Système de transports

LES DEUX MAUX DU PROGRES: CONGESTION ET POLLUTION

La congestion: spécifique à certaines zones de trafic

La congestion est un phénomène très visible et sensible mais, en fait, la congestion urbaine et routière n'intéresse qu'une faible partie du territoire et, à un instant donné, qu'une faible partie de la population. Elle est généralement de courte durée, deux à quatre heures par jour selon les agglomérations, quelques jours par an sur les principaux itinéraires. En revanche, là où elle se manifeste, elle est ressentie comme une atteinte intolérable à la liberté de mouvement.

Les risques de congestion sont de trois types:

- les grandes agglomérations, en tout premier lieu la région parisienne, sont menacées de congestion en raison de l'allongement des trajets urbains, du nombre croissant de véhicules et du mélange des trafics interurbains et périurbains;

- principalement au niveau de l'axe nord-sud, allant de Lille à la Méditerranée, et dans les couloirs alpins. Les experts estiment que le nombre de kilomètres encombrés en France passerait d'environ 7 000 en l990 à plus de 15 000 en 2010;- la saturation de l'espace aérien européen relève autant de difficultés de gestion que de congestion: coexistent en effet 40 centres de contrôle et 25 systèmes informatiques en Europe dont les procédures et les normes ne sont pas harmonisées.

La voiture et le problème urbain

Les difficultés de déplacement ne sont ressenties que dans quelques agglomérations, mais celles-ci concentrent près de 50 % de la population française.Les grands déterminants de l'urbanisme en zone dense sont le fort développement des zones périphériques, le dépeuplement des centres-villes, la spécialisation des zones par type d'activités. Cette évolution entraîne une mobilité accrue, un allongement des distances de déplacement et l'accroissement du taux de motorisation des ménages. L'offre de transport collectif, moins bien adaptée que la voiture aux déplacements périurbains, est victime de la congestion des centres-villes. L'individualisation des comportements, l'augmentation du niveau de vie et le développement de la voirie urbaine favorisent l'usage de l'automobile. La marche à pied et l'usage des deux roues sont en constante perte de vitesse.

La qualité des transports urbains constitue une des facettes de ce que l'on nomme la qualité de la vie. C'est dans les grandes agglomérations que cette qualité est menacée : la lutte contre la congestion urbaine devient donc une exigence de plus en plus forte. Les solutions sont multiples. On peut en évoquer quatre: développer les transports collectifs, utiliser plus "intelligemment" les infrastructures routières, accroître les capacités, adapter la voiture à la ville.

Le développement des transports collectifs passe par l'amélioration du système traditionnel des transports publics, en cherchant notamment à favoriser le transport multimodal pour réduire l'utilisation excessive de l'infrastructure routière. Pour cela, il faut améliorer la qualité de service des transports en commun, en jouant sur leur confort, leur fiabilité, leur sécurité. De plus, la nécessité d'une complémentarité des modes de transport permettra une véritable continuité des déplacements. Ce qui suppose une articulation entre réseaux urbains et interurbains, des platesformes intermodales avec billetteries uniques et des systèmes d'information avancés (panneaux d'affichage à messages variables, signalétiques appropriés, aide automatique aux usagers, etc.).

La télébilletique (utilisation sans contact d'un badge permettant à la fois de payer son trajet et d'obtenir des informations) serait utilisée et généralisée. La conception de ces sites de transfert devra permettre des mutations aisées et sûres entre modes de transport. Une des évolutions les plus significatives devrait être l'extension de l'automatisation intégrale des systèmes en site propre, à l'image de ce qui a été réalisé pour le VAL à Lille. Il est possible aussi qu'apparaissent des systèmes de débit moyen, d'utilisation souple et performante et, surtout, de coûts d'investissements et d'exploitation nettement inférieurs aux systèmes actuels.

Il faut rendre possible l'utilisation plus "intelligente" de l'infrastructure routière existante, de manière à gérer le trafic de façon optimum. Les technologies de l'information joueront un rôle capital. Un système de guidage embarqué permettra à l'automobiliste de choisir l'itinéraire le mieux adapté et le moins encombré. Il l'informera en temps réel de l'état des routes et lui indiquera le chemin à suivre, soit à l'aide d'une voix de synthèse, soit à partir d'un affichage sur écran où apparaîtra la carte du réseau. Déjà, le système RDS (Radio Data System) permet de recevoir sur son autoradio des données simples de gestion du trafic. Ce système est installé sur le tiers des autoradios vendus en France. Optimiser le réseau routier en minimisant la congestion passe aussi par l'amélioration de la gestion des travaux routiers et par la réalisation de revêtements plus durables qui réduiront les interventions.

En admettant que les capacités sont insuffisantes, les pouvoirs publics peuvent décider de limiter les déplacements par des mesures tarifaires ou réglementaires. Une autre composante est d'accroître l'offre par la construction de voirie souterraine. Une voirie à 2 x 3 voies au gabarit des seules voitures particulières, en souterrain profond, coûte environ 600 MF au km et offre une capacité de 5 400 véhicules par sens et par heure. En regard, une ligne de métro telle que Météor coûte environ 600 MF au km, matériel roulant compris, pour une capacité de 45 000 voyageurs dans des conditions de confort normales. Une ligne de tramways en surface coûte environ 150 MF/km pour une capacité de 15 000 voyageurs par heure et par sens.

Même si la voiture particulière reste un moyen de déplacement attractif, plutôt que d'adapter la ville à la voiture, il vaut mieux adapter la voiture à la ville. Peut-être pourrait-on spécialiser la voiture en fonction des utilisations envisagées ? Aujourd'hui, toutes les voitures ont vocation à être polyvalentes et sont utilisées pour des usages très variés. On peut imaginer, avec l'abaissement des coûts de développement et de fabrication des véhicules de petites séries, l'apparition de voitures spécialisées pour certaines utilisations. Des voitures urbaines seraient conçues et optimisées pour la circulation en agglomération. D'autres seraient conçues pour être utilisées en libre service, en milieu urbain ou suburbain. Une telle évolution, si elle doit se faire, est à un horizon de temps dépassant celui de cette étude.

Le transport routier et le transport combiné

Les prévisions indiquent que le volume du transport routier doublera avant l'an 2010 s'il n'y a pas un changement de répartition modale. La congestion plus grande de certains axes ne pourra être évitée, sauf à développer le transport combiné.

Le transport combiné consiste à associer plusieurs modes de transport successifs pour l'acheminement d'une même unité de charge sans manutention de marchandises. La forme la plus répandue est celle des conteneurs intercontinentaux par voies maritimes, avec acheminements initiaux et terminaux par le fer ou la route.Le transport combiné terrestre s'est développé plus tardivement, aussi bien sous la forme de conteneurs que, en France, sous la forme du transport de semi-remorques routières sur wagons adaptés. Une autre forme, utilisée pour le franchissement alpin en Suisse et en Autriche, consiste à acheminer sur le rail des camions entiers (semi-remorques et tracteurs): c'est la "route roulante" ou "autoroute ferroviaire". C'est une alternative au transport routier de bout en bout qui peut répondre à un souci de préservation de l'environnement, mais aussi de sécurité des transports.

Cette chaîne de transport (associant rail et route) trouve sa pertinence économique sur des distances supérieures à 400 ou 500 km. Son développement ne peut porter que sur les envois à longue distance qui, contrairement à une idée largement répandue, ne représentent qu'une part relativement faible du transport routier. Sur un axe tel que Paris-Lille, les parcours de proximité (150 km maximum) représentent 70 % du trafic total. Par contre, le trafic de transit international à travers la France pourrait tout à fait utiliser ce mode. Essentiellement dû aux semi-remorques, ce trafic a été multiplié par 2,6 depuis 1984 et représente 36 % du trafic international, soit environ 45 milliards de tonnes-km.

Le transport combiné connaît aujourd'hui un développement limité, puisqu'il ne représente qu'environ 3 % du trafic total de marchandises. Il occasionne en effet des surcoûts structurels par rapport à l'utilisation de camions, de wagons ou de péniches. Ces coûts sont liés :

- au parcours d'approche dans la zone d'attractivité du chantier (de 50 à 100 km) qui nécessite des trajets à vide,

- à la manutention dans les chantiers,

- à l'investissement en matériel routier spécifique,

- aux pertes de temps.

L'autoroute ferroviaire exige moins de surcoûts puisque l'engin moteur est acheminé avec la charge: pas de manutention ni de matériels spécifiques, seulement une légère perte de temps au chargement. La route roulante s'inscrit dans une logique de couloir (au même titre qu'une autoroute).

Le transport combiné ne se limite pas à la simple complémentarité rail-route. Le cabotage peut être une variante compétitive aux modes de transport terrestre et une solution de rechange à d'autres modes de transport. On peut imaginer, aussi, un regain d'intérêt des pouvoirs publics pour l'utilisation des voies d'eau intérieures, notamment pour le transport des matières dangereuses. Par exemple, en Allemagne, une réglementation récente accroît les contraintes pour le transport de ce type de marchandises, qui se fait désormais pour près de 40 % par voie d'eau.

Les ports peuvent avoir un rôle clé à jouer en tant que noeuds dans la chaîne du rapport intermodal et notamment du cabotage.

Les terminaux intermodaux, quels qu'ils soient, constituent les points vitaux des chaînes logistiques. La qualité des opérations aux terminaux est la clé de l'optimisation de la qualité globale du système. L'amélioration de l'organisation et des techniques de transfert est un enjeu majeur, car ces coûts additionnels doivent être compensés par des économies supplémentaires. Les techniques de transfert et de stockage, le contrôle des mouvements et la gestion du trafic interne sont primordiaux. Les systèmes d'information sont essentiels à la compétitivité de ce type d'acheminement des marchandises.

Il est évident que le transport intermodal, pour s'imposer, doit rehausser la qualité du service tout en réduisant les coûts externes et les temps de rupture de charge par rapport aux opérations de type routier.

Les plates-formes aéroportuaires

Ce sont des éléments stratégiques de la compétitivité internationale. Avec la croissance prévisible du trafic aérien, se pose la question de la qualité du service assuré et de l'accessibilité aux infrastructures.

La forte croissance du trafic aérien révèle un certain nombre de phénomènes de saturation traduisant une dégradation de la qualité de service aux usagers, principalement en terme de ponctualité et par un sentiment d'inquiétude en matière de sécurité du transport aérien. Les problèmes rencontrés s'analysent au niveau de la gestion et du contrôle de l'espace aérien (les prévisions relatives aux mouvements aériens européens conduisent à un doublement d'ici à l'an 2000 et à un triplement d'ici 2010, par rapport au trafic 1990) ainsi qu'à la capacité et qu'à l'accès des infrastructures.

L'accessibilité aux infrastructures est à la fois un moyen d'attirer la clientèle et un facteur de développement autour de l'aéroport de zones d'activité et d'emploi. A l'horizon 2010, les deux tiers environ des 71,4 millions de passagers aériens prévus pour Roissy seront des passagers terminaux. Les transports collectifs ne représentent actuellement qu'un peu plus du quart de la desserte terminale de l'aéroport, contre 35 % couramment sur les plates-formes étrangères concurrentes.

Pour éviter que les aéroports ne deviennent le principal goulet d'étranglement du trafic aérien, il faudra mettre en place un système avancé de guidage, de contrôle et de gestion des mouvements d'avion. L'informatique, l'intelligence artificielle, la reconnaissance vocale, les transmissions de données par satellite, de nouveaux radars plus précis: les technologies seront nombreuses à être mises en oeuvre pour réguler le trafic aérien.

Améliorer l'efficacité du trafic aérien français passe aussi par l'élimination des différents systèmes nationaux d'information et de communication, et leur remplacement par un système européen commun. L'Europe compte 51 centres de contrôle (contre une vingtaine aux Etats-Unis), et utilise 31 systèmes et 22 langages différents. Le développement d'un système unique devrait garantir l'interopérabilité, l'interconnexion et l'accessibilité des réseaux aéroportuaires communautaires, et ainsi améliorer la capacité, la sécurité et la qualité des services de transport aérien européen.

La pollution: une préoccupation grandissante

Les transports sont de plus en plus perçus comme ayant un impact négatif sur le cadre de vie. Pollution bruit, consommation d'une énergie non renouvelable, problèmes de recyclabilité des véhicules en fin de vie font apparaître les transports comme une des causes des atteintes à l'environnement.

Dans ce contexte, la technologie peut être envisagée comme un moyen pour concilier développement des moyens de transport et protection de l'environnement.

La pollution atmosphérique

Comme l'indique le tableau suivant, le transport routier est le principal responsable de l'émission de certains polluants.

On distingue trois niveaux de pollution :

- la pollution locale, qui se manifeste à proximité immédiate des sources de pollution et concerne principalement les émissions de mono-oxydes de carbone (CO), d'hydrocarbures (HC) et d'oxydes d'azote (NOx);

- la pollution régionale due à la dilution spatiale des gaz émis. Leur action s'étend sur une plus grande zone et dépend du régime météorologique (pluies, vents);

- la pollution mondiale qui concerne essentiellement le problème de l'ozone à haute altitude et l'effet de serre.

La pollution de proximité est d'abord un problème urbain dans lequel la voiture particulière a la plus grande responsabilité: plus de la moitié des émissions de mono-oxydes de carbone et 65 % des émissions d'hydrocarbures sont le fait de la voiture en ville.

Entre une circulation urbaine fluide et une circulation urbaine très dense, la consommation est multipliée par 3 et les émissions de HC et CO presque par 4. Les systèmes de gestion du trafic participent donc également à la lutte contre la pollution. Il est toutefois difficile d'évaluer les bénéfices pour l'environnement de ces innovations qui peuvent, à long terme, favoriser une augmentation de la mobilité motorisée.

Agir sur les véhicules et les carburants constitue une voie complémentaire et efficace pour diminuer les émissions polluantes. Il s'agit d'améliorer le moteur conventionnel pour en faire un moteur propre . En même temps que la réduction de la pollution, on cherche la diminution de la consommation énergétique. Mais les progrès réalisés en ce domaine ne bénéficient à l'environnement qu'avec retard lorsque les véhicules équipés sont mis sur le marché et remplacent peu à peu le parc existant. En revanche, tout progrès sur les carburants est immédiatement perçu par l'ensemble du parc dès la mise en distribution. La stratégie d'amélioration des carburants banalisés est donc très efficace, puisque c'est le parc entier de véhicules qui en bénéficie.

L'aggravation de la pollution urbaine et la fixation par les pouvoirs publics d'objectifs globaux de plus en plus restrictifs d'émission de polluants donnent tout son intérêt à la voiture électrique et peuvent devenir sa principale justification. Des progrès importants restent à faire sur les batteries pour augmenter leur capacité de stockage (problème de l'autonomie) et diminuer le temps de recharge. De même, des améliorations doivent être apportées aux moteurs électriques et à l'électronique de puissance. On peut imaginer, à plus long terme toutefois, d'utiliser comme source d'énergie une pile à combustible qui, par rapport aux batteries, à l'avantage de créer sa propre énergie au lieu de la stocker, sans émettre de polluants (seulement de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote). Mais il faudra optimiser le réservoir d'hydrogène. Quelles que soient les solutions retenues, le problème essentiel sera celui de la réduction des coûts, de façon à ce que la voiture électrique devienne compétitive.

Les véhicules "hybrides" sont aussi une solution pour réduire la pollution atmosphérique. L'hybride parallèle a deux motorisations reliées aux roues. La motorisation thermique assure les vitesses et l'autonomie classique. Le moteur électrique permet la circulation propre et silencieuse en ville. L'hybride série comporte une transmission aux roues uniquement électrique. L'énergie provient d'une batterie. Sur route, un alternateur entraîné par un moteur thermique, qui peut être une turbine, recharge la batterie et anime la motorisation électrique.

La lutte contre la pollution de l'air ne concerne pas que les transports terrestres. Les constructeurs de moteurs d'avions, qui ont déjà considérablement réduit les émissions gazeuses (au cours de ces dernières, les rejets d'hydrocarbures ont été réduits de 80 % et ceux de monoxyde et de dioxyde de carbone - CO et CO2 - de 60 %), peuvent encore réaliser des progrès.

Les nuisances sonores

Selon de nombreuses enquêtes, le bruit constitue l'atteinte à la qualité de la vie la plus mal supportée. Les transports par la route, le rail et l'avion sont à l'origine de la plus grande partie de ces nuisances. Les points critiques concernent surtout la circulation urbaine, les traversées d'agglomérations par le rail et les abords des aéroports.

Il est possible de réduire les niveaux sonores des moteurs thermiques d'environ 10 %, grâce à des techniques telles que l'encapsulage des moteurs et l'adaptation de l'hydraulique pour la commande des pièces en mouvement. Un autre effort peut être porté sur l'amélioration de la liaison route-pneu. La diminution la plus efficace du bruit des véhicules routiers passe par l'utilisation de l'énergie électrique, mais cette solution n'est pas envisageable à court terme.

La réduction des effets externes, notamment des bruits et des vibrations, marque les futures possibilités des transports ferroviaires. La réduction de ces facteurs passe, pour les trains à grande vitesse surtout, par une réduction du bruit aérodynamique, ce qui suppose des modélisations et des simulations complexes pour arriver au bon "profil".

En matière de nuisance sonore, la technologie des réacteurs a progressé de façon spectaculaire : l'apparition de moteurs à double flux, dans un premier temps, et à fort taux de dilution dans un deuxième temps, a permis de réduire les niveaux de bruit de façon importante. Des études aérodynamiques doivent, là aussi, permettre de réduire les bruits externes. L'empreinte sonore à 90 dB(A) d'un Airbus A320 est de 0,8 km2 autour de la piste, à comparer avec celle d'un Boeing 727-200 d'ancienne technologie et de taille équivalente, qui était de 7,2 km2.

Les vibrations (sols, vitres, etc.) constituent également des nuisances à traiter. Elles peuvent être provoquées par l'avion, le train, les poids lourds, voire les tramways et le métro. L'amélioration des infrastructures doit pouvoir remédier, pour partie, à ce type de désagrément.

L'épuisement des ressources naturelles

Avec 45,3 millions de Tep en 1990, les transports ont pour la première fois consommé plus que le secteur industriel. La maîtrise de la consommation des véhicules a d'abord trait à la préservation des ressources naturelles, mais c'est aussi un problème économique. Le succès d'Airbus a reposé, pour partie, sur le fait que ces avions consommaient moins de carburant.

Economiser l'énergie, c'est aussi polluer moins. Toute mesure allant dans ce sens est donc doublement favorable à l'environnement.

En matière de transport aérien, la consommation énergétique moyenne par passager sur l00 km-route (pour permettre une comparaison avec les autres modes de transport) a diminué de moitié, passant de 6,4 litres en 1980 à 4,9 litres en 1991. Cet effort doit être poursuivi pour descendre sous la barre des 4 litres par passager au 100 km-route. L'utilisation d'avions gros porteurs devrait permettre des économies potentielles de consommation de 50 %, par rapport aux chiffres actuels, à l'échéance 2005. A côté des recherches sur les moteurs (les constructeurs automobiles ont les mêmes objectifs en matière d'augmentation du rendement énergétique des moteurs), les constructeurs d'avions, mais aussi de trains à grande vitesse, qui ont les mêmes préoccupations devront réduire au maximum la traînée aérodynamique: 1 % de résistance aérodynamique en moins équivaut à près de 70 tonnes de carburant économisé par an pour un avion de type A320.

Quel que soit le véhicule, la consommation est étroitement liée à la masse déplacée. La réduction de cette dernière devient un objectif prioritaire. En une décennie, des gains de masse de 20 % ont été obtenus sur les structures d'avions grâce à l'utilisation des matériaux composites qui représentent aujourd'hui 20 à 25 % des matériaux utilisés. Le transport ferroviaire a les mêmes impératifs de réduction des masses et, là aussi, les composites sont une solution. Mais le transport ferroviaire doit être particulièrement attentif à la résistance aux chocs. Aujourd'hui, la course à la performance a cédé le pas à la volonté de diminuer les coûts de fabrication. L'utilisation de nouveaux matériaux doit s'adapter à ce nouveau contexte, qui est déjà celui de l'automobile.

Le plastique et l'aluminium peuvent être utilisés dans l'automobile car ils apportent une diminution de poids appréciable. Les constructeurs ont calculé qu'un gain de 10 % sur le poids d'une voiture permettait de diminuer la consommation d'environ 5 % en moyenne et de 10 % en ville. Mais quel surcoût les constructeurs sont-ils disposés à accepter pour alléger leurs voitures ? Les poids lourds sont également concernés par la diminution de poids. Par exemple, l'utilisation d'un réservoir en aluminium permet un gain de 80 kilos et celle de jantes en alliage un gain de 100 kilos. La réalisation du châssis en acier haute résistance élastique et des pièces de cabine en matériaux composites permettront au véhicule de consommer 5 % de moins.

Dans le domaine des pneumatiques, l'arrivée de nouvelles gommes dites à "basse résistance au roulement" va permettre d'économiser du carburant. Le cinquième des forces qui s'opposent au déplacement d'une voiture roulant à 100 km/h revient aux pneus. Une diminution de 35 % de cette part se traduit par une économie nette de 5 % de carburant.

Une autre façon de préserver les ressources énergétiques non renouvelables consiste à utiliser des carburants de substitution d'origine végétale: les biocarburants. Outre son effet sur la pollution et sur les réserves d'énergies fossiles, l'utilisation de tels carburants peut être une solution au problème de la mise en jachère de certaines terres agricoles.

La recyclabilité des véhicules

Longtemps négligé par les constructeurs automobiles, le recyclage devient l'une des priorités. Ce problème prend une importance de plus en plus grande quand on considère le nombre de véhicules hors d'usage (près de 2 millions d'épaves par an en France, 12 millions en Europe).

Aujourd'hui, le taux de recyclage (en volume) est déjà de 75 %. Il est prévu de passer à 85 % en 2002, puis à 95 %. Ce gain de 10 % est en fait une gageure, car c'est toute la conception de la voiture qu'il faudra revoir. Actuellement, seules les parties métalliques sont recyclées après broyage, soit les 3/4 du poids total (70 % de métaux ferreux, 6 % de métaux divers). Restent entre 200 et 240 kilos de déchets, constitués de matières plastiques, de verre, de pneumatiques, destinés à la décharge. Le défi va consister à valoriser ces déchets.

Du fait que les véhicules aujourd'hui recyclés ont été conçus au début des années 80, époque où l'on ne se souciait guère de ce problème, complique encore le problème.

Les constructeurs doivent prendre en compte les critères de recyclage dès la conception de leurs nouveaux modèles. L'emploi de matériaux facilement recyclables, la réduction du nombre de matériaux plastiques, l'utilisation de nouveaux modes d'assemblage faciliteront les opérations de récupération.