Relation entre le coefficient de glissance et les performances de résistance au dérapage des chaussées

I. Introduction

Les conditions météorologiques ont un impact considérable sur la sécurité des transports. Les intempéries telles que la pluie, la neige et le verglas peuvent réduire le coefficient de frottement de la chaussée, affectant ainsi la circulation et la sécurité routière. Les principaux facteurs de cette réduction sont la présence d'eau stagnante due aux précipitations et le verglas causé par la pluie et la neige. Par conséquent, la détection rapide de l'adhérence de la chaussée par mauvais temps et la diffusion immédiate de cette information aux conducteurs permettent d'adapter leur vitesse à temps, de garantir une distance de freinage adéquate et une bonne stabilité du véhicule, ou d'emprunter des itinéraires alternatifs. Ceci contribue à prévenir et à réduire efficacement les accidents de la route.

Les méthodes d'essai couramment utilisées pour mesurer le coefficient de frottement des chaussées comprennent le tribomètre à pendule, le système d'essai du coefficient de force transversale et le tribomètre rotatif dynamique. Avec le développement continu des technologies de surveillance routière, des capteurs sans contact d'état de surface ont été appliqués à la mesure des chaussées, conduisant à l'introduction du concept de coefficient de glissance. Ce coefficient utilise la spectroscopie infrarouge. En se basant sur les différences d'absorption de la lumière par différentes zones de la chaussée, il permet de distinguer l'état de la surface, par exemple sèche, mouillée, enneigée ou verglacée. Grâce à une analyse complète de l'état de la surface et de la profondeur de détection, il permet d'obtenir un indice d'évaluation représentant le degré de glissance de la chaussée. Cet indice est appelé coefficient de glissance (G). Ce coefficient sert à caractériser la résistance au dérapage de la chaussée et a la même importance que le coefficient de frottement.

Le détecteur d'état de la chaussée par télédétection infrarouge repose sur la spectroscopie pour la télédétection à courte portée de la surface de la route. Il est doté d'un émetteur infrarouge intégré pointé vers un point précis de la chaussée. La lumière émise est réfléchie par ce point et renvoyée au récepteur pour intégration. Ce dernier distingue les réflexions spécifiques dues à l'eau, à la neige et à la glace présentes sur la chaussée, permettant ainsi de calculer l'indice de glissance de la chaussée.

II. Coefficients de glissance sous différentes conditions de chaussée

2.1 Effet de l'eau stagnante sur le coefficient de glissance

Comme illustré sur la figure 1, le coefficient de glissance de la chaussée diminue progressivement avec l'augmentation de la profondeur d'eau stagnante. Lors de la phase de montée en profondeur (de 1 à 5 mm), ce coefficient chute significativement, passant de 0,80 à environ 0,50. Par la suite, lorsque la profondeur d'eau continue d'augmenter, la diminution du coefficient de glissance s'atténue et se stabilise. Les mesures effectuées à l'aide d'un testeur de frottement pendulaire sur la chaussée montrent que pour une profondeur d'eau inférieure à 1 mm, la valeur du pendule se situe entre 60 et 70, indiquant une bonne adhérence. Entre 1 et 6 mm de profondeur d'eau, le coefficient de frottement oscille entre 60 et 50, ce qui indique une diminution de l'adhérence de la chaussée. Dans ce cas, la transmission du coefficient de glissance aux véhicules permet d'alerter les conducteurs et de les inciter à adapter leur vitesse et leurs distances de sécurité afin d'améliorer la sécurité routière.

2.2 Effet de la couverture neigeuse sur le coefficient de glissance

Comme le montre la figure 2, le coefficient de glissance diminue continuellement avec l'augmentation de l'épaisseur de neige, et cette diminution est significative, passant de 0,80 à 0,10. L'analyse des données révèle que : lorsque l'épaisseur de neige est inférieure à 0,40 mm, le coefficient de glissance est supérieur à 0,60 ; lorsqu'elle est comprise entre 0,40 et 1,00 mm, le coefficient de glissance se maintient autour de 0,40 ; lorsque l'épaisseur de neige dépasse 1,00 mm, le coefficient de glissance chute à environ 0,10, et pour des épaisseurs de neige supérieures, il fluctue généralement dans une fourchette étroite autour de 0,10.

Lorsque l'épaisseur de neige est inférieure à 1,00 mm, la valeur mesurée du pendule se situe entre 40 et 60. Lorsque l'épaisseur de neige dépasse 1,00 mm, la valeur mesurée du pendule se situe entre 20 et 40.

2.3 Effet de la formation de glace sur le coefficient de glissance

Comme le montre la figure 3, le coefficient de glissance diminue fortement avec l'augmentation de l'épaisseur de la glace. Cette diminution est nettement plus marquée qu'en présence d'eau stagnante ou de neige. Dès 0,10 mm d'épaisseur de glace, le coefficient de glissance chute à environ 0,50. À 0,40 mm, il atteint environ 0,30. Au-delà de 0,80 mm, il tombe à environ 0,1. Un phénomène similaire à celui observé sous la neige se produit lorsque l'épaisseur de la glace dépasse 0,80 mm et continue d'augmenter : le coefficient de glissance reste stable, fluctuant autour de 0,10. Les valeurs correspondantes mesurées au pendule sur la chaussée verglacée sont généralement inférieures à 30, la plus basse étant d'environ 20. À ce stade, le coefficient de glissance se maintient généralement autour de 0,10, ce qui indique que la chaussée est devenue très glissante et que son adhérence est quasiment nulle. Des avertissements doivent être émis en temps opportun et des mesures telles que la fermeture de la circulation ou l'épandage de sels de dégivrage doivent être prises pour assurer la sécurité routière.

III. Relation entre le coefficient de glissement et le coefficient de frottement (valeur du pendule)

Comme le montre la figure 4, plus le coefficient de glissance du revêtement est faible, plus la valeur du pendule est faible et plus l'adhérence du revêtement est mauvaise. Inversement, une valeur de pendule plus élevée indique un coefficient de glissance plus élevé et une meilleure adhérence. Par conséquent, le coefficient de glissance peut être utilisé pour caractériser l'adhérence du revêtement.

IV. Conclusions et recommandations

4.1 Conclusions

(1) Le coefficient de glissance diminue progressivement avec l'augmentation de la profondeur d'eau stagnante. Cette diminution est toutefois limitée à une certaine valeur. Lorsque la profondeur d'eau dépasse 5,00 mm, le coefficient de glissance chute à environ 0,50 et se stabilise.

(2) Le coefficient de glissance diminue continuellement avec l'augmentation de l'épaisseur de neige, passant de 0,80 à 0,10. Lorsque l'épaisseur de neige atteint 1,00 mm ou plus, le coefficient de glissance diminue à 0,10 puis fluctue légèrement.

(3) Le coefficient de glissance diminue fortement et rapidement avec l'augmentation de l'épaisseur de la glace. Lorsque l'épaisseur de la glace atteint 0,10 mm, le coefficient de glissance est déjà tombé à environ 0,50. Lorsque l'épaisseur de la glace atteint 0,80 mm ou plus, le coefficient de glissance chute à environ 0,10 et fluctue ensuite dans une faible plage.

(4) La plage applicable du coefficient de glissance de la chaussée G est déterminée comme étant de 0,10 à 0,80. Sur la base de ce coefficient, les performances de résistance au dérapage de la chaussée peuvent être classées en quatre niveaux.

4.2 Recommandations

En pratique, le coefficient de glissance de la chaussée peut être surveillé grâce à une combinaison de capteurs installés en permanence le long de la route à des endroits stratégiques et de capteurs embarqués sur les véhicules pour une couverture complète. En cas de conditions météorologiques difficiles, ce coefficient peut être mesuré en temps réel. Les données collectées peuvent être transmises par Internet sans fil. Après analyse et traitement, le niveau d'adhérence de la chaussée est communiqué rapidement aux conducteurs. Ces derniers peuvent ainsi adapter leur conduite en fonction de ce niveau, garantissant la sécurité routière par mauvais temps et réduisant le risque d'accidents.