Étude comparative des indicateurs de conception géométrique des routes dans les normes chinoise et française

Premier Niga Notchi NogimaSouth China University of Technology, Guangdong, Guangzhou (Chine), Yong Hong YangSouth China University of Technology, Guangdong, Guangzhou (Chine)

Les techniques de construction routières ont connu des avancées significatives au cours des deux dernières décennies. Avec la mondialisation, certains pays collaborent à la mise en œuvre de projets routiers dans le monde entier. C'est le cas notamment de la France et de la Chine, dont les politiques ainsi que les normes en matière de conception des routes sont très différentes. À ce titre, une étude comparative des normes de ces deux pays devient donc indispensable.

Certains pays africains, comme la République du Congo (ou Congo-Brazzaville), n’ont pas encore leurs propres codes de conception des routes, généralement fondes sur les normes américaines, européennes ou françaises. Dans le cadre de l’initiative ≪ Une ceinture, une route ≫ de la Chine, qui vise à revitaliser les anciennes routes de la soie afin de développer des partenariats économiques avec les pays le long de la route, certains projets routiers africains utilisent également les normes chinoises.

Ainsi, actuellement, de nombreuses entreprises chinoises de construction routière obtiennent des contrats d’exécution pour des projets routiers dans le monde entier, notamment au Congo-Brazzaville, ou les spécifications des normes françaises sont souvent utilisées pour la conception des routes et l’exécution des travaux est confiée à des sociétés chinoises.

INTRODUCTION

L’objectif principal de cet article est de traiter les principaux indicateurs, concepts et méthodes impliques dans la conception des routes des normes chinoises et françaises, à travers l’analyse des indicateurs de conception géométrique correspondants de la route d’intégration économique sous-régionale Ketta-Djoum, phase 2 Sembe-Ntam (143 km), reliant la République du Congo au Cameroun. Une analyse comparative détaillée est réalisée à partir des différents profils en plan et en long, afin de mieux comprendre les deux normes et, parallèlement, de faire ressortir leurs similitudes et différences.

Les résultats de la recherche sont d’une importance déterminante pour :

• analyser le caractère pratique de ces normes pour pallier les problèmes d’incompatibilité que rencontrent les concepteurs, les contrôleurs et les sociétés chinoises lors de la phase d’exécution des travaux ;
• en faire une référence raisonnable dans la conception et la réalisation des routes dans les pays qui utilisent les normes de ces deux pays.

La route Ketta-Djoum, longue d’environ 503 km, est un maillon important de la liaison entre Brazzaville et Yaoundé, les capitales du Congo et du Cameroun (figure 1). Cette liaison constitue le corridor de développement n° 29 (CD29) du Plan directeur consensuel des transports en Afrique centrale (PDCT-AC), long de 1 624 km (Yaoundé-Brazzaville).

L’aménagement de cette route s’est fait en deux phases :

• Les travaux d’exécution de la phase 1 ont été achevés en décembre 2015.
• La deuxième phase, objet du présent article, est la continuité de la première. Elle consistera à finaliser les travaux non prévus à la phase 1, afin de disposer d’un corridor entièrement revêtu entre Brazzaville et Yaoundé à horizon 2020.

Au-delà des avantages que présente le projet pour le développement des échanges entre les deux pays, il contribuera au renforcement de l’intégration régionale en Afrique centrale en permettant l’interconnexion sur des axes routiers reliant le Cameroun, la République du Congo, la République démocratique du Congo (RDC), le Gabon, la Guinée équatoriale et la République centrafricaine (RCA). Cette phase 2 comporte également une composante biodiversité qui vise, entre autres, à responsabiliser les populations locales dans les actions de protection du patrimoine forestier classe et des parcs et à renforcer leurs capacités en matière de gestion des terres.

Les bénéficiaires directs du projet sont les usagers des transports ainsi que les populations vivant dans sa zone d’influence (département de la Sangha au nord du Congo et provinces du sud et du sud-est du Cameroun). Il est attendu du projet non seulement l’amélioration de la circulation des personnes et des biens entre les deux pays, mais aussi le désenclavement des zones à fortes potentialités économiques du nord du Congo (agriculture, minerais, bois...) et du sud-est du Cameroun. Le projet contribuera en outre à la réduction des coûs généralisés de transport et à l’amélioration des conditions de vie des populations riveraines de la route.

Les principales caractéristiques générales de la route comprennent, pour le profil en travers, une chaussée bidirectionnelle de 7,50 mètres de largeur, avec deux voies de circulation, un accotement de 2 mètres de part et d’autre de la chaussée en rase campagne et deux trottoirs de 1,5 mètre chacun dans les traversées d’agglomérations. Les paramètres géométriques de la route, tires du guide ARP francais¹, sont présentés par le tableau 1.

TYPES ET CATÉGORIES DE ROUTES

Types de routes 

Du point de vue technique de la conception, un type de route peut être défini, d’une part, par un ensemble de contraintes qui permettent d’assurer la cohérence entre les ≪ interfaces ≫ de la route avec son environnement (échanges, accès, agglomérations, etc.) et, d’autre part, par les principales caractéristiques de l’aménagement. Cette cohérence est particulièrement importante pour la sécurité, car elle assure l’adaptation des comportements de conduite à la route et à ses conditions de fonctionnement¹.

Types de routes en Chine

Les routes chinoises peuvent être reparties selon plusieurs facteurs. En fonction de la place et du rôle qu’elles occupent dans le réseau routier, la norme Design Specification for Highway Alignment² chinoise repartit les routes en quatre types :

• Les routes de type G, qui assurent une fonction politique, économique et de défense au niveau national, sont définies comme l’axe routier national. Elles sont également appelées autoroutes nationales.
• Les routes de type S, qui assurent une fonction politique, économique et militaire au niveau provincial, sont définies comme les routes principales provinciales. Elles sont également appelées routes provinciales.
• Les routes de type X, qui assurent une fonction politique et économique au niveau du comte, sont également appelées routes du comté.
• Les routes de type Y, principalement destinées à la production et à la vie rurale, sont définies comme des routes rurales ou de campagne.

Types de routes en France

En France, les routes sont reparties en deux grandes familles, subdivisées respectivement en quatre types³ :

1. les routes principales :

• routes de type 1 : routes à caractéristiques autoroutières ;
• routes de type 2 : routes à 2x1 voie et à échangeurs dénivelés⁴ ;
• routes de type 3 : routes à chaussées séparées et à carrefours plans ;
• routes de type 4 : routes à chaussée bidirectionnelle et à carrefours plans ;

2. les voies structurantes d’agglomération :

• routes de type 5 : voies structurantes d’agglomération à caractéristiques autoroutières ;
• routes de type 6 : artères urbaines à échangeurs dénivelés ;
• routes de type 7 : artères urbaines à chaussées séparées et à carrefours plans ;
• routes de type 8 : artères urbaines à chaussée bidirectionnelle.

Les voies structurantes d‘agglomération ne sont pas traitées dans cet article.

Catégories de routes 

Selon l’usage et le volume de trafic auxquels elles sont adaptées, les routes chinoises sont classées en cinq categories⁵ (tableau 2).

Selon la fonction d’utilisation et le volume de trafic auxquels elles sont adaptées, les routes françaises sont classées en différentes catégories (tableau 3).

On constate que :

• En Chine, le classement des routes est effectué sur la base de critères administratifs, du volume de trafic et du nombre de voies.
• En France, il est fonde sur les caractéristiques correspondantes de la route, y compris les principaux facteurs tels que la fonction d’utilisation, les conditions économiques, le volume de trafic et les conditions topographiques.

La Chine classe à la fois ses routes sur le plan administratif et sur le plan technique, tandis que la France ne les classe que sur le plan technique. Du point de vue des normes, on considère davantage des indicateurs spécifiques, tels que le nombre de voies et le volume de trafic. Il est donc plus approprie d’utiliser le volume de trafic pour le classement des routes.

Les facteurs de classification française font que la définition d’une route reflète davantage le jugement subjectif de personnes. Il est possible que des écarts dans la classification des routes soient causes par des erreurs de jugement personnel, conduisant à des valeurs déraisonnables pour les facteurs de conception des routes.

Compte tenu de sa fonction, de son emplacement, du son volume de trafic, de l’environnement qu’elle traverse et des investissements consentis, la route d’intégration économique sous-régionale Souanke-Ntam est définie comme une route principale à chaussée bidirectionnelle ayant pour fonction la liaison à moyenne distance multifonctionnelle de type R, de catégorie R80. Les spécifications de conception de cette route sont équivalentes àcelle d'une route à deux voies bidirectionnelle type S de 2^e catégorie, avec une vitesse de conception de 80 km/h de la norme chinoise.

VITESSES

Vitesse de projet 

Dans la norme chinoise, la vitesse de projet est l’un des éléments de base permettant de déterminer la géométrie de la route. Cela signifie que l’usager ayant des aptitudes de conduite modérées peut conduire en toute sécurité et confortablement lorsque les conditions météorologiques sont favorables dans la section considérée.

La vitesse de projet est définie par la vitesse de conception Vc, similaire à la vitesse de référence Vr de la France, qui peut être pratiquée en tout point de la section considérée⁶.

Les normes chinoise et française préconisent chacune que :

• La vitesse de projet doit être la même sur de longues sections (50 km ou plus pour la France).
• La transition entre deux sections de vitesses de conception ou de référence différentes doit être perceptible afin d’éviter tout effet de surprise. Les vitesses de conception Vc et de référence Vr retenues par les instructions relatives au réseau national chinois et français sont représentées dans le tableau 4.

* Dans la categorie R, une limitation à 110 km/h est possible si, dans un environnement de pure rase campagne, il n’y a pas d’accès riverains sur l’ensemble de l’axe. Ce choix ne doit pas conduire à un type de route hybride où les échanges seraient en grande partie dénivelés. Quasiment tous les échanges doivent être (et demeurer) traités sous la forme de carrefours giratoires⁶.

Vitesse pratiquée 

La norme chinoise définit la vitesse pratiquée (V85) comme la vitesse correspondant à la valeur de 85 % du quantile sur la courbe de distribution cumulée de la vitesse de roulement, dans les conditions d’une chaussée nivelée, humide et fluide. Elle est habituellement utilisée comme indice dévaluation de la sécurité d’une section routière, alors qu’en France, elle sert notamment aux calculs des distances d’arrêt et d’évitement.

Vitesse réglementaire 

La vitesse règlementaire est définie en fonction du type et de la catégorie de la route, des caractéristiques géométriques qui la constituent, de son environnement et des conditions météorologiques de la zone qu’elle traverse, comme la limite de vitesse autorisée pour les besoins de sécurité et de confort de conduite.

En Chine, cette limite est écrêtée à la vitesse de conception Vc, alors qu’en France, le principe retenu est d'écrêter la vitesse (V85) à la vitesse maximale réglementaire, mais l’on recourt à la vitesse non écrêtée pour les règles présentant l’enjeu de sécurité le plus important¹.

Il ressort de cette analyse que, pour les impératifs de sécurité :

• La France utilise la vitesse pratiquée (V85) pour calculer les indicateurs de visibilité (distances d’arrêt et d’évitement, visibilité en carrefour...) d’une route neuve, ce qui améliore considérablement la sécurité de la route et réduit ainsi le taux d’accidents.
• En Chine, elle est utilisée comme indice dévaluation de la sécurité d’une section routière. Pour les auteurs de cet article, l’approche française semble plus logique que la chinoise.

TRACÉ EN PLAN

Alignement droit 

La norme chinoise ne préconise pas l’utilisation de trop longs alignements droits et donne les prescriptions suivantes : lorsque la vitesse de conception est supérieure ou égale à 60 km/h, la longueur minimale de l’alignement droit reliant deux courbes de même direction doit être supérieure ou égale à 6 fois la vitesse de conception (L ≥ 6Vc) et la longueur minimale de l’alignement droit entre deux courbes de direction contraire ne doit pas être inferieure à 2 fois la vitesse de conception (L ≥ 2Vc).

Quant à la norme française, elle décrit, pour les routes de type R, que la longueur de l’alignement droit séparant deux courbes de même direction doit être au moins égale à la distance L parcourue pendant 3 secondes, à la vitesse V85 correspondant au plus grand des rayons des deux courbes et qu’elle ne doit pas être inférieure à 200 m pour le type 1 des autoroutes⁷.

Comparée à la norme chinoise, la norme française n’a pas d’exigences pour la longueur d’alignement droit pour tous les types de route.

Valeur de rayon 

Les valeurs limites des rayons, qui traduisent principalement des objectifs de confort et de sécurité pour chaque catégorie de route des normes chinoise et française, sont représentées dans les tableaux 5 et 6.

L’analyse des tableaux 5 et 6 montre que, dans les différentes catégories de routes prescrites par la norme française, les valeurs du rayon minimal normal de la courbe sont fondamentalement identiques à celles du rayon minimal normal et minimal absolu définies par la norme chinoise.

En revanche, les rayons au dévers minimal et non déversé français sont tous inferieurs aux rayons définis par la norme chinoise.

On peut en conclure que la Chine a des exigences strictes concernant le choix des rayon de courbure, contrairement aux références françaises, qui déconseillent l’utilisation de grands rayons pour la conception des routes non autoroutières, ou l’enjeu de visibilité pour le dépassement est important, car le conducteur pourrait penser que c’est un alignement droit en conduisant à grande vitesse, entrainant un risque de dépassement et une perte de vigilance. Il est recommandé d’alterner l’alignement droit et la courbe plat. La longueur totale de l’alignement droit doit être au moins 50 % du kilométrage total, de sorte que l’intersection et la visibilité de dépassement puissent être définies dans de bonnes conditions.

Dans un souci de sécurité, mais également de confort, la conception géométrique des routes doit permettre d’assurer des conditions de visibilité satisfaisantes tant au droit des points singuliers qu’en section courante⁸.

Valeur de dévers

L’analyse des tableaux 7, 8 et 9 montre que, dans la norme française, la valeur du dévers est fonction du rayon de la courbe et que les courbes dont le rayon est compris entre le rayon non déversé et le rayon au dévers minimal sont déversées à 2,5 % vers l’intérieur du virage.

Il en est de même pour les courbes de rayon inferieur au rayon du dévers minimal avec une pente transversale dont la valeur est fixée par interpolation linéaire en fonction de 1/R entre : 2,5 % pour le rayon au dévers minimal et 7 % pour le rayon minimal. En cas de contrainte particulière, le dévers peut être limite à 5 %, même au rayon minimal, alors que, dans la norme chinoise, sa valeur est fonction de la catégorie de route, de la vitesse de conception Vc, du rayon de la courbe, des conditions environnementales...

Les valeurs de dévers minimale et maximale utilisées pour la route Souanke-Ntam sont respectivement de 2,5 et 7 %.

Raccordement progressif

L'analyse des tableaux 10 et 11 montre que les longueurs minimales des raccordements progressifs français sont supérieures à celles de la Chine, ces longueurs étant données en tenant compte des profils en travers, des catégories de route et des rayons de courbure correspondants. Dans la norme chinoise, ces valeurs sont données en fonction de la vitesse de conception Vc de la catégorie de route à laquelle elles correspondent. La norme chinoise n’a défini que la longueur minimale des raccordements progressifs. Dans la conception spécifique de la route, cette valeur atteint parfois deux fois la longueur de la courbe circulaire et l’intervalle de variation est grande.

La route Souanke-Ntam a le profil en travers d’une route à 2×2 voies de type R, sa valeur du rayon minimal absolu est de 240 m, la longueur minimale des raccordements progressifs correspondant est de L= inf. (12 × 2400,4, 133) = inf. (107, 133) = 107 mètres. Cette valeur peut être écrêtée à 133 mètres. L’intervalle de variation est plus faible que celui de la norme chinoise, qui peut être écrêté à 140 mètres.

Profil en long

Pour des raisons de confort dynamique et visuel notamment, les normes chinoise et française ont défini les paramètres géométriques du profil en long qui doivent respecter les caractéristiques limites résumées dans les tableaux 12, 13 et 14.

Déclivité maximale 

L’analyse du tableau 12 montre que les valeurs des déclivités maximales de la Chine sont toutes inferieures de l’ordre de 2 % pour les autoroutes et de 1 % pour les autres catégories de route à celles de la France.

Rayon vertical 

Il ressort de l’analyse des tableaux 13 et 14 que la valeur du rayon minimal de la courbe verticale sous les différents paramètres techniques routiers spécifiés par le code français est fondamentalement identique à celle du rayon minimal normal et minimal absolu de la spécification chinoise, à l’exception de la route de type R60.

Les valeurs minimales du rayon vertical des routes de catégorie R60 françaises sont supérieures à celles du rayon vertical spécifiées par les vitesses de conception chinoises inferieures ou égales à 60 km/h.

CONCLUSION

L’analyse comparative des normes chinoise et française de conception géométrique des routes, réalisée à travers le projet de route d’intégration économique sous-régionale Ketta-Djoum phase 2 Sembe-Ntam, a permis d’aboutir aux résultats suivants.

La Chine classe à la fois ses routes sur le plan administratif et sur le plan technique, tandis que la France ne les classe que sur le plan technique.

 Pour les impératifs de sécurité, la France utilise la vitesse pratiquée (V85) pour le calcul des indicateurs de visibilité d’une route neuve, ce qui améliore considérablement la sécurité de la route et réduit ainsi le taux d’accidents, alors qu’en Chine, elle est simplement utilisée comme indice dévaluation de la sécurité d’une section routière.

Dans les différentes catégories de routes prescrites par la norme française, les valeurs du rayon minimal normal de la courbe sont fondamentalement identiques à celles du rayon minimal normal et minimal absolu définies par la norme chinoise, mais les rayons au dévers minimal et non déversé français sont tous inferieurs à ceux définis par la norme chinoise.

La valeur du dévers est fonction du rayon de la courbe en France, alors qu’en Chine, elle est fonction de la catégorie de route, de la vitesse de conception Vc, du rayon de la courbe et des conditions environnementales.

La longueur minimale des raccordements progressifs français est supérieure à celle de la Chine, et elle est fonction du profil en travers, de la catégorie de route et du rayon de courbure correspondant, tandis qu’en Chine, elle est fonction de la vitesse de conception Vc de la catégorie de la route correspondante.

Les valeurs des déclivités maximales de la Chine sont toutes inferieures de l’ordre de 1 % à celles de la France. Les valeurs du rayon minimal de la courbe verticale en France sont fondamentalement identiques à celles du rayon minimal normal et minimal absolu de la Chine, à l’exception des catégories R60 et en relief difficile, dont les valeurs de rayon sont relativement supérieures.

RÉFÉRENCES

1. Sétra, Aménagement des routes principales (ARP) – Instruction sur les conditions techniques d»aménagement des routes nationales (ICTARN), 1994.

2. Design Specification for Highway Alignment, JTG D20-2017.

3. Cerema, Instruction sur les conditions techniques d»aménagement des voies rapides urbaines (ICTAVRU), 2009.

4. Sétra, Routes à 2x1 voie et à échangeurs dénivelés, 2011.

5. Technical Standard of Highway Engineering, JTG B01-2014.

6. J. Berthier, « Projet et construction de routes », Techniques de l»ingénieur, août 1992.

7. Sétra, Instruction sur les conditions techniques d»aménagement des autoroutes de liaison (ICTAAL), 2000.

8. M. Veret et S. Giausserand, Comprendre les principaux paramètres de conception géométrique des routes, Sétra/CSTR, 2006.