Extrait du document

L’homme de par sa nature a toujours cherché à se simplifier la vie ou à rechercher des solutions auxquels il fait face. Dans le domaine routier, domaine s’occupant du transport et de l’évacuation des personnes et marchandises de tous ordres, l’homme a toujours inventé des moyens pour résoudre les soucis qu’il rencontre compte tenu de son évolution galopante. Donc, pour faciliter la circulation, éviter les collisions et congestions aux carrefours situés dans le même plan, il a été créé les échangeurs autoroutiers. Ces derniers avec leurs formes architecturales souvent spectaculaires, jouent des rôles non moins importants dans les trafics routiers. Pour mieux saisir cette partie de la route qui permet chaque jour le déplacement des millions usagers de par le monde, il nous a été proposé de faire des recherches sur les échangeurs qui sont en train de voir le jour dans nos pays du sud.

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Plan du document :

I. Description d'un échangeur

II. Les rôles d'un échangeur

III. Les différents types d'échangeurs

IV. Conception d'un échangeur

V. Les impacts environnementaux de la construction d'un échangeur

Conclusion

I. Description d'un échangeur

Un échangeur est un croisement dénivelé sur lequel les transferts de trafic sont séparés les uns des autres et sont assurés par des bretelles autoroutières affectées à cet effet. Ou encore un échangeur autoroutier est un système de bretelles routières permettant de s’engager sur une voie rapide ou sur une autoroute pour prendre une autre autoroute ou une route du réseau routier ordinaire. Les échangeurs se trouvent donc aux intersections entre autoroutes, ou entre une autoroute et un autre type de route. Un échangeur autoroutier est donc un dispositif de raccordement entre plusieurs routes et autoroutes sans croisement à niveau.

Un échangeur autoroutier compte au minimum un pont permettant à une autoroute d’enjamber l’autre et d’un système de bretelles. Dans les cas les plus complexes, les chaussées peuvent s’étager sur quatre niveaux différents (échangeur dit “Fourstack”).

Un échangeur peut être complet (bidirectionnel) ou partiel (donnant accès à une seule direction de l'autoroute).

Les échangeurs sont munis de bretelles. Ces dernières qui seront décrites plus amplement par la suite, sont une connexion d'un échangeur ou, d'une façon plus générale, une chaussée qui relie deux routes à niveaux différents ou deux routes parallèles et par laquelle les véhicules peuvent entrer sur une chaussée déterminée ou la quitter. 

Définition de quelques termes au niveau des échangeurs : 

• Diffuseur : Croissement dénivelé entre une autoroute et une route ordinaire. 

• Noeud : sont des points d'échanges dénivelés, qui assurent les échanges entre deux voies rapides sans cisaillement sur les chaussées principales de ces deux voies, ni sur les bretelles 

• Bifurcation : Echangeur entre autoroutes de forme "Y" ou de "T". 

• Croix (ou croissement) :  Echangeur entre autoroutes de forme "X", similaire au croissement en trèfle. 

• Bretelle : voie qui raccorde un échangeur à une autoroute ou à une route. 

II. Les rôles d'un échangeur

Un échangeur fait donc partie d'un réseau routier qui permet de résoudre des problèmes aux carrefours plans. Il assure, au moyen d'une ou plusieurs étapes, les mouvements de circulation entre les routes. L'échangeur permet donc un écoulement libre et en sécurité de grands débits de circulation, en plus, de raccorder toutes les routes qui se croisent. Il permet donc d'éviter tout croissement à niveau pour limiter le ralentissement des voies. Il est un facteur puissant du développement économique et urbain. 

Son rôle est donc de décongestionner le trafic dans les centres villes, de sécuriser les usagers de la route et des citoyens en général et mettre en place des ouvrages modernes permettant l'amélioration du cadre de vie des citoyens (surtout dans nos pays africains). 

III. Les différents types d'échangeurs

Pour choisir, l'échangeur qui convient le mieux, il faut tenir compte en premier lieu de la classification des routes qui se croisent. On trouve plusieurs types d'échangeurs : les échangeurs à trois ou quatre branches qui relient les autoroutes, les échangeurs qui relient les autoroutes et d'autres routes, les échangeurs qui relient des routes autres que les autoroutes et les échangeurs qui croisent une artère et une route locale (qu'on trouve rarement). Voici donc quelques types : 

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IV. Conception d'un échangeur

La première étape de la conception est le choix des caractéristiques générales : le type de route qui détermine l'instruction à appliquer, la catégorie de route qui conditionne les principales caractéristiques géométriques du trafic, le nombre de voies. Dans notre projet actuel, les instructions à utiliser sont celles des autoroutes. 

Avant la réalisation d'un échangeur, plusieurs enquêtes sont effectuées pour connaître les impacts qu'aura sa construction sur le trafic existant, sur les riverains, sur l'économie de la région concernée ou du pays en général. 

Après, plusieurs propositions de construction de l’échangeur sont émises. On retiendra donc, celle qui sera le plus en accord avec ce que le maître d’ouvrage souhaite et ce qui en phase avec les routes existantes, avec le moins d’impact sur l’environnement et celle qui concorde le plus avec la géographie du milieu

1. Elements de conception d'un échangeur

Le principal objectif d'un échangeur est de servir aux intérêts des usagers. Donc lors de sa conception, on tient compte des paramètres tels que : 

• La sécurité 

• La classification des routes qui se croisent;

• L'utilisation du sol ; 

• La vitesse de base ; 

• Le débit et la composition du trafic ; 

• Le nombre de branches et d'échangeur ; 

• Les dispositifs de régulation de la circulation ; 

• Le relief; 

• Les besoins d'emprise et de terrain ; 

• La desserte des quartiers riverains ; 

• Les aspects reliés aux réseaux et la cohérence de l'aménagement ; 

• L'environemment ; 

• Les aspects économiques. 

Ces éléments favorisent la compréhension des concepteurs et cela des conducteurs lorsqu'ils empruntent les autoroutes. Pour s'assurer du bon fonctionnement de la route lors de la conception, il faut donc considérer l'autoroute et les échangeurs comme un seul système. La construction d’un échangeur est une solution intéressante à de nombreux problèmes reliés aux carrefours plans. Les critères qui suivent donneront les lignes directrices à prendre en considération lors de la justification et de la décision du choix d’aménagement d’un échangeur :

• Circulation : le débit de circulation par rapport à la capacité de la route existance est le critère principal le plus concret pour justifier l'aménagement d'un échangeur. 

• Sécurité : certains carrefours plans ont un taux de collission éléveé et il impossible de modifier  la configuration. Si la mise en place de dispositifs de régulation de la circulation ne peut être envisagée, il peut être approprié de prévoir l’aménagement d’un échangeur comme mesure de sécurité.

• Relief : les échangeurs peuvent être prévus à l’endroit où un carrefour plan ne peut être envisagé à cause du relief.

2. Emplacement et espacement des échangeurs

Il s’agit d’identifier les zones susceptibles de nécessité l’implantation d’un échangeur au regard des principales fonctionnalités de l’infrastructure, compte tenu de la configuration de l’aire d’études et des besoins en desserte du territoire. La présence d’un bassin de vie, d’une infrastructure de transport importante, d’une zone d’activités significative dans un secteur sont d’autant d’atouts pour justifier l’étude de l’implantation d’un échangeur.

Sur les autoroutes urbaines, les conditions de la circulation et le comportement des conducteurs influent sur l’espacement des échangeurs. La distance à parcourir est plus courte et les débits de circulation plus élevés. Pour assurer une bonne desserte du milieu, il faut prévoir des échangeurs rapprochés, l’exploitation de l’autoroute peut en souffrir et perdre sa capacité d’absorption et de distribution de la circulation.

L’espacement des échangeurs en milieu urbain varie normalement de 2 à 3 km. Les échangeurs devraient être situés sur les artères principales qui font partie du réseau de l’agglomération urbaine. Les collisions sur les autoroutes augmentent proportionnellement à l’espacement, c’est-à-dire plus les échangeurs sont rapprochés les uns des autres, plus les risques de collisions sont plus élevés. Il est donc important de tenir compte de cet aspect pour établir l’espacement et l’emplacement des échangeurs en milieu urbain.

> Voir figure

3. Coordination des échangeurs 

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4. Emplacement des sorties

Les bretelles de sortie sur l’autoroute peuvent être en amont ou en aval des viaducs ou des autoroutes. Celles situées en amont sont les plus visibles aux conducteurs et, par conséquent, leur permettent d’ajuster leur vitesse et d’effectuer des manœuvres sans collision ni versement. Celles en aval sont moins visibles aux automobilistes. Dans un échangeur, les sorties en amont d’un viaduc ainsi que les sorties uniques sont préférables, elles simplifient la signalisation et le processus de décision des automobilistes.

5. Conception géométrique d'un échangeur

Les éléments suivants ont été déjà développés en grande partie dans le cours consacré aux ouvrages d’art. Donc nous ne présenterons que des descriptions sommaires.

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6. Construction des différents éléments d'un échangeur

Comme nous le savons, les échangeurs sont souvent composés d'un ouvrage d'art de franchissement ( les points) et des bretelles qui relient l'échangeur à une autoroute ou à une autre route. 

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V. Les impacts environnementaux de la construction d'un échangeur

Par rapport au rond-point, les échangeurs augmentent fortement l'emprise au sol et la consommation d'espace (cultivable, habité ou supports d'habitants naturels). Par ailleurs, les échangeurs encouragent et facilitent la vitesse et donc la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre. 

Ils contribuent, le plus souvent, à créer des phénomènes d'insularisation écologique, de roadkill, à augmenter la fragmentation écologique. Concernant l'environnement nocturne, étant souvent très éclairé, ils peuvent contribuer au phénomène dit de « pollution lumineuse ».

Quand il y a des riverains à proximité, ils posent des problèmes de nuisances sonores difficiles à régler en raison des variations de niveaux qui rendent les murs anti-bruit moins efficaces (quand il y en a, ce qui est très rarement le cas pour les échangeurs).

Sur les voies très circulantes, le gain de carburant permis par le moindre besoin de freiner et redémarrer (comparativement au rond-point ou encore au carrefour à feux), est pour partie perdu par la longueur supplémentaire des bretelles, la décélération dans les courbes et la forte accélération souvent nécessaire pour l'insertion dans la circulation des voies principales. En outre il y a des fois des problèmes de contamination des eaux souterraines à cause de la proximité de la nappe phréatique. Enfin, les valeurs marchandes des propriétés peuvent augmenter à cause de la réalisation de l’échangeur.

La nature et l'ampleur des impacts environnementaux dépendent du contexte naturel et humain, mais aussi du type d'échangeurs autoroutiers

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Conclusion

Somme toute, nous pouvons dire que pour la résolution des problèmes de collision, de raccordement, aux carrefours plans, les échangeurs sont une solution efficace. Car ils permettent une circulation beaucoup plus fluide et en toute sécurité pour les usagers, permettant ainsi aux autoroutes de ne plus se croiser aux carrefours plans. Cela permet donc aux conducteurs de gagner du temps, de rouler avec un grand confort et toute sécurité. Mais la réalisation des échangeurs n’est pas sans inconvénients. Elle est source de pollution sonore, de pollution (air, eau), consommatrice d’espace. D’où la nécessité de prendre des mesures pour limiter ses impacts.

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