congestion routière est aussi observable, car lorsqu’un pays voit son économie ralentir, le trafic automobile diminue, puis lorsque l’économie du pays tourne à plein régime, le trafic prend en importance. La promotion des transports en commun pourrait ne pas résoudre la congestion routière. Cela s’explique par le fait que les gens délaissant leur voiture au profit des transports en commun laissent tout simplement leur place à de nouveaux utilisateurs de la route, la situation reste alors inchangée, voire aggravée[8] - [9].

À l'instar d'un tuyau qui a un certain débit d'écoulement à l'heure, une affluence supérieure à la capacité de la route provoque des encombrements[10] - [11] - [12]. Par rapport à une situation de trafic fluide, cela peut être dû à une augmentation du trafic ou à une baisse de la capacité de la voie[10].

La première situation survient en particulier en heure de pointe, ou souvent des périodes scolaires, aux heures d'entrée et de sortie des emplois ou entrée à l'école et sortie à l'école pour le même trajet, avec la forte augmentation des déplacements pendulaires, dans un cadre quotidien et plutôt urbain ou périurbain[10]. Elle survient aussi plus ponctuellement, par exemple en période de congés, notamment avec les chassés-croisés[10].

La deuxième situation survient de manière plus exceptionnelle ou aléatoire[10]. La capacité peut être réduite par les conditions météorologiques (vent, mais pire avec les tempêtes de neige), par un accident (qui peut également entraîner un bouchon de curiosité), par des travaux ou d'autres obstacles comme une barrière de péage, un carrefour, un véhicule lent. Certains embouteillages peuvent être intentionnels, provoqués par des manifestations ou des « opérations escargots », voire pour montrer la nuisance de ceux-ci.

À partir d'un certain niveau de trafic, dépendant de la route et des conditions de circulation, peuvent se former des embouteillages « spontanés », provoqués notamment par le freinage d'un véhicule qui va entraîner l'arrêt complet plusieurs kilomètres en arrière. En Île-de-France, seuls 13 % des bouchons sont expliqués par les travaux et les accidents de la route. Sur le périphérique parisien, la baisse de la vitesse maximale en janvier 2014 de 80 à 70 km/h a permis de fluidifier le trafic en heure de pointe avec une diminution du temps moyen de trajet[13].

La modélisation des embouteillages est étudiée par plusieurs physiciens qui utilisent la mécanique des fluides[5] (notamment la majorité des chercheurs français dans ce domaine), des modèles de poursuite (chaque véhicule, comme une particule, réagit selon le comportement du précédent) ou les automates cellulaires (modèle algorithmique).

Embouteillages sur la Kennedy Expressway, une autoroute de la ville de Chicago aux États-Unis.

Les embouteillages ont de nombreuses conséquences économiques, sociales, sanitaires et écologiques.

Le temps passé dans les embouteillages est majoritairement considéré comme « perdu », n'étant utilisé ni pour le travail ni pour les loisirs. Cette perte a un coût économique très important. Selon un calcul fait vers 2010, « L’État Français perdrait 2,5 milliards d’euros à cause des bouchons franciliens chaque année »[14].

Autre conséquence, les retards de livraison peuvent être dramatiques pour les entreprises, notamment celle qui utilisent le principe du Juste-à-temps (flux tendu).

En plus de réduire la vitesse de circulation, un embouteillage est une source importante de pollution de l'air, due à une consommation supplémentaire de carburant et un moindre mélange des couches d'air, avec des coûts sanitaires[15] et à moyen et long termes, climatique via les émissions de gaz à effet de serre.

Paris est la ville la plus embouteillée d'Europe[19] - [21]. Chaque conducteur passerait, en moyenne, 70 heures par an dans le trafic à Paris, 50 heures à Lille, 34 heures à Lyon et à Limoges et 32 heures à Grenoble.

Une étude de l'institut de recherche CEBR et d'Inrix, une société d'info-trafic américaine, publiée mardi 17 décembre 2013, montre que les embouteillages coûtent 5,9 milliards d'euros à l'économie française, tous les ans[22].

Un conducteur à Londres passerait, en moyenne, 52 heures par an dans le trafic[21].

Il y a en moyenne 2 h 30 d'embouteillage quotidien à Moscou[19].

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