Fiche 20 - Les carrefours à feux
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Descriptif
L’équipement d’un carrefour avec une signalisation lumineuse tricolore a pour objectif de supprimer certains conflits, en séparant dans le temps l’admission de flux d’usagers incompatibles (VL/VL, VL/piétons, etc.).
Cette gestion des conflits dans le temps impose le respect d’un certain nombre de règles de conception et de dimensionnement. Même avec la signalisation lumineuse la plus sophistiquée, un carrefour à feux ne peut avoir un bon fonctionnement sans un aménagement géométrique adapté. A ce titre, conception et fonctionnement doivent être étudiés ensemble.
Le 1er feu a été implanté à Paris en 1923.
Domaine d’utilisation
Les signaux lumineux utilisés dans les carrefours à feux sont des dispositifs réglementés et normés.
Ils font par ailleurs l’objet de recommandations.
L’aménagement doit être réalisé selon les règles de conception de toute voirie urbaine, notamment la réglementation de l’accessibilité à la voirie des personnes handicapées et à mobilité réduite, les codes de la route, de la voirie routière et de l’environnement, l’Instruction Interministérielle sur la Signalisation Routière (IISR, 1ère partie généralités et 6ème partie : feux de circulation permanents qui fixe :
• le temps de vert minimum (6 secondes) pour les feux tricolores et les feux piétons sachant qu’un temps de 10 secondes est préférable,
• les temps de dégagement permettant à un véhicule ou un piéton de dégager la zone de conflit en temps utile sur la base d’une vitesse de 10 m/s pour les véhicules à moteur et de 1 m/s pour les piétons,
• le temps d’attente maximum pour un usager qui ne doit pas dépasser 120 secondes,
• les caractéristiques des messages sonores ou tactiles, dès lors que les signaux pour piétons comportent un équipement permettant aux personnes aveugles ou malvoyantes de connaître la période où il est possible de traverser les voies de circulation.
D’autre part, selon les décrets n°2006-1657 et 2006-1658 du 21 décembre 2006 et l’arrêté du 15 janvier 2007 relatifs à l’accessibilité de la voirie et des espaces publics, les signaux pour piétons associés aux feux de signalisation lumineuse sont complétés par des dispositifs sonores ou tactiles, à l’occasion de la réalisation de voies nouvelles, d’aménagements ou de travaux ayant pour effet de modifier la structure des voies ou d’en changer l’assiette ou de travaux de réaménagement, de réhabilitation ou de réfection des voies, des cheminements existants ou des espaces publics.
Les aménagements et équipements doivent aussi respecter la normalisation AFNOR.
Il est rappelé que l’implantation de feux doit faire l’objet d’un arrêté de circulation. La réglementation impose au préalable la réalisation d’une étude afin de justifier cet équipement. Le contribuable peut demander à ce que cette étude soit communiquée.
Le domaine d’emploi des feux est essentiellement le milieu urbain, notamment celui à densité élevée.
Il est à éviter dans les zones 30 où les trafics et les vitesses se satisfont généralement d’une gestion par priorité à droite ou mini giratoire.
D’une manière générale, l’emploi de feux de circulation peut se justifier dans les cas suivants :
• Séparation dans le temps des principaux courants d’usagers en conflit dans un carrefour
Les signaux lumineux ne sont utiles que si les créneaux dans les flux ne sont plus suffisants pour permettre aux différents usagers de traverser confortablement l’intersection sans prendre de risques.
La mise en place de signaux lumineux ne doit être envisagée que si aucune solution en écoulement libre (carrefour à priorité à droite, cédez le passage, stop, giratoire) ne donne satisfaction.
• Gestion d’un passage piétons en section courante
Hors intersection, la gestion des passages piétons par feux doit toujours être envisagée avec prudence car la signalisation lumineuse est moins crédible dans ce contexte. L’aménagement doit être particulièrement visible.
La mise en place d’un îlot refuge en baïonnette contribue à la fois à la sécurité (traversée en deux temps) et à la visibilité réciproque, renforçant ainsi la vigilance des automobilistes et des piétons.
• Gestion d’un alternat
Lorsqu’à un passage singulier, une voie est trop étroite pour admettre deux sens de circulation, une gestion par feux peut être envisagée.
Chaque fois qu’un feu passe au rouge, le feu qui gère le mouvement adverse ne peut pas passer au vert avant que le dernier véhicule engagé, y compris s’il s’agit d’un cycliste, n’ait dégagé l’alternat.
Il s’en suit un temps neutralisé dont la durée est proportionnelle à la longueur de l’alternat. Pour assurer la crédibilité de la signalisation, il est souhaitable de limiter ces temps neutralisés et donc de limiter la longueur de l’alternat.
Son principal intérêt :
• modérer la vitesse des véhicules,
• permettre les échanges entre voies,
• en voirie urbaine, permettre de réguler et sécuriser les flux denses de véhicules, à condition d’être utilisés et réglés avec pertinence.
Ses qualités particulières :
• en imposant l’arrêt total aux usagers susceptibles de croiser leur trajectoire, les feux permettent aux usagers observant le feu vert de franchir en toute sécurité et à la vitesse maximale autorisée les intersections de voirie,
• sur des axes à fort trafic, ils facilitent et sécurisent l’insertion des véhicules provenant d’axes secondaires et la traversée des piétons,
• les feux tricolores sont particulièrement adaptés à la gestion du trafic dense et rapide engendré par les véhicules motorisés sur des axes importants en agglomération.
Ses inconvénients :
• la multiplicité des usages de la voirie (piétons, cyclistes, 2 roues motorisés, transports en commun, etc …) peut rendre le réglage et la synchronisation des feux de circulation d’un axe très complexe, et parfois insatisfaisante pour tout ou partie d’entre eux,
• pour être efficace, le réglage des phases doit être adapté à la variation de la circulation, en particulier aux heures de trafic réduit où le caractère régulateur du système de feux tricolores disparaît, et l’arrêt imposé ressenti comme injustifié, en plus de parfois causer une surconsommation d’énergie,
• ils sont très rarement pertinents dans les zones à trafic apaisé (zones 30, zone de rencontre), où d’autres régimes de priorité sont plus efficaces.
L’emploi des signaux lumineux dans un carrefour à feux doit être limité à la régulation de trafic et, sur certains axes, au confort de conduite des usagers.
En complément, on peut ajouter les éléments suivants :
• les vitesses d’approche des véhicules doivent être assez modérées afin que les véhicules puissent s’arrêter aux feux dans des conditions normales de décélération,
• une installation de carrefour à feux doit être maintenue . Leur maintenance suppose des compétences particulières, notamment celles de traficiens. Ces compétences représentent un investissement lourd, en particulier en termes de ressources humaines,
• les feux doivent fonctionner en permanence. L’extinction ou le fonctionnement au jaune clignotant des feux sur tout ou partie de la journée est dangereuse,
• les feux ne doivent pas surprendre l’usager. C’est la rupture dans le bâti qui rend visible la présence d’une intersection. Elle doit être perçue par l’usager y compris lorsque les feux sont éteints. Utiliser des feux pour rendre visible une intersection mal perçue est une fausse solution en termes de sécurité.
Critères d’implantation
L’équipement d’une intersection, en signaux lumineux n’est pas obligatoire. Elle doit résulter d’une étude approfondie intégrant l’examen des solutions alternatives (géométriques ou réglementaires) envisageables.
La gestion des conflits dans un carrefour sans feu se fait essentiellement dans l’espace.
Dans un carrefour à feux, elle se fait aussi dans le temps.
Il en résulte que la géométrie d’un carrefour à feux doit être en cohérence avec le découpage en phases de circulation, et qu’il ne saurait être question de transformer un carrefour sans feu en carrefour à feux, sans s’interroger sur les modifications géométriques éventuellement nécessaires pour :
• minimiser le nombre de conflits,
• minimiser la taille de la zone des conflits et les distances de traversée des véhicules et des piétons,
• assurer le stockage des véhicules aux entrées,
• assurer le stockage des véhicules tournant à gauche, le cas échéant.
De plus, un équipement de signalisation lumineuse d’intersection provoque des attentes pour les usagers, véhicules et piétons.
Cet équipement doit donc se justifier pendant la plus grande partie des périodes où il est en fonctionnement.
L’efficacité d’un tel équipement doit être maintenue dans le temps par un entretien correct, un renouvellement des matériels et un ajustement des réglages aux évolutions de la demande.
Enfin, dans un carrefour à feux, tous les courants de véhicules doivent être gérés par des signaux tricolores.
Dans certains cas exceptionnels toutefois, pour des accès à trafic très faible ou des courants faiblement conflictuels (ex. : certains cas de sortie de contre-allée), les signaux tricolores peuvent être remplacés par des panneaux AB 3a « CÉDEZ LE PASSAGE » ou AB 4 « STOP ».
Partie conception
Lors de la conception d’un carrefour à feux, le respect des points suivants est un impératif :
• Simplicité du carrefour : Le fonctionnement du carrefour doit être le plus compréhensible possible, et donc le plus simple afin que les usagers ne se trompent pas dans l’utilisation du carrefour. Le fonctionnement de tout carrefour à feux implique également un minimum incompressible de temps perdu. Ainsi, le rouge de dégagement qui conserve une période tampon entre deux phases, à la fois pour permettre au carrefour de se vider mais aussi pour conserver des marges de sécurité, ou encore le temps de redémarrage des véhicules au vert font couramment perdre 4 à 8 secondes par cycle. Il est donc impératif de conserver un nombre de phases le plus réduit possible pour limiter les pertes de temps.
• Lisibilité et la légitimité du carrefour : Le respect des feux est directement lié à leur légitimité apparente. Si un feu est ou semble inutile ou que son fonctionnement est trop contraignant, les infractions augmenteront, grevant la sécurité et l’efficacité du carrefour. Implanter un carrefour à feux est donc un exercice délicat qui impose une efficacité optimale.
• Prise en compte des véhicules hors norme : Si la voiture particulière est prédominante, il n’en demeure pas moins que les bus et les deux roues circulent également sur la voirie. Le cycle de feu doit donc leur être adapté, tout particulièrement quand une infrastructure spécifique leur est dédiée (par exemple les couloirs de bus ou les pistes cyclables). Le problème est particulièrement sensible dans le cas d’une phase escamotable déclenchée par une boucle d’induction magnétique noyée dans la chaussée. Si celle-ci n’est pas suffisamment sensible, le feu risque de ne pas se déclencher à l’arrivée d’un véhicule hors norme (moto par exemple).
• Prise en compte de la traversée des piétons : La sécurité des piétons est particulièrement importante parce qu’ils sont très difficiles à canaliser. Il faut donc veiller à leur offrir des possibilités de traverser qui ne rallongent néanmoins pas leur trajet ni leur temps de traversée.
• Assurer un débit adéquat : Un carrefour à feux ralentit nécessairement le trafic mais, dans la mesure où le plan de feu est souvent préprogrammé, une erreur provoquerait plus qu’un ralentissement, un blocage du carrefour. Il ne s’agit donc pas uniquement de ne pas trop ralentir le flux des véhicules mais aussi de s’assurer qu’il demeure possible.
• Géométrie et phasage sont indissociables : Dans un carrefour à feux, les différents flux qui le traversent sont séparés dans le temps mais se partagent un espace commun. Cette séparation dans le temps en fait un aménagement bien à part, avec des règles de conception qui sont bien souvent contre-intuitives pour le néophyte.
La conception d’un carrefour à feux est une démarche non linéaire qui nécessite bien souvent de nombreux allers et retours entre les esquisses de tracés géométriques et l’évaluation fonctionnelle de ces tracés. Il ne suffit pas d’installer des feux sur une intersection pour en faire un carrefour à feux. La géométrie de l’aménagement doit obéir à certaines règles de conception qui sont les garantes de la sécurité des usagers.
Ces règles fondamentales de conception des carrefours à feux sont les suivantes :
A - Séparation des mouvements en deux phases
Dans tout projet de carrefour à feux, il faut privilégier dès le départ une organisation de l’admission des mouvements en deux phases. On parle de carrefour à deux phases.
A chaque phase de trafic, un temps pendant lequel aucun véhicule ne passe est immanquablement généré. Il se compose du temps nécessaire au démarrage (environ 1 seconde), du temps de jaune (3 secondes) et du temps de rouge de dégagement de la zone de conflit.
Le fonctionnement à deux phases doit être le principe de base car il est plus simple et plus lisible pour l’usager. De plus, les cycles courts permettent d’éviter le stockage d’un nombre important de véhicules tournant à gauche au milieu du carrefour.
Dans la phase 1 sont admis les mouvements de la rue principale ainsi que les piétons traversant la rue secondaire.
Dans la phase 2 sont admis les mouvements de la rue secondaire ainsi que les piétons traversant la rue principale.
Les intérêts du « deux phases » sont les suivants :
• fonctionnement le plus simple possible,
• très bien compris des usagers et notamment des piétons (si l’autre mouvement s’arrête alors c’est à mon tour de passer),
• moins de mouvements sont arrêtés (2 phases : 1/2 mouvement est à l’arrêt, 3 phases : 2/3 des mouvements sont à l’arrêt, 4 phases : ¾ des mouvements sont à l’arrêt),
• minimise les temps perdus (entre chaque phase pendant quelques secondes aucun mouvement ne traverse le carrefour). Moins il y a de phases, moins on a de temps perdu,
• rendement élevé (2 phases : environ 800 véhicules/heure par file, 3 phases : environ 500 véhicules/heure par file, 4 phases : environ 250 véhicules/heure par file).
Un cycle à trois phases ne devrait être envisagé que lorsque l’importance des mouvements en conflit et l’emprise disponible l’imposent. Un fonctionnement à quatre phases ou plus devrait, sauf exception, être banni.
Pour cela, une modification du plan de circulation environnant avec un report de certains mouvements peut s’avérer nécessaire.
B – Orthogonalité des voies en conflits et alignement des voies en phases
Dans la traversée d’un carrefour à feux, tout automobiliste en mouvement tournant doit céder la priorité à un mouvement piéton (et éventuellement cycliste) autorisé simultanément sur l’axe transversal.
L’application de cette priorité nécessite une identification précise et sans ambiguïté des directions : à droite, à gauche et directe.
Elle est spontanément obtenue dans les carrefours en croix ou en T classiques dans les réseaux maillés à angle droit.
Lorsque ce n’est pas le cas, on s’en approche le plus possible, par exemple en redressant l’arrivée des voies sur le carrefour.
L’orthogonalité du passage piétons et de la chaussée permet aux personnes malvoyantes de traverser sans s’éloigner du passage piétons et d’atteindre le refuge ou le trottoir opposé au bon endroit.
Elle minimise également la distance à parcourir.
Alignement des voies phases :
• dans un fonctionnement à deux phases les mouvements qui se font face sont admis en même temps,
• rend lisible la règle du code de la route : lorsqu’on tourne à gauche, on cède le passage aux mouvements adverses,
• les piétons ont l’habitude de passer en même temps que les mouvements qui circulent parallèlement.
Orthogonalité des voies en conflit :
• dans un fonctionnement à deux phases les mouvements des voies qui se coupent orthogonalement ne sont pas admis dans la même phase,
• facilite la compréhension des piétons,
• les signaux ne sont visibles que des seuls usagers auxquels ils sont destinés.
C – Minimiser la taille de la zone de conflit
La zone des conflits désigne la surface du carrefour où des conflits (risque de collision) sont possibles entre les différents usagers. Elle s’étend en général du centre du carrefour jusqu’aux bords externes des passages piétons qui ceinturent le carrefour.
La zone des conflits doit être la plus petite possible pour :
• réduire la vitesse des véhicules,
• réduire la longueur des traversées pour les piétons,
• réduire la vitesse des véhicules qui tournent à droite grâce à un rayon plus serré et faciliter ainsi le céder le passage aux piétons.
Toutefois, on doit garantir un espace minimum au centre du carrefour pour le stockage des véhicules qui tournent à gauche, ainsi que le passage des véhicules à giration difficile tels que les bus.
Deux types de carrefour simple respectent l’ensemble des règles énoncées précédemment :
Signalisation
L’existence d’un carrefour à feux ne justifie pas de signalisation spécifique autre que la signalisation lumineuse elle-même.
Le signal R 11v s’adresse à l’ensemble des usagers motorisés, et le signal R 12 s’adresse aux piétons.
Caractéristiques
• Conception géométrique
Le carrefour doit être le plus compact possible, tout en respectant notamment :
▪ Les possibilités de giration des véhicules les plus contraignants (bus et semi-remorques)
La directive 97/27/CE du Parlement européen du 22 juillet 1997 précise que « tout véhicule à moteur et toute semi-remorque doivent pouvoir manœuvrer, dans chacun
des deux sens, selon une trajectoire complète de 360° à l’intérieur d’une surface
définie par deux cercles concentriques, le cercle extérieur ayant un rayon de 12,50 m et le cercle intérieur, un rayon de 5,30 m ».
• La largeur des voies d’entrée
En milieu urbain, la largeur est à dimensionner au plus juste en fonction des types de véhicules attendus.
D’une manière générale, des largeurs inférieures ou égales à 3 m (jusqu’à 2,50 m) conviennent sauf en cas de fort trafic PL et/ou TC en voie unique où la largeur peut être comprise entre 3 m et 3,50 m.
• La dimension des îlots supports de feux
- surface minimale : 5 m²
- largeur minimale : 0,70 m de part et d’autre du lieu
• Prise en compte des piétons
▪ Prise en compte du piéton comme un usager à part entière dès le début de la conception du carrefour,
▪ Îlot refuge central obligatoire lorsque la traversée ne peut se faire en un seul temps et très recommandé lorsque la longueur de traversée est supérieure à 12 mètres ou à 3 voies de circulation. La largeur minimale recommandée de l’îlot refuge pour piétons est de 2 mètres. Dans la mesure du possible, les périodes de vert piétons doivent être assez longues et se chevaucher ou se succéder pour supprimer ou limiter tout temps d’attente sur refuge,
▪ Avancées de trottoirs prises sur le stationnement (ou « oreilles ») recommandées au droit des passages piétons. Elles permettent de raccourcir la largeur de traversée et de dégager la visibilité réciproque piéton/automobiliste en empêchant physiquement le stationnement des véhicules sur le passage piétons.
▪ Durée de rouge de dégagement obligatoire afin de permettre à un piéton engagé à la dernière seconde de vert de dégager la zone des conflits en temps utile. La vitesse généralement admise pour le calcul de cette durée est de 1 m/s, sachant que des circonstances particulières peuvent conduire à retenir une valeur supérieure (proximité d’une maison de retraite, d’un établissement de santé, etc…),
▪ Dans le cas d’un fonctionnement micro-régulé donnant le vert à une phase tant qu’un véhicule d’une autre phase n’a pas été détecté, prise en compte des piétons désirant traverser par des boutons poussoirs avec un temps de réaction des feux suffisamment court suite à l’appel piéton.
• Prise en compte des cyclistes
• S’il existe un aménagement cyclable, sa conception dans le carrefour devra être telle que l’automobiliste soit :
- d’une part, conscient qu’il est sur le point de franchir une bande de chaussée où peut circuler un cycliste,
- d’autre part, qu’il soit dans la meilleure position pour voir le cycliste,
• Dans le cas d’un carrefour vaste avec une présence importante de cyclistes, il convient de prendre une vitesse de référence pour le temps de dégagement inférieure à 10 m/s,
• La mise en œuvre d’un sas pour vélos est recommandée,
La ligne d’effet des feux des véhicules motorisés est alors placée avec un retrait de 3 à 5 mètres par rapport à celle affectée aux cycles ou par rapport au passage piétons. En l’absence d’aménagement cyclable à l’approche des feux, une bande cyclable d’accès au sas est créée.
Références
• Instruction Interministérielle sur la Signalisation Routière (IISR) 1ère partie,
•Instruction Interministérielle sur la Signalisation Routière (IISR) 6ème partie,
• Décret 2006-1657 du 21 décembre 2006,
• Décret 2006-1658 du 21 décembre 2006,
• Directive 97/27/CE du Parlement européen du 22 juillet 1997.
L. VERNIER