Scurit des carrefours giratoiresRapport final de recherche

Nicolas Saunier1

Paul St-Aubin1

Shaun Burns2

Mario Cano Perdomo3

Jean-Simon Bourdeau1

Luis Miranda-Moreno2

Zachary Patterson3

Karim Ismail4

1Polytechnique Montral2Universit McGill

3Universit Concordia4 Universit Carleton

19 fvrier 2015

1

Collaborateurs du projet :

Bhagwant Persaud Universit RyersonMartin Htu WSP Canada

Autres tudiants ayant particip au projet :

Franois Blisle Polytechnique MontralLaurent Gauthier Polytechnique MontralUsamah Khan Universit McGillBashar Kyumji Polytechnique Montral

2

Table des matires

1 Introduction 11

2 Revue de la littrature 142.1 Dfinition dun carrefour giratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2 Impact dun carrefour giratoire sur la scurit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.1 Usagers motoriss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.2.2 Pitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.3 Cyclistes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.4 Personnes mobilit rduite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3 Autres impacts et caractristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.1 Capacit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.2 Insertion dans le milieu existant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.3 Pollution atmosphrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.4 Gomtrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3 Mthodologie 223.1 Description des carrefours giratoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2 Analyse des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2.1 Localisation automatique des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2.2 Analyse avant-aprs de la frquence des accidents . . . . . . . . . . . . . . . 343.2.3 Analyse de rgression de la frquence des accidents . . . . . . . . . . . . . . 393.2.4 Analyse de la gravit des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.3 Analyse vido des comportements et des interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.3.1 Analyse vido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.3.2 Analyse des vitesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.3.3 Analyse des interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493.3.4 Analyse statistique des mesures microscopiques . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.4 Analyse des prfrences des pitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.4.1 Les enqutes avec prfrences dclares sur la scurit des usagers vuln-

rables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.4.2 Dveloppement de lenqute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.4.3 Les modles statistiques de choix discret pour les prfrences des pitons . 63

4 Rsultats 664.1 Inventaire et description des carrefours giratoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.2 Analyse des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.2.1 Prsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714.2.2 Rsultats de la localisation des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.2.3 Analyse avant-aprs de la frquence des accidents . . . . . . . . . . . . . . . 734.2.4 Analyse de rgression de la frquence des accidents . . . . . . . . . . . . . . 784.2.5 Analyse de la gravit des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.3 Analyse des comportements et interactions observs par vido . . . . . . . . . . . . 834.3.1 Prsentation des quadrants tudis par analyse vido . . . . . . . . . . . . . 834.3.2 Analyse des vitesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884.3.3 Analyse des crneaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 934.3.4 Analyse des interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

3

4.4 Analyse des prfrences des pitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5 Conclusion 1045.1 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1045.2 Recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1055.3 Limitations et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

A Fiches individuelles des 36 quadrants analyss par vido 114

B Questionnaire sur les prfrences des pitons et leur perception de la scurit 151

4

Table des figures

1 Schma de carrefour giratoire (repris de [58]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Comparaison des points de conflit entre les mouvements dans un carrefour gira-

toire et un carrefour traditionnel (Diverging : divergence ; Merging : conver-gence ; Crossing : latral) (tir de [68]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3 Division dun carrefour giratoire en quadrants : division typique en 4 quadrantsdlimits par des approches angle droit ( gauche) et diffrents types dinterac-tions (conflits) entre vhicules dans un quadrant ( droite) . . . . . . . . . . . . . . 22

4 Schma des distances caractristiques dun quadrant . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Schma des caractristiques dun quadrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Schma des caractristiques des amnagements pour les pitons sur un quadrant . 267 Schma des caractristiques de la signalisation sur un quadrant . . . . . . . . . . . 278 Comparaison de plusieurs APIs pour ladresse de lUniversit McGill . . . . . . . . 319 Diagramme illustrant la mthode de golocalisation implmente dans le langage

Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3210 Exemple de zones tampon ajustes prenant en compte la zone dinfluence des

carrefours giratoires dans la municipalit dAmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3411 Illustration des trois catgories de mthodes danalyse avant-aprs (tire de [35]) :

mthode nave (en haut), avec groupe de contrle (au milieu) et baysienne empi-rique (en bas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

12 Exemple de sites de comparaison pour les carrefours giratoires de la route R111avec la rue principale (en haut gauche) et la route R111 avec la 4me rue (en bas gauche) Amos (images tires de Google Maps) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

13 Vue densemble du systme danalyse des comportements et des interactions laide de donnes vido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

14 Exemples de suivi dusagers de la route dans diffrents contextes et tudes (imagesen haut tires de [71], au milieu de [7] et en bas sur un carrefour giratoire deltude, de [77]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

15 Exemple de prise de vue par une camra avec objectif hypergone et de correctionpar le logiciel danalyse vido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

16 chantillon de trajectoires vhiculaires projetes sur les alignements dans la zonedanalyse dun carrefour giratoire une voie sur lle de Montral . . . . . . . . . . 47

17 Exemple de la zone danalyse (surface grise), des alignements (en violet) et deleurs connections (en bleu clair) pour un carrefour plusieurs voies sur lanneau(partiellement visible), avec un chantillon de trajectoires en gris clair . . . . . . . . 48

18 Crneaux de tte et arrire crs par lentre dun vhicule sur lanneau . . . . . . 5119 Probabilit de la position dun usager situ sur lalignement align_1 dans linter-

valle en rouge (entre 5.94 et 8.9 m) avec une vitesse entre 0.3 et 0.4 m par pas detemps un instant futur dans t = 60 pas de temps (soit 4 s) (le pas de discrtisa-tion spatial est 1.5 m) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

20 Illustration de lutilisation des patrons de mouvement pour le calcul de la pro-babilit de collision de deux usagers dans lespace deux dimensions pour deuxusagers A et B deux pas de temps successifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

21 Illustration du calcul de la probabilit de collision en un point de lespace en fonc-tion de linstant futur de prdiction (dimension du temps verticale) . . . . . . . . . 55

5

22 Le vhicule 304 approche le vhicule 303 qui est entr dans le carrefour giratoire contresens (voir les images de suivi en bas de la Figure 14). Les mesures de diff-rentiel de vitesse, distance entre les vhicules sont affiches toutes les 8 images auniveau de la position du vhicule 304 chaque instant t (li par une ligne en grisclair la position du vhicule 303 au mme instant) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

23 Sries temporelles du TTC entre les vhicules 303 et 304 prsents dans les Fi-gures 14 et 22 calcul pour trois mthodes de prdiction du mouvement (vitesseet direction constante, adaptation normale du mouvement et patron de mouve-ment). Pour les deux dernires mthodes qui sont probabilistes, les mesures deTTC pour chaque point de collision potentiel sont reprsentes individuellementpar des points avec le mme marqueur que la valeur attendue agrge . . . . . . . 57

24 Comparaison de deux distributions hypothtiques de TTC pour deux sites. Pourles courbes a et b reprsentant les densits de probabilit et les fonctions de r-partitions correspondantes pour deux sites, un site prsente une concentrationclairement plus leve dinteractions avec des TTC plus faible. Pour les courbes cet d reprsentant deux autres densits de probabilit et fonctions de rpartitionscorrespondantes, la diffrence entre les deux sites est moins claire . . . . . . . . . . 58

25 Exemple dune tche choix discret du questionnaire Internet . . . . . . . . . . . . 6326 Distribution du nombre de carrefours giratoires par direction territoriale, selon

quils sont sur le rseau du MTQ ou dune municipalit . . . . . . . . . . . . . . . . 6627 Distribution du nombre dapproches des carrefours giratoires . . . . . . . . . . . . 6728 Nombre de carrefours giratoires construits par anne (barres bleues) et cumuls

depuis leur apparition en 1998 (courbe rouge) (le nombre de carrefours construitspar anne, en bleu, correspond laxe vertical gauche, le nombre cumul de car-refours construits depuis leur apparition, en rouge, correspond laxe vertical droit) 67

29 Carte des 121 carrefours giratoires recenss en fin du projet sur tout le territoiredu Qubec (en haut) et dans la grande rgion de Montral (en bas) . . . . . . . . . 68

30 Distribution des rayons intrieurs, extrieurs et des rayons intrieurs plus bandefranchissable des quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

31 Distribution de la taille angulaire (angle entre les approches) des quadrants . . . . 7032 Distribution des variations de configurations des voies pour les voies sur lanneau

et en entre-sortie des quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7033 Distribution de la distance entre le carrefour giratoire, par quadrant, et le carrefour

amont ou aval respectivement pour lapproche ou la sortie . . . . . . . . . . . . . . 7134 Type damnagement pitons par quadrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7135 Distribution des types dlot sparateur par quadrant . . . . . . . . . . . . . . . . . 7236 Distribution des panneaux prsents par quadrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7237 Carte des carrefours giratoires pris en compte pour lanalyse de gravit . . . . . . . 8038 Carte des 20 carrefours giratoires o des donnes vido ont t collectes . . . . . . 8539 Matrice de corrlation entre les attributs des carrefours giratoires (t_q ou Taux

des dbits dsigne Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8640 Les quatre types de mouvements dans un quadrant selon les origines et destinations 8841 Boites moustache des vitesses chaque quadrant lentre de la zone dentre-

croisement (point -1 dans la Figure 40) pour les quatre types de mouvements,tries selon la vitesse mdiane pour le mouvement approche-sortie (jaune en bas droite) (nombre dobservations not au-dessus de laxe des abscisses) . . . . . . . 90

6

42 Boites moustache des vitesses chaque quadrant la sortie de la zone den-trecroisement (point +1 dans la Figure 40) pour les quatre types de mouvements,tries selon la vitesse mdiane pour le mouvement approche-sortie (jaune en bas droite) (nombre dobservations not au-dessus de laxe des abscisses) . . . . . . . 91

43 Boites moustache des crneaux (Gap time) de tte rsultant de linsertion dunvhicule sur lanneau par quadrant, tris selon la mdiane (les quadrants dont letroisime quartile est suprieur 100 s sont aussi prsents sparment dans legraphique droite sur une chelle adapte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

44 Boites moustache des crneaux (Gap time) arrire rsultant de linsertion dunvhicule sur lanneau par quadrant, tris selon la mdiane (les quadrants dont letroisime quartile est suprieur 100 s sont aussi prsents sparment dans legraphique droite sur une chelle adapte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

45 Probabilit cumule du TTC selon diffrentes mthodes de prdiction des mou-vements et dagrgation pour tous les quadrants analyss . . . . . . . . . . . . . . . 97

46 Probabilit cumule du TTC selon diffrentes mthodes de prdiction des mou-vements et dagrgation par groupe de quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

47 Probabilit cumule du TTC15 calcul avec les patrons de mouvement par groupede quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

48 Frquence daccs des rpondants des carrefours giratoires selon le mode detransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

49 Cartes de la localisation des carrefours giratoires connus lors de lenqute (ballonsjaunes) et des rpondants dont les rponses ont t analyses (points rouges) ouexclues (points jaunes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7

Liste des tableaux

1 Les diffrents types de carrefours giratoires (adapt daprs [5] et [58]) . . . . . . . 142 Rsum des tudes internationales sur limpact des carrefours giratoires sur la

scurit (tir de [68]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Comparaison des diffrentes APIs sur 5 cas dans la ville dAmos (Inc indique que

la localisation est incertaine, Lon. et Lat. indiquent respectivement la longitude etlatitude de la localisation identifie) : une localisation est considre valide si une distance acceptable de ladresse relle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4 Attributs (avec leurs valeurs possibles) des accidents disponibles pour lanalysede gravit : la gravit est la variable dpendante du modle, et les autres attributssont les facteurs explicatifs (variables indpendantes du modle) . . . . . . . . . . 42

5 Attributs et valeurs des attributs utiliss dans la littrature pour analyser la s-curit des usagers vulnrables dans les carrefours giratoires et autres types decarrefour, selon le type de mthode danalyse (enqute avec prfrences dclares(PD) ou autre) (- indique labsence de travaux pertinents) . . . . . . . . . . . . . . . 60

6 Nombre total daccidentsNA sur les territoires des municipalits slectionnes surla priode 2000-2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

7 Rsultats de la mthode de localisation des accidents applique lensemble desaccidents municipaux (NA nombre daccidents ; NAloc et %Aloc nombre et propor-tion daccidents avec information de localisation ; ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

8 Rsum des accidents pour chaque carrefour giratoire (avec # le numro du car-refour giratoire, NavA , N

pendA et N

apA le nombre daccidents respectivement avant,

pendant et aprs la construction du carrefour giratoire) . . . . . . . . . . . . . . . . 759 Description des priodes danalyse avant-aprs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7610 Description des groupes de carrefours giratoires pour lanalyse avant-aprs des

accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7611 Regroupement des rsultats de lanalyse avant-aprs (Gr. dsigne le numro du

groupe de sites, # lidentifiant de chaque carrefour giratoire et les deux dernirescolonnes prsentent lintervalle de confiance de 95 %) . . . . . . . . . . . . . . . 77

12 Analyse avant-aprs de lensemble des carrefours giratoires (Navan et Napan sont res-pectivement le nombre dannes dans les priodes pr- et post-construction ; lesnombres daccidents ajusts dans la priode pr-construction NavA sont obtenusen multipliant le nombre daccidents dans la priode pr-construction NavA par lefacteur rd pour corriger les dures de temps diffrentes entre les priodes pr- etpost-construction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

13 Rsultats de la rgression binomiale ngative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8014 Distribution de la gravit des accidents analyss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8115 Coefficients du modle logit ordonn pour la gravit des accidents (rapport de

vraisemblance de -478.7 et pseudo R2 de 0.0943) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8116 lasticits du modle de gravit des accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8317 Statistiques descriptives des attributs les plus importants des carrefours giratoires

pour les 41 quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8418 Attributs de lenvironnement bti : occupation du sol et classification fonction-

nelle des approches pour les 41 quadrants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8419 Description des donnes vido collectes et analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . 8720 Groupes de quadrants obtenus par la mthodes des k-moyennes . . . . . . . . . . . 87

8

21 Modles linaires de la vitesse moyenne sur lapproche en fonction des attributsdes 36 quadrants pour les diffrents types de mouvements dcrits dans la Figure 40 92

22 Modles linaires de la moyenne des crneaux de tte et arrire en fonction desattributs des 36 quadrants (w_lane1 est la largeur de la premire voie (extrieuresi plus dune voie) sur lanneau) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

23 Modle linaire pour le logarithme de la moyenne du TTC15 en fonction des attri-buts des 36 quadrants (lowerInsSpeed est la moyenne par quadrant de la vitesseplus petite des vitesses des deux usagers au moment o le TTC15 est atteint ; in-flow_phpl est le nombre de vhicule par heure et par voie mesur par analysevido en entre du quadrant sur lapproche et sur lanneau) . . . . . . . . . . . . . 100

24 Rsultats du modle MMNL des prfrences des pitons pour les carrefours gira-toires (* = Significatif un niveau de confiance de 90 %, ** = Significatif 95 %, ***= Significatif 99 % ; LL0 et LL log-vraisemblances respectivement du modle debase et du modle final) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

25 Taux marginaux de substitution pour le modle MMNL . . . . . . . . . . . . . . . . 103

9

Remerciements

Les auteurs tiennent remercier le programme de recherche en scurit routire financ par leFonds de recherche du Qubec - Nature et technologies (FRQNT), le Ministre des Transports duQubec (MTQ) et le Fonds de Recherche du Qubec - Sant (FRQS). Il tiennent aussi remercierles chargs de projet du MTQ Stphanie Tremblay, Guillaume Bertrand et Marie-Anne Parant,ainsi que le comit de suivi.

10

1 Introduction

Le projet de recherche sur la scurit des carrefours giratoires au Qubec a t approuvpour financement en mai 2011 dans le cadre du premier concours du programme de rechercheen scurit routire du Fonds de recherche du Qubec - Nature et technologies (FRQNT), leMinistre des Transports du Qubec (MTQ) et le Fonds de Recherche du Qubec - Sant (FRQS).

Lobjectif gnral de ce projet tait ltude de la scurit des carrefours giratoires au Qubec,au travers des objectifs spcifiques suivants :

1. constituer un inventaire des carrefours giratoires et de leurs caractristiques au Qubec2. valuer limpact des carrefours giratoires sur la scurit par des modles de performance

de scurit et des tudes des statistiques de collisions avant et aprs leur construction3. tudier le comportement des usagers, en lien avec la scurit (tude des conflits et des

infractions), et leur comprhension du fonctionnement des carrefours giratoires par desobservations, lanalyse automatique de donnes vido et des questionnaires

4. valuer la cohrence de la signalisation sur les carrefours giratoires et sa comprhensionpar les usagers

5. identifier les risques et besoins particuliers des usagers vulnrables (pitons et cyclistes)6. tablir un ensemble de recommandations pour la conception des carrefours giratoires aux

meilleurs niveaux de scurit au QubecLe projet repose sur trois approches complmentaires, savoir lanalyse de donnes dac-

cidents, lanalyse vido pour lanalyse des comportements et des interactions et une enquteauprs des usagers.

Il na cependant pas t possible datteindre tous les objectifs viss au dbut du projet. Concer-nant le premier objectif, la liste de lensemble des carrefours construits au Qubec est jour etcomprend les carrefours dont la construction est planifie. Il a cependant t difficile de collectertoutes les caractristiques de ces carrefours, par exemple gomtriques, car il na pas t possiblede se rendre sur tous les sites et il nest pas toujours possible de faire ces mesures par les outils devisite virtuelle comme Google Maps 1 et Street View 2, en particulier sils ne sont pas visibles.

Concernant le second objectif reposant sur des donnes daccidents, les analyses prvues nontpu tre effectues cause du manque de donnes historiques de dbit. Sans les dbits qui consti-tuent la mesure classique de lexposition, il est impossible de calibrer des fonctions de perfor-mance et difficile de faire des tudes avant-aprs. Lanalyse des donnes daccident repose doncsur une analyse avant-aprs des accidents avec un groupe de contrle de carrefours similairesdun autre type sans donnes de dbit, et sur une analyse de rgression du nombre daccidentsavec un ensemble dattributs des carrefours. Une analyse de la gravit des accidents a aussi teffectue.

Le troisime objectif a t atteint trs largement laide danalyse automatique de la vido etdes trajectoires ainsi obtenues. En dduire la comprhension du fonctionnement des carrefoursgiratoires nest cependant pas simple de faon automatique. Des essais de dtection automa-tique de certaines violations (e.g. dplacement en sens interdit) ont t effectus, mais nont past appliqus lensemble des observations vido. Les prfrences des pitons pour diffrentsattributs des carrefours giratoires ont t aussi tudies par un questionnaire, ce qui couvre par-tiellement le cinquime objectif. Les risques et besoins des cyclistes nont pas t analyss dans ceprojet, outre que par la revue de la littrature.

1. http://maps.google.com2. http://www.google.com/intl/en_ALL/help/maps/streetview/

11

http://maps.google.comhttp://www.google.com/intl/en_ALL/help/maps/streetview/

Le quatrime objectif a t peu abord : la cohrence de la signalisation peut tre tudie par-tiellement laide de linventaire des caractristiques de signalisation des carrefours, mais lin-ventaire nest que partiel actuellement. La comprhension de la signalisation par les pitons at aborde lors du mme questionnaire dans trois questions.

Le sixime et dernier objectif est rempli selon les rsultats obtenus dans le projet cette dateen conclusion du rapport. Il faut noter que des travaux sont encore en cours, en particulier parlanalyse vido automatique des comportements et interactions dans le cadre du doctorat dePaul St-Aubin, et continueront en 2015.

Ce rapport technique se dcoupe en trois sections principales, soit la revue de littrature(section 2), les diffrentes mthodologie employes (section 3) et les rsultats (section 4), avantles conclusions de ce projet (section 5).

Guide des publications Plusieurs publications et mmoires dtudiants ont t crits et publisdans le cadre de ce travail. Ce rapport repose sur ces crits, mais certains dtails complmentairespeuvent sy retrouver.

Le travail sur les donnes daccident a t fait par Shaun Burns dans le cadre de son travail dematrise lUniversit McGill, sous la co-supervision des professeurs Luis Miranda-Moreno etKarim Ismail [8]. Deux articles ont t prsents au congrs annuel du Transportation ResearchBoard (TRB) en 2013 et 2014 sur lanalyse de la svrit des accidents dans les carrefours gira-toires [9] et les mhodes de golocalication automatique des accidents appliques lensembledes accidents survenus dans des municipalits fournis pour le projet [10] (ce second article a taccept pour publication dans la revue Transportation Research Record (TRR)).

Le travail sur lanalyse du comportement et de la scurit des usagers par vido a t faitpar Paul St-Aubin dans le cadre de son travail de doctorat Polytechnique Montral, sous laco-supervision des professeurs Nicolas Saunier et Luis Miranda-Moreno, dont la soutenance estattendue pour la fin de lanne 2015. Lide de lanalyse par quadrant et une premire versiondes outils danalyse vido ont t prsents au congrs annuel du TRB en 2013 avec une appli-cation lanalyse des vitesses sur cinq sites [80] (avec publication dans la revue TRR [81]). Lamthode de prdiction des mouvements futurs selon les patrons de mouvements observs pourles indicateurs de scurit a t prsente au congrs annuel du TRB en 2014 [82]. Le systmecomplet danalyse vido et lapplication un large volume de donnes a t prsent au colloqueBig Data and Urban Informatics Workshop en 2014 [77] et une version tendue a t soumiseet est en rvision pour la revue Transportation Research Part C : Emerging Technologies (nu-mro spcial sur Big Data). Enfin, deux articles ont t prsents au congrs annuel du TRBen 2015 sur les mthodes de prdiction des mouvements futurs et dagrgation des indicateursde scurit, et sur la corrlation entre les caractristiques des carrefours giratoires, la vitesse etlindicateur de scurit du temps la collision [78, 79]. Ce travail est en cours.

Le travail sur les prfrences des pitons dans les carrefours giratoires a t fait par MarioCano Perdomo dans le cadre de son travail de matrise lUniversit Concordia, sous la co-supervision des professeurs Zachary Patterson et Nicolas Saunier [59]. Ce travail a t prsentau congrs du TRB en 2014 [61] et publi dans la revue Accident Analysis & Prevention [62].Un travail sur lanalyse des interactions entre pitons et vhicules par vido a t effectu pourcomparer les perceptions de la scurit par les pitons obtenues dans lenqute, leur comporte-ment et risque rel : ce travail a t soumis pour prsentation au congrs du TRB en 2015, maisrefus [60].

Ces travaux ont t aussi prsents en 2013 et 2014 dans des congrs locaux comme le congrsde lAQTr et le colloque du Rseau de Recherche en Scurit Routire.

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Certains travaux complmentaires effectus par dautres tudiants ne sont pas couverts parce rapport. Lanalyse comparative de corridors de carrefours giratoires et feux et de leur im-pact sur les missions de polluants a t fait par Arthur Dolmajian dans la cadre de son travailde matrise en ingnierie Polytechnique Montral, sous la co-supervision des professeurs Ni-colas Saunier et Luis Miranda-Moreno [22]. Des mthodes pour la dtection des infractions etcomportements anormaux ont t dveloppes par Laurent Gauthier dans le cadre dun projetdinitiation la recherche pour les tudiants du premier cycle Polytechnique Montral lau-tomne 2013 et lhiver 2014, sous la direction du professeur Nicolas Saunier (une affiche a tprsente).

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2 Revue de la littrature

Daprs [4], le Columbus Circle de New York construit en 1905 est le premier rond-pointrglement selon les recommandations dun ingnieur amricain, William Phelps Eno. Si, au-paravant, la circulation ntait pas rglemente dans un carrefour circulaire, il propose que lesusagers tiennent leur droite de leur entre leur sortie. En 1906, un architecte de Paris, EugneHnard, publie un fascicule o il concrtise son invention, le carrefour giration dans lequel lesusagers doivent suivre un sens unique de circulation contournant lobstacle central. Eno proposeen 1912 la rgle de priorit droite sur lanneau, soit aux usagers sengageant dans lanneau.Suite aux problmes de congestion et de scurit crs par laugmentation des dbits dans lesannes 1950, le Royaume-Uni adopte en 1966, la suite dessais concluants, la rgle de priorit lanneau. Cest en 1983 que la rgle de priorit lanneau est officiellement adopte en France.

Le premier carrefour giratoire moderne canadien est construit au Qubec Ville Saint-Laurenten 1998, quoique lhistoire du giratoire qubcois ait dbut en 1996 avec lintroduction de largle de priorit lanneau dans des ronds-points de Sainte-Foy [4].

Cette section propose une courte revue de littrature qui sest concentre sur les travaux lesplus rcents (publis pendant la priode du projet).

2.1 Dfinition dun carrefour giratoire

La dfinition dun carrefour giratoire (en anglais roundabout ou modern roundaboutpour les distinguer des ronds-points) propose par le MTQ est la suivante [5] :

Un carrefour comportant trois branches ou plus, dans lesquelles les courants convergentpuis divergent sur une chausse sens unique entourant llot central. La circulationsur cette chausse se fait dans le sens inverse des aiguilles dune montre et a prioritsur la circulation entrant dans lanneau

Un schma de carrefour giratoire typique comprenant quatre approches angles droit, avecle vocabulaire de ses diffrentes caractristiques est prsent dans la Figure 1. Les diffrentstypes de carrefours giratoires habituellement distingus selon le rayon du carrefour sont listsdans le Tableau 1.

Tableau 1 Les diffrents types de carrefours giratoires (adapt daprs [5] et [58])Type de giratoire Rayon extrieur (m) RemarqueMini 612 En milieu urbain seulementPetit (compact) 1215 En milieu urbain, de dimensions rduitesMoyen 1525 Requiert une gomtrie permettant une fluidit

de la circulationGrand 2530 Scurit moindre pour les pitons et les cyclistes

2.2 Impact dun carrefour giratoire sur la scurit

Les carrefours giratoires ont de trs bonnes performances en terme de scurit, tant sur laprobabilit daccident que sur leur gravit : il y a en gnral moins daccidents, et les accidentssont moins graves, sur un carrefour giratoire que sur un autre type de carrefour dans des condi-tions similaires [67].

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FIGURE 1 Schma de carrefour giratoire (repris de [58])

Ces bonnes performances sont typiquement expliques a priori par lobservation que le nombrede points de conflits potentiels est rduit un carrefour giratoire compar un autre type decarrefour pour tous les types dusagers (vhicules, pitons et cyclistes) : pour un carrefour dequatre branches, le nombre passe de 32 8 (voir Figure 2), et pour un carrefour trois branches,le nombre passe de 9 6, liminant dans tous les cas les conflits latraux ou en cisaillement dontles consquences sont plus graves que les autres catgories daccidents [5].

La conception dun carrefour giratoire doit tre telle quelle amne une rduction des diff-rentiels de vitesses entre les vhicules en conflit. Cela se fait par des approches canalises, depetits rayons de courbure et une dflection lentre du carrefour. Dans le cas de carrefours gi-ratoire ruraux avec des vitesses dapproche leves, il est conseill dallonger les lots centrauxet de faire une succession de courbes [63].

2.2.1 Usagers motoriss

Une tude franaise des accidents survenus durant la priode 1993-2005 [33] montre que lenombre daccidents en giratoire a augment dans une proportion bien infrieure au nombre decarrefours giratoires. Le taux daccidents par an et par giratoire est pass de 0.129 0.057, ce quiest plus important que la diminution constate pour lensemble des accidents. La gravit desaccidents est aussi plus faible dans les carrefours giratoires que dans les autres carrefours : enconsidrant les accidents sur la priode 1998-2007 dans les rgions Bretagne et Pays de la Loire,

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FIGURE 2 Comparaison des points de conflit entre les mouvements dans un carrefour giratoireet un carrefour traditionnel (Diverging : divergence ; Merging : convergence ; Crossing :latral) (tir de [68])

le pourcentage daccidents mortels parmi tous les accidents est 15 % plus faible en milieu urbainet 53 % plus faible en milieu rural (rase campagne). La principale particularit des accidentsdans les carrefours giratoires urbains compars aux autres carrefours est la part importante desaccidents impliquant un seul vhicule.

Dans une tude faite aux tats-Unis sur la conversion de 28 carrefours feux en carrefoursgiratoires [31], la mthode empirique baysienne a pu montrer un gain de scurit en ce quiconcerne le nombre total daccidents, et un gain de scurit encore plus important en ce quiconcerne les accidents avec dommage corporel. Une analyse transversale sur 42 carrefours feux a corrobor ces rsultats. Finalement, des facteurs de modification daccidents (CMF) ont tcalculs, et dans certains cas, lcart-type des distributions de CMF tait plus grand que lerreurstandard de la valeur moyenne du CMF, ce qui semble indiquer une variation des impacts sur lascurit travers les sites.

Dans une autre tude faite par Retting [65] sur la conversion en carrefours giratoires de 17 car-refours ruraux avec des vitesses dapproche leves, une analyse de la frquence des accidents apu montrer que celle-ci a t rduite de 36 %, que la frquence des accidents avec blessures taitrduite de 76 % et que la frquence des accidents mortels tait rduite denviron 90 %.

En ce qui concerne les types daccidents qui surviennent dans les carrefours giratoires, unetude en Core du Sud a trouv que la majorit (65 %) des accidents survient entre un vhiculeentrant dans le carrefour et un vhicule circulant dans celui-ci [47]. De plus, le nombre dacci-dents impliquant seulement un vhicule semble tre plus lev que dans des carrefours feux,

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et dans certains cas la conversion en carrefour giratoire peut faire doubler le nombre daccidentsavec un seul vhicule impliqu, ce qui a aussi t identifi dans une tude danoise discuteci-dessous [44].

Les gains en scurit peuvent varier selon la gravit des accidents [66, 67]. Les gains varientaussi selon le type de carrefour converti. En effet, les gains en scurit semblent tre significatifsdans le cas de conversions de carrefours sans feux, mais les rsultats sont moins concluantsdans le cas de conversions de carrefours feux [31]. Dans une tude sur la conversion de 332carrefours en carrefours giratoires au Danemark [44], les rsultats suivants ont t observs :

rduction du nombre daccidents total et du nombre daccidents avec blessures respective-ment de 47 % et 60 % ;

une rduction de 87 % du nombre daccidents mortels ; une rduction du nombre daccidents avec des dommages matriels seulement de 16 %.tant donn que ltude danoise comporte un grand nombre dobservations [44], des conclu-

sions sur leffet des caractristiques gomtriques sur les gains de scurit ont pu tre faites :

les carrefours sans feux convertis ont prsent des gains de scurit plus importants queles carrefours feux convertis ;

les carrefours sans feux quatre branches ont eu des gains de scurit plus importants queceux trois branches ;

concernant la conversion, limplantation de carrefours giratoires plusieurs voies 3 branchesa entran une hausse du nombre daccidents, alors que limplantation de carrefours gira-toires plusieurs voies plus de 3 branches a engendr un gain de scurit ;

les lots centraux ayant une hauteur de plus de 2 m ont produit de meilleurs gains descurit ;

la conversion en mini carrefour giratoire a fait augmenter le nombre total daccidents maisa diminu le nombre daccidents avec blessures ;

la prsence dun lot sparateur semble diminuer le nombre daccidents, surtout si celui-cia une forme triangulaire (ou de trompette).

Elvik, quant lui, a recens 28 tudes pour un total de 113 estimations dimpacts de carre-fours giratoires sur la scurit [25]. Il a dmontr que les rsultats ntaient pas constants selonle type de carrefour giratoire, bien quil soit gnralement admis que les carrefours giratoiresayant des plus petits diamtres soient plus scuritaires. Les gains gnraux de scurit routiresont rsums dans le Tableau 2 tir de [68].

Tableau 2 Rsum des tudes internationales sur limpact des carrefours giratoires sur la scu-rit (tir de [68])

Pays Rduction moyenne (%)Tous les accidents Accidents avec blessures

Allemagne 36 % -Australie 41-61 % 45-87 %

tats-Unis 35 % 76 %France - 57-78 %

Pays-Bas 47 % -Royaume Uni - 25-39 %

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2.2.2 Pitons

Dans les pays occidentaux, environ 10 30 % des dcs dans les accidents de la route sontdes pitons [15]. Limpact dune conversion en carrefour giratoire sur la scurit des pitons estgnralement considr comme positif, avec une rduction du nombre daccidents impliquantdes pitons entre 25 % et 87 % selon la revue de [15]. Cette amlioration est en gnral attribueaux caractristiques suivantes des carrefours giratoires :

le conducteur a plus de temps afin de ragir face aux pitons ; le piton ne doit porter attention aux vhicules que dans une direction ; le conducteur a plus de chances de regarder dans la direction du piton ; tant donn que les usagers dcident eux-mmes quand ils peuvent traverser le carrefour,

il y a plus de chances quils soient plus attentifs les uns aux autres [11].

Lanalyse de donnes vido collectes en Isral a permis de dmontrer que la prsence deglissires ou de tout autre obstacle (vgtation, barrire en bton) peut faire augmenter le tauxde traverses aux traverses pour pitons [15]. En effet, les auteurs de [75] ont suggr que la lo-calisation dune traverse de piton, relative lorigine et la destination du piton, est le facteurdcisionnel le plus important dans la dcision des pitons de traverser une route un endroitdonn. Le taux de traverses lgales augmente si [15] :

un lot central est prsent lorsque les chausses ne sont pas spares ; les chausses sont spares ; les dbits de vhicules sont levs ; les pitons sont des femmes.

2.2.3 Cyclistes

Limpact des carrefours giratoires sur la scurit des cyclistes est plus mitig [68], quandce nest pas clairement ngatif. Il est en particulier important dviter les voies cyclables sur lachausse annulaire [5, 20]. Les tudes divergent savoir sil y a un gain ou une perte de scu-rit pour les cyclistes [66]. Selon les rsultats de ltude danoise dj mentionne plus haut [44],les pistes cyclables offrent des gains de scurit, alors que les voies cyclables et tous les autrestypes damnagement sont associs une augmentation du nombre daccidents impliquant descyclistes. Laugmentation du nombre daccidents impliquant des cyclistes concerne les virages droite des vhicules motoriss. Rduire la vitesse des vhicules par une bonne conceptiongomtrique la mme vitesse que les cyclistes (qui est de lordre de 20 25 km/h) amlioreleur scurit [66]. Avec une conception approprie [68] et une sensibilisation des usagers mo-toriss pour amliorer leur comportement, la scurit peut mme tre amliore pour les cy-clistes surtout dans le cas de mini carrefours giratoires ou dans le cas de carrefours giratoires une voie [63]. Leffet de scurit par le nombre (safety in number) est aussi not dans ltudebelge [20], cest dire que la probabilit pour un piton ou un cycliste dtre impliqu dans unaccident diminue avec leur dbit au carrefour.

En absence de donnes daccident ou lorsque les observations sont trop peu nombreuses,le comportement des usagers est aussi tudi. La conversion en carrefour giratoire peut engen-drer un changement comportemental pour le cdez-le-passage de tous les usagers et un mauvaiscomportement des cyclistes (raccourcis, non-respect de la priorit dans lanneau) peut tre ob-serv dans certains cas [40]. Dans une tude faite Lund, en Sude [69], le comportement des

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cyclistes et des automobilistes a t tudi pour deux types damnagements pour les cyclistes :un carrefour giratoire avec des pistes cyclables spares, et un autre carrefour o les cyclistestaient intgrs la circulation motorise. Lanalyse repose sur la technique des conflits de traficsudoise. Lanalyse des donnes vido a permis de dterminer que :

Dans le carrefour avec piste cyclable, la plupart des conflits sont survenus entre les vhi-cules qui entrent ou sortent et un cycliste qui circule en sens horaire.

Dans le carrefour sans amnagement cyclable, le plus gros problme vient du refus de c-der le passage des vhicules entrants aux cyclistes. Le problme des vhicules qui quittenten coupant la trajectoire dun cycliste est aussi important. Le fait que les rgles de prioritsoient plus ambigus dans le carrefour giratoire sans amnagement fait en sorte que lesusagers sont plus attentifs, ce qui rduit leur mobilit, mais aussi leur risque. Les cyclistesqui circulent en sens inverse sont moins bien vus par les automobiles qui entrent, maismieux vus par les automobiles qui sortent.

2.2.4 Personnes mobilit rduite

Ltude de la scurit des usagers les plus vulnrables et des personnes mobilit rduite estimportante lors de lanalyse des performances des carrefours giratoires. titre dexemple, unetude des dcs en France a calcul que 81.5 % de tous les dcs de pitons dans des carrefoursgiratoires taient gs de plus de 60 ans [33]. Une autre tude de Daniels et al. faite avec unchantillon de 91 carrefours giratoires et analysant la scurit des usagers vulnrables a montrquune augmentation du nombre daccidents semble se produire [19]. Du fait de leur importance,une tude spcifique a t mene aux tats-Unis en 2011 sur les solutions de traverses auxcarrefours giratoires pour les pitons avec des problmes de vision [74]. Les principales solutionsidentifies pour amliorer la scurit des pitons sont les suivantes :

mesures dapaisement de la circulation : rduire les limites de vitesse, traverses surleves ; information pour les pitons : altration de la surface (bandes rugueuses), systme de prio-

rit coupl un systme de dtection, systme de dtection des intervalles ;

modifications gomtriques de la traverse : traverse surleve, lot sparateur surlev (etnon peint), dcalage de la traverse sur les voies de sortie ;

signalisation : feu activ par les pitons pour une traverse en une ou deux tapes, feuxPedestrian Hybrid Beacon, feu une traverse surleve, feux une traverse en zigzag ;

traverse sur un niveau spar : passerelle ou tunnel.De plus, les chercheurs ont effectu plusieurs visites sur le terrain dont ils ont tir les conclu-

sions suivantes concernant limpact du nombre de voies de circulation sur la scurit des pi-tons [74] :

les carrefours giratoires une voie sont plus accessibles parce quils ont de faibles vitessesde circulation et il y a une plus grande prdisposition cder le passage aux pitons ;

les carrefours giratoires deux voies sont beaucoup moins accessibles, moins de chan-gements dans les comportements ou bien des modifications au carrefour. Ils mettent lespitons dans des situations beaucoup plus risques.

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2.3 Autres impacts et caractristiques

2.3.1 Capacit

Le carrefour giratoire prsente un avantage en termes darrts, de retards et de files dat-tentes, pour autant que le carrefour giratoire opre en-dessous de sa capacit [5]. Un carrefourgiratoire dont les dbits dopration sont infrieurs sa capacit produira des retards plus faiblesquun carrefour feu [66]. Selon [5], les carrefours giratoires sont aussi plus performants quuncarrefour avec deux panneaux darrt si les mouvements de virage gauche sont nombreux etles dbits sur la route secondaire sont relativement importants.

Il est ainsi gnralement admis que limplantation dun carrefour giratoire en remplacementdun carrefour, quil soit quip de feux de signalisation ou pas, engendre une hausse de la ca-pacit et une rduction des retards [58, 64]. La capacit dun carrefour giratoire varie selon lenombre de voies de circulation (sur les approches et lanneau) : la capacit dun carrefour gira-toire une voie se situe entre 20000 et 25000 vhicules par jour, et celle dun carrefour giratoire deux voies est entre 35000 et 40000 vhicules par jour [6].

2.3.2 Insertion dans le milieu existant

Le carrefour giratoire permet dassurer une transition entre deux milieux (changement deloccupation du sol, du type de route, etc.) [5]. En effet, les carrefours giratoires peuvent aider rduire les vitesses et peuvent tre utiles dans le cas de changement de limites de vitesses, parexemple quand une route rurale entre dans une ville [63].

Limplantation de carrefours giratoires au Qubec ncessite de tenir compte des spcificitslocales, quil sagisse des usagers ou du climat. En effet, une des particularits qubcoises estson climat nordique, avec dimportantes accumulations de neige. Il faut donc accorder une at-tention particulire lentretien hivernal. Le dneigement est plus critique, sans ncessairementtre plus problmatique.

Par ailleurs, tant donn que les carrefours giratoires sont rcents au Qubec, il est importantde faire une campagne de communication lors de limplantation dun carrefour giratoire, surtoutsil sagit de la premire implantation dans une rgion. Il est aussi intressant de commencerlimplantation des carrefours giratoires avec des carrefours simples (par exemple une voie),pour habituer les usagers au principe de fonctionnement de ce type dintersection [58].

2.3.3 Pollution atmosphrique

Dans une tude ralise Vaxjo, en Sude sur la conversion de 21 intersections en carrefoursgiratoires, il a t observ que les missions de polluants (CO et NOx) augmentent de 4 6 %en convertissant une intersection non signalise en carrefour giratoire, et elles diminuent de 20 29 % en faisant la conversion dune intersection signalise [40].

2.3.4 Gomtrie

Limplantation dun carrefour giratoire peut savrer intressante pour les intersections nonconventionnelles. En effet, le carrefour giratoire permet de grer plus simplement lintersectionde plus de 4 approches. Les problmes propres aux intersections en angles peuvent aussi trelimins par limplantation dun carrefour giratoire [12].

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Des angles trop importants entre les approches peuvent ncessiter un diamtre de carrefourgiratoire plus grand. Dans le meilleur des cas, les branches sont perpendiculaires. On intervientgnralement partir de 105 degrs [68].

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3 Mthodologie

Ce projet a repos sur plusieurs mthodes complmentaires pour tudier limpact des car-refours giratoires sur le comportement et la scurit des usagers de la route, motoriss ou non(pitons et cyclistes).

3.1 Description des carrefours giratoires

Le plan et les termes standards dun carrefour giratoire ont t prsents dans la Figure 1. Unprincipe original danalyse complmentaire des carrefours giratoires est propos : il consiste diviser les carrefours giratoires en quadrants selon les approches tel que dcrit dans la Figure 3.Par construction, la plupart des accidents et interactions (conflits) se droule indpendammentdans chaque quadrant. Ce dcoupage met aussi en avant limportance des mouvements dentre-croisement entre les vhicules entrant et les vhicules sur lanneau, ainsi quentre les vhiculesrestant sur lanneau et les vhicules sortant du carrefour : le carrefour giratoire offre ainsi chaque quadrant une zone dentrecroisement plus ou moins longue avec des mouvements si-milaires aux zones du mme nom lors dentres-sorties rapproches sur autoroute. Lchelle duquadrant permet de considrer des units danalyse plus petites que lensemble du carrefour quisont plus facilement comparables dun carrefour un autre, puisque les carrefours peuvent diff-rer par exemple par langle entre les routes dapproche ou le nombre dapproches. Cela simplifieaussi la collecte de donnes vido qui peut ainsi tre effectue avec une camra traditionnelleplace sur le bord dune approche.

FIGURE 3 Division dun carrefour giratoire en quadrants : division typique en 4 quadrantsdlimits par des approches angle droit ( gauche) et diffrents types dinteractions (conflits)entre vhicules dans un quadrant ( droite)

Une base de donnes a t constitue avec les informations gnrales suivantes sur chaque

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carrefour recens :

localisation du centre du carrefour municipalit prsence sur le rseau suprieur du MTQ direction territoriale du MTQ environnement et occupation du sol (valeurs possibles doccupation du sol : terrain vague/MTQ,

rsidentielle, commerciale, industrielle, mixte, institutionnelle)

construit ou planifi date de construction (souvent seule lanne est connue) nombre de voies sur lanneau circulatoire prsence dune bande franchissable (et largeur si prsence) diamtre intrieur et extrieur du carrefour giratoire vitesse recommande sur lanneau nombre dapproches classification fonctionnelle des approches (valeurs possibles : route prive, collectrice, ar-

tre, autoroute rgionale, bretelle daccs)

densit de population (valeurs possibles : aucune (terrain vague), faible (logements dta-chs), moyenne (logements en bandes, de 2-3 tages au maximum), forte (immeubles deplus de 3 tages) [4])

De plus, les caractristiques des approches et des quadrants ont t releves : ces deux orga-nisations tant duales, le quadrant a t choisi comme unit danalyse car il est plus adapt pourlanalyse des interactions entre vhicules par vido. La plupart des paramtres dj mentionnssont dclins au niveau du quadrant et sont reprsents sur les Figures 4 et 5 :

n_start_lanes : nombre de voies sur lanneau au dbut du quadrant n_end_lanes : nombre de voies sur lanneau la fin du quadrant n_app_lanes : nombre de voies sur lapproche entrante du quadrant n_exit_lanes : nombre de voies sur lapproche sortante du quadrant n_slip_lane : nombre de voies de contournement (canalises) b_app_med_type : type dlot sparateur lentre du quadrant (surlev, peint, hybride) a_quad_size : taille angulaire du quadrant r_in_start : rayon intrieur r_out_start : rayon extrieur w_appron : largeur de la bande franchissable d_app_inter : distance entre le carrefour giratoire et le carrefour amont (distances entre les

chausses annulaires)

app_speed_limit : limite de vitesse sur lapproche entrante du quadrant

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Distance du carrefour en aval(chausse chausse)

d_exit_inter

Arc internec_aux

Arc de la mdiane

c_med

Rayon extrieur (fin)r_out_end

Rayon intrieur (fin)r_in_end

Rayon extrieur (dbut)

r_out_start

Rayon intrieur (dbut)

r_in_start

Distance du carrefour en amont

(chausse chausse)

d_app_inter

Largeur voie decontournement

w_sliplane

Largeur voie(s)de sortiew_exit_lane1,...

Largeur voie(s)w_lane1,...

Largeur bande franchisable

w_apron

Largeur voie(s)dapprochew_app_lane1,...

FIGURE 4 Schma des distances caractristiques dun quadrant

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Nombre devoies (dbut)n_start_lanes.

Type de mdianeb_app_med_type0 = surleve1 = painte2 = hybride

Type de quadrantb_quad_type

0 = approche et sortie1 = approche seulement2 = sortie seulement

Alles privesb_drive-way0 = aucune

1 = rsidentielle prive2 = rsidentielle commune

3 = commerciale4 = industrielle4 = industrielle5 = autre

Nombre devoies (fin)n_end_lanes.

Nombre devoies (approche)

n_app_lanes.

Nombre devoies (contournement)

n_slip_lanes

Nombre devoies (sortie)n_exit_lanes.

FIGURE 5 Schma des caractristiques dun quadrant

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Amnagement piton dans llot (non-standard) :

b_ped_ic_facility0 = non1 = oui

Type damnagement piton b_ped_facility_type0 = aucune

1 = traverses seulment2 = sentier3 = trottoir

4 = accommodation pour4 = accommodation pour voir de contournement

5 = autre

Distance traversepiton (sortie)l_ped_offset_exit

Distance traverse

piton (approche)

l_ped_offset_app

FIGURE 6 Schma des caractristiques des amnagements pour les pitons sur un quadrant

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Signalisation horizontale :Flches de rabattement

b_sig_lane_in_1, ...

1 =

10 = 10 =

100 =

Une combinaison de flches est reprsente par la somme

de ces valeurs.

b_sig_dir_chevb_sig_destination

b_sig_ped_exit

b_sig_speed_limit

b_sig_ped_app

b_sig_ped_slip_lane

b_sig_warn_yield

b_sig_warn_giratoire

b_sig_speed

b_sig_median

b_sig_yield

Lgende :0 = aucune signalisation

1 = signalisation bien emplace2 = signalisation non-standardise3 = signalisation mal emplace

4 = pas applicable

FIGURE 7 Schma des caractristiques de la signalisation sur un quadrant

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Ces variables sont utiliss dans la suite et en particulier dans les modles statistiques quimettent en relation ces caractristiques, le comportement et la scurit des usagers. Les caract-ristiques des amnagements pour pitons et de la signalisation ont aussi t considres et sontdcrites dans les Figures 6 et 7 (les amnagements pour les cyclistes ont aussi t relevs le caschant, mais ne sont pas reprsents sur une figure).

La base de donnes a t constitue partir de diverses sources telles que des fichiers duMTQ, des plans de constructions obtenus auprs des municipalits, des visites virtuelles (laide des outils Google Maps 3 et Google Street View 4) et sur le terrain. Linventaire ainsi quunecarte des carrefours giratoires est visible sur le site Internet du projet 5 (le site na pas t mis jour depuis dbut 2013).

La mthode de classification non-supervise des k-moyennes [17] a t employe pour identi-fier les grandes catgories de quadrants selon les principales caractristiques listes ici et quelquescaractristiques de la circulation observe : une telle catgorisation permet de dcrire de faonplus simple les chantillons de site analyss.

3.2 Analyse des accidents

Deux ensembles de donnes daccident ont t mis notre disposition pour le projet :

1. les accidents survenus entre 2000 et 2010 inclusivement sur 28 carrefours giratoires durseau du MTQ construits entre 2002 et 2009 ;

2. les accidents survenus entre 2000 et 2011 inclusivement sur le rseau routier de 21 munici-palits du Qubec ayant au moins un carrefour giratoire.

Si le premier ensemble de donnes MTQ est golocalis (i.e. la position approximativedu lieu de laccident est connue au moyen dune coordonne gographique, par exemple enlatitude/longitude), ce nest pas le cas pour le second ensemble de donnes municipal. Laprcision de la localisation des accidents est importante car leur analyse repose gnralementen partie sur la mise en relation avec des lments du rseau (carrefours et routes) et leurs ca-ractristiques. Des travaux prliminaires ont donc t ncessaires pour effectuer de faon aussiautomatique que possible la localisation des accidents de lensemble municipal, afin didentifierles accidents qui se sont produits dans ou proximit des carrefours giratoires, ainsi que dessites de contrle.

3.2.1 Localisation automatique des accidents

Il existe plusieurs mthodes et solutions logicielles pour la localisation des accidents par-tir des informations textuelles dadresse ou de distance sur une route un point de rfrencecomme un carrefour ou un marqueur routier. La difficult de cette tache provient de labsencede standardisation des champs textuels de description de la localisation et de leur qualit va-riable, selon le lieu de laccident et le soin apport leur saisie. Le processus de golocalisationconsiste gnralement en trois tapes [30] :

1. standardisation des donnes (incompltes, fautes dorthographe, utilisation de notation,raccourcis et diffrents noms pour dsigner le mme lieu) ;

3. http://maps.google.com/4. https://www.google.com/maps/views/5. http://giratoires.confins.net

28

http://maps.google.com/https://www.google.com/maps/views/http://giratoires.confins.net

2. mise en correspondance des adresses avec les donnes gographiques de rfrence ;

3. gnration de la localisation finale de laccident (coordonnes spatiales).

Deux grands types derreur sont possibles : erreur de prcision spatiale (distance entre lem-placement rel de laccident et le rsultat) et erreur complte (trs grande distance entre lempla-cement rel de laccident et le rsultat). Les causes de ces erreurs sont multiples, par exemple laqualit des mthodes de standardisation et de mise en correspondance ou la qualit des donnesgographiques de rfrence. Une autre mesure de qualit est la proportion daccidents localisspar la mthode (ce qui ne veut pas dire que les accidents ont t correctement localiss).

Ces mthodes appartiennent deux grandes catgories, les mthodes dterministes et pro-babilistes : les mthodes dterministes retournent seulement un rsultat, qui peut tre un chec,tandis que les mthodes probabilistes retournent une liste de solutions possibles, selon un scoredcroissant de correspondance.

Si certains systmes dinformation gographique comprennent des outils de golocalisation,il sont coteux et peu flexibles et il a t choisi dvaluer lutilisation des services Internet derequte en ligne, ou web Application Programming Interface (API). Les APIs considrespour ce travail sont celles des compagnies Yahoo ! 6, MaqQuest 7, Google Maps 8, ainsi que lesservices gratuits et libres (code open source) Gisgraphy 9 et Nominatim 10 qui reposent sur lesdonnes de OpenStreetMap 11.

Plusieurs facteurs ont t pris en compte pour choisir le service, comme la couverture spa-tiale (incluant le Qubec), le niveau de dtail et la fiabilit du rsultat. Plusieurs tests furenteffectus pour ce choix. La comparaison a t simplifie par un outil disponible sur le site deGisgraphy 12. Un exemple de comparaison est montr dans la Figure 8. Le Tableau 3 montre cinqcas dadresses daccidents survenus dans la municipalit dAmos. Nominatim nest pas indiquedans le tableau car elle na retourn aucun rsultat valide, ce qui a pu tre li une erreur denotre part. GISgraphy est aussi cart cause de la mauvaise qualit des rsultats : aucun ne tom-bait mme dans la municipalit dintrt. Yahoo ! et MaqQuest ont la mme performance, avecseulement la moiti des cas. Le service de Google Maps a t finalement choisi car il retourne leplus de rsultats qui semblent aussi de meilleure prcision. Cette API est aussi trs adapte carelle accepte en entre diffrents formats dinformation de localisation, que ce soit une adresse ouune distance un point de rfrence. Le dernier cas proposant une adresse incomplte a donnlieu des rsultats incertains pour Yahoo !, MaqQuest et Google Maps.

Lalgorithme de golocalisation a t crit dans le langage Python. Comme on peut le voirdans la Figure 9, le programme lit en entre un fichier daccidents et interprte les champs detexte dcrivant la localisation de laccident. Les champs utiliss sont les suivants :

ADR_NUMR_IMMBL : numro sur la rue dun btiment proximit de laccident ADR_NOM_VOIE : nom de la rue VAL_NUMR_ROUTE : numro de route inscrit sur le rapport daccident, si applicable NOM_VOIE_INTSC : nom de la rue transversale si laccident eu lieu dans un carrefour

ou proximit

6. https://developer.yahoo.com/boss/geo/7. http://developer.mapquest.com/web/products/dev-services/geocoding-ws8. https://developers.google.com/maps/documentation/geocoding/9. http://www.gisgraphy.com/

10. http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Nominatim11. http://www.openstreetmap.org12. http://www.gisgraphy.com/compare/

29

https://developer.yahoo.com/boss/geo/http://developer.mapquest.com/web/products/dev-services/geocoding-wshttps://developers.google.com/maps/documentation/geocoding/http://www.gisgraphy.com/http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Nominatimhttp://www.openstreetmap.orghttp://www.gisgraphy.com/compare/

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1176

48.5

719

Inc

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48.5

659

Non

30

FIGURE 8 Comparaison de plusieurs APIs pour ladresse de lUniversit McGill

VAL_AUTRE_IDENT_REPR : nom dune autre rfrence gographique si disponible VAL_DISTN_REPR : distance (en mtres) au carrefour ou la rfrence DES_TYPE_DIRCT : direction du point de rfrence vers le lieu de laccident (si la distance

est non nulle)

Lalgorithme nettoie en premier les champs dadresse en supprimant les informations redon-dantes (e.g. par exemple rpte dans plusieurs champs) et en corrigeant les caractres spciaux(e.g. caractres en majuscule, caractres accentus qui peuvent tre mal interprts et la ponc-tuation). Lalgorithme peut aussi remplacer des mots frquemment mal orthographis, selon lechoix de lutilisateur.

Ltape suivante consiste appeler lAPI de golocalisation de Google Maps laide dunmessage de requte Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Un avantage particulier est quil nestpas ncessaire didentifier les composantes de ladresse (e.g. le nom de rue, de ville) : lensembledes informations de localisation est pass et interprt par les outils de Google Maps, selon sabase de donnes gographiques propritaire. Ces traitements sur les serveurs de Google Mapssimplifient grandement la tache de lutilisateur.

31

Pas dinformations

Filtrage selon les informations de localisation disponibles

Champs dadresse Coordonnes gographiques

Golocalisation impossible

Nettoyage et standardisation de

ladresse

Cration et envoi de la requte lAPI

Filtrage selon la rponse

Correspondance correcte

Pas de correspondance

Limite du nombre de requtes

Validation manuelle

Base de donnes

daccidents

Rapport daccidents

Base de donnes daccident prte pour lanalyse

FIGURE 9 Diagramme illustrant la mthode de golocalisation implmente dans le langagePython

32

Le rsultat de la requte peut tre au format JSON (JavaScript Object Notation) ou XML(eXtended Markup Language). Pour valuer la prcision de la localisation identifie par loutilde Google Maps, le rsultat inclut un attribut indiquant son type de prcision, qui peut tre unedes catgories suivantes :

street_address : indique que le rsultat est une adresse prcise avec numro et nom derue

intersection : indique que le rsultat est un carrefour de deux rues route : indique que le rsultat est une route nomme political, country, administrative_area_level_1, administrative_area_level_2, ad-

ministrative_area_level_3, locality, sublocality, neighborhood : indique que le r-sultat est lintrieur dune entit civile ou politique (e.g. municipalit, province, etc.)

colloquial_area, premise, subpremise : indique que le rsultat est un lieu nomm,e.g. le nom dun batiment

postal_code : indique que le rsultat est une zone postale natural_feature, airport, park : indique quil sagit respectivement dun site naturel,

un aroport ou un parc

point_of_interest : indique que le rsultat est un lieu dintrt local qui ne correspond aucune autre catgorie

Les rponses de lAPI sont classes en ordre dcroissant de correspondance, de la plus prcise la moins prcise. Pour les besoins de ce travail, seuls les trois premires catgories (street_address,intersection et route) sont considres comme utiles et les autres sont ignores. La catgorieroute est moins prcise que les deux premires car elle indique seulement que laccident sestproduit sur une route donne : lhypothse a t faite cependant que cela pouvait tre interprtcomme indiquant que laccident ne sest pas produit un carrefour, et doit donc tre exclus detoute analyse de la scurit des carrefours.

Une fois les accidents localiss spatialement avec cette mthode automatique, les accidentssans localisation ont t investigus manuellement afin didentifier des accidents survenus trsprobablement dans des carrefours giratoires qui furent rajouts lensemble de donnes analys.De faon similaire, les accidents furent filtrs pour identifier les accidents survenus hors durseau routier, par exemple dans des parcs de stationnement, qui ne sont pas associs aux typesdamnagements tudis (les carrefours).

La prochaine tape est dimporter les donnes daccident dans un systme dinformationgographique afin de filtrer les accidents qui se sont produits dans la zone dinfluence duncarrefour giratoire (ou dun carrefour dun autre type pour les sites de comparaison), cest direla zone dans laquelle les conducteurs commencent ragir aux caractristiques du carrefour etde sa priphrie. La zone tampon pour filtrer les accidents tait initialement un cercle centrsur chaque carrefour giratoire de rayon 100 m : comme les amnagements pour un carrefourgiratoire commencent en amont de lanneau (diminution de la limite de vitesse, dbut des terre-pleins centraux, courbes successives inverses, etc.), la zone dinfluence est plus grande que ne leserait une zone dinfluence habituelle pour un carrefour dun autre type. Cette valeur de rayonest dans lintervalle de valeurs utilises dans la littrature (et la mme que dans[18] par exemple).La zone tampon a ensuite t ajuste pour chaque carrefour giratoire : la nouvelle zone tamponprend en compte le trac et la signalisation du carrefour giratoire pour tablir la zone dinfluencela plus reprsentative, tout en maintenant la zone tampon circulaire dun rayon de 100 m comme

33

la zone dinfluence maximale pour tous les carrefours giratoires. Pour chaque approche, la zonetampon est la plus petite zone de la zone tampon initiale de 100 m et du point le plus loignsur lapproche avec un amnagement spcifique au carrefour giratoire. On considre que toutlment dinfrastructure spcifique un carrefour giratoire pourrait influencer loccurrence dunaccident proximit. Un exemple de zone tampon ajuste pour deux carrefours giratoires dela municipalit dAmos est montr dans la Figure 10. Tout accident localis lintrieur de lazone tampon dun carrefour giratoire est considr dans la zone dinfluence du carrefour, cest dire que son occurrence pourrait tre associe au carrefour giratoire et ses caractristiques.Une attention particulire a t porte dans le cas o un autre carrefour se trouve dans la zonedinfluence dun carrefour giratoire : les accidents ont t examins de sorte ne considrer queles accidents potentiellement influencs par le carrefour giratoire, selon la proximit de laccidentaux carrefours, la direction du dplacement des vhicules impliqus, etc.

FIGURE 10 Exemple de zones tampon ajustes prenant en compte la zone dinfluence des car-refours giratoires dans la municipalit dAmos

Une fois les accidents localiss, une analyse de la frquence (nombre) des accidents a teffectue selon deux mthodes :

1. une comparaison avant-aprs la construction dun sous-ensemble de carrefours giratoires,

2. un modle de rgression binomiale ngative pour identifier les facteurs associs avec loc-currence des accidents dans les carrefours giratoires

3.2.2 Analyse avant-aprs de la frquence des accidents

La mthode nave danalyse de la scurit dun site avant-aprs compare le nombre dacci-dents qui se sont produits sur le site dans les priodes avant et aprs : la diffrence est attribue

34

lamnagement du site (le traitement) effectu entre les deux priodes. Cette approche souffre duproblme de rgression vers la moyenne et ne prend pas en compte les facteurs temporels et lesautres facteurs non-observs. Le phnomne de rgression vers la moyenne se produit lorsquedes sites avec un nombre anormalement lev daccidents sont cibls pour des amnagementsde scurit. Une baisse du nombre daccidents tend se produire ces sites aprs les amnage-ments, puisque le nombre daccident au site retourne naturellement vers leur moyenne sur lelong terme. Toute comparaison avant-aprs damnagement effectus pour amliorer la scuritpeut tre affecte par ce phnomne sil nest pas pris en compte.

Une mthode plus approprie est lanalyse avant-aprs avec des groupes de comparaison : lamthode capture les effets des facteurs non-observs dans le groupe de comparaison et permetune meilleure prdiction du nombre attendu daccidents dans la priode aprs. Cette mthodene permet cependant pas de prendre en compte le phnomne de rgression vers la moyenne.Cest pourquoi la mthode baysienne empirique (Empirical Bayes, EB) est prfre car elleprend en compte ce phnomne. Les trois mthodes sont illustres dans la Figure 11 : la mthodeEB repose sur une rgression statistique pour dterminer linfluence de diffrents facteurs sur lenombre daccidents appele fonction de performance. De cette faon, la mthode EB prend encompte le caractre alatoire inhrent aux accidents en tablissant une relation entre le nombredaccidents et des facteurs prdictifs comme le dbit [89]. La mthode EB est largement utilisedans la littrature sur la scurit des carrefours giratoires, par exemple dans une rcente tudehistorique de la rduction des taux daccident dans des carrefours giratoires aux tats Unis [31],mais encore peu au Canada.

Bien que la mthode EB soit la mthode recommande pour une tude avant-aprs, les en-sembles de donnes notre disposition nont pas permis demployer cette mthode, en particu-lier cause du manque de donnes dexposition pour les priodes avant et aprs la constructiondes carrefours giratoires (convertis partir dun carrefour existant au pralable). En labsencede comptages de circulation suffisants pour estimer le dbit journalier moyen annuel (DJMA),il est impossible destimer une fonction de prdiction du nombre daccidents. Cest pourquoilapproche employe dans ce travail est une tude avant-aprs avec un groupe de contrle com-parable dans le but de prendre en compte les volutions temporelles pendant la priode dana-lyse et les effets de facteurs autres que le traitement (la conversion en carrefour giratoire). Lesrsultats de cette analyse doivent ainsi tre pris avec des prcautions.

Ltape suivante pour lanalyse avant-aprs est de catgoriser les accidents selon leur datepar rapport la date de construction du carrefour giratoire. Du fait de lincertitude sur la dateexacte de construction de la plupart des carrefours giratoires, un intervalle de 6 mois autourde la date de construction a t utilis. Cet intervalle a t choisi pour simplifier les hypothseslorsque seule la date de construction est connue : dans ces cas, lanne entire, du 1er janvier au31 dcembre de lanne, est considre comme la priode de construction. Le carrefour giratoireest suppos compltement oprationnel aprs la priode de construction. De plus, lintervallerelativement large considr pour la priode de construction permet de prendre en compte lapriode dadaptation des conducteurs un nouvel amnagement, qui peut tre associe avecun nombre daccidents plus lev et pourrait mener des conclusions fausses. La catgorisa-tion des accidents selon la priode de construction de chaque carrefour giratoire mne ignorerplusieurs sites pour lanalyse finale : les sites dont la date de construction est inconnue, avecaucun accident dans les priodes pr- ou post-construction, ou avec des priodes pr- ou post-construction de longueur infrieure un an. Une priode de moins dune anne est trop sensible des erreurs du fait du caractre alatoire des accidents.

Il faut ensuite slectionner les sites de comparaison, i.e. des sites non traits (non convertis en

35

FIGURE 11 Illustration des trois catgories de mthodes danalyse avant-aprs (tire de [35]) :mthode nave (en haut), avec groupe de contrle (au milieu) et baysienne empirique (en bas)

36

carrefours giratoires) avec des caractristiques aussi proches que possible de chaque carrefourgiratoire. Puisque de tels sites sont rares et que les caractristiques des sites trouvs peuventnapproximer que partiellement les caractristiques de chaque carrefour giratoire, un groupede comparaison est utilis pour chaque carrefour giratoire dans la mme municipalit. Le prin-cipe est de moyenner le nombre daccidents dans un groupe de comparaison pour compenserles effets individuels de chaque site et obtenir une estimation de la tendance de lvolution dunombre des accidents (affecte par des facteurs environnementaux comme les changements decirculation, etc.). En utilisant le groupe de comparaison comme base danalyse, il est possibledextrapoler les effets de la conversion du carrefour giratoire sur la scurit dun site particulier.

Les facteurs considrs pour slectionner les sites de comparaison sont les suivants : le typede contrle du carrefour, le nombre dapproches, la classification fonctionnelle des approches,loccupation du sol et les caractristiques physiques (nombre des voies, largeurs, etc.). La Fi-gure 12 illustre des sites de comparaison possibles pour deux carrefours giratoires Amos : lessites ont des caractristiques similaires leurs carrefours giratoires respectifs, mais il existe desdiffrences de gomtrie, doccupation du sol et de type de circulation. Ceci est dautant plusdifficile que les carrefours giratoires sont souvent installs sur des sites et dans des environne-ments distincts tels quaux entres de ville/village, dans les changeurs des autoroutes et auxcroisements dune ou plusieurs routes du rseau suprieur (routes numrotes). Cest pourquoiil est souvent difficile de trouver des carrefours similaires dans les petites municipalits ruraleso les carrefours giratoires sont souvent construits.

Un ensemble de dix sites de comparaison a t initialement identifi pour chaque groupe decomparaison (pour chaque carrefour giratoire), afin davoir un ensemble de sites assez grandpour la slection finale des sites de comparaison et davoir des estims plus prcis. Cependant,au fur et mesure de la progression de lanalyse, plusieurs sites ont t carts parce que leurspriodes pr- ou post-construction taient trop courtes, ou que le nombre daccident dans lapriode pr-construction tait de plusieurs ordres de grandeur plus grand ou petit que cellesobserves aux autres carrefours, giratoires et de comparaison (une telle diffrence pouvant indi-quer dautres incompatibilits entre les sites). Dans tous les cas, au moins deux sites de compa-raison ont t utiliss pour chaque carrefour giratoire, et dans la majorit des cas, le groupe decomparaison comprenait entre quatre et six sites.

Bien quaucune donne dexposition ne soit disponible pour cette analyse, il est possible defaire lhypothse que le nouveau carrefour giratoire (aprs conversion du carrefour pr-existant)doit servir des dbits de circulation gaux ou plus grands que ceux attendus avant la conversion,avec une augmentation de la circulation probable si aucune autre modification du rseau na eulieu proximit pendant la priode dtude. Cette hypothse permet de commenter les rsultatsde lanalyse.

En utilisant les groupes de comparaison identifis dans lapproche avant-aprs, le nombredaccidents si aucun traitement navait t appliqu un carrefour donn estim dfini de lafaon suivante [36, 35] :

= rcrdK (1)

o

rc = N/M1+1/M est le rapport du nombre daccidents dans les priodes avant et aprs pour legroupe de comparaison ;

rd = tatb est le rapport des dures des priodes avant et aprs utilises pour ajuster lesdonnes aux priode de dures diffrentes ;

37

FIGURE 12 Exemple de sites de comparaison pour les carrefours giratoires de la route R111avec la rue principale (en haut gauche) et la route R111 avec la 4me rue (en bas gauche) Amos (images tires de Google Maps)

Carrefours giratoires Sites de comparaison

K et M sont les nombres daccidents dans les priodes avant respectivement du site traitet du groupe de comparaison ;

N est le nombre daccidents dans la priode aprs du groupe de comparaison.Le nombre daccidents attendu un site si le carrefour giratoire navait pas t construit (sous

lhypothse de dbit constant dans le temps) est prdit en multipliant le nombre daccidents dela priode avant par le rapport du nombre daccident du groupe de comparaison dans la priodeaprs sur le nombre dans la priode avant. La diffrence du nombre daccidents cause par laconstruction du carrefour giratoire (le traitement) un site donn est la suivante :

= (2)

o est le nombre daccidents aprs le traitement. Sous cette forme, si la diffrence estpositive, on estime quil y a une rduction du nombre daccidents dans la priode aprs ; sinon,

38

on estime quil y a une augmentation du nombre daccidents. Lindice defficacit peut tredfini de la faon suivante :

=

(3)

Lindice defficacit est le rapport entre le nombre observ daccidents avec le traitement(la conversion en carrefour giratoire ici) et lestimation du nombre daccidents si le traitementnavait pas t appliqu. Pour considrer quun traitement est efficace, i.e. amliore la scurit, ilfaut que < 1. Il est possible de dduire la proportion de rduction du nombre daccidents (enpourcentage) selon la formule suivante :

%Reduction = 100(1 ) (4)

Cependant, comme il est montr dans [36], la formule prcdente pour lindice defficacit est un estim biais qui peut tre corrig simplement selon la formule suivante :

=/

1 + V ar()/2(5)

o la variance V ar() de est dfinie de la faon suivante :

V ar() = 2(1

K+

1

M+

1

N+ var()) (6)

o la valeur var() est un facteur utilis pour prendre en compte des groupes de compa-raison non-idaux. Alors quun groupe de comparaison idal aura des tendances annuelles dunombre daccidents identiques ce qui est observ dans le groupe trait, ce nest pas toujours lecas en pratique. Cependant, il est accept de prendre un facteur relativement petit. Il est recom-mand dans [32] destimer la variance sans ce facteur, tout en reconnaissant que lestimation dela variance qui est rsulte est basse. La formule simplifie est V ar() = 2( 1

K+ 1

M+ 1

N). De plus,

la variance V ar() de peut tre calcule de la faon suivante :

V ar() = 2V ar()2

+ V ar()2

1 + V ar()2

(7)

De faon faciliter linterprtation des rsultats, les calculs des indices defficacit sont agr-gs lchelle des groupes de carrefours et de lensemble des carrefours. Les calculs sont effec-tus selon les mthodes de calculs pour des regroupements dobservations prsentes dans [36].

3.2.3 Analyse de rgression de la frquence des accidents

Plusieurs modles de rgression du nombre daccidents en fonction de facteurs explicatifsont t utiliss dans la littrature [24], mais peu ont t appliqus des tudes des carrefoursgiratoires au Canada. Les accidents tant des vnements rares et dont loccurrence est alatoireavec de grandes fluctuations sur une priode de temps donne, le nombre daccidents est typi-quement reli par rgression avec des facteurs explicatifs par une fonction de lien de Poissonou binomiale ngative. cause de lincapacit de la rgression de Poisson reprsenter la sur-dispersion du nombre daccidents (la variance est en gnral diffrente de la moyenne, ce quiest une contrainte dune variable alatoire suivant une loi de Poisson), la rgression binomialengative est considre comme mieux adapte [88].

39

Les variables indpendantes ou explicatives sont les attributs des carrefours giratoires sui-vants :

Attributs binaires : Amnagement paysager sur llot central (0 : amnagement paysager ou 1 : construit/avec

une structure)

Type de terre-plein sur lapproche (0 : surlev ou 1 :peint) Prsence dune bande franchissable Type de carrefour giratoire (0 : moderne ou 1 : rond-point converti) Prsence damnagement pitons ou cyclistes Prsence de voie de contournement Prsence de voies daccs proximit Prsence de plus dun carrefour giratoire dans la municipalit Prsence de zones darrt sur une approche (arrt de bus, zone de dpt de passagers) Prsence dun feu pour pitons Le carrefour est sur le rseau du MTQ Distance angulaire entre les approches (0 : 90 degrs ou 1 : autre) Configuration de lapproche (0 : perpendiculaire ou 1 : tangentielle) Utilisation de courbes successives sur les approches

Attributs numriques : Limite de vitesse sur lapproche (km/h) Vitesse recommande sur lanneau (km/h) Distance au carrefour le plus proche (m) Diamtre extrieur (m) Nombre de voies dapproche Nombre de voies sur lanneau

Les variables tudies dpendent de leur disponibilit dans lensemble de donnes collectes etdes variables utilises dans des tudes comparables [31, 63]. Il faut noter que dautres variablestaient disponibles, mais la petite taille de lensemble de donnes ainsi que labsence de comp-tages de circulation ne permettaient pas dtudier un trop grand nombre de variables.

La variable dpendante du modle est le nombre daccidents observs sur un carrefour gi-ratoire (aprs sa construction). Dans le cas de carrefours convertis, cette approche ne tient pascompte des accidents survenus dans la priode pr-construction, ce qui permet de considrer dessites qui ne pouvaient tre pris en compte dans lanalyse avant-aprs et rsulte en un ensemblede sites un peu plus grand.

Si on suppose que le nombre daccidents Yi un site i suit une distribution de Poisson demoyenne i, la forme gnrale du modle de Poisson est la suivante [26] :

i = exp(0 + 1Xi,1 + 2Xi,2 + ...+ nXi,n) (8)

o X i = Xi,1, Xi,2, ..., Xi,n est le vecteur de variables indpendantes considres dans le mo-dle et 0, 1, 2, ..., n sont les coefficients du modle estimer. On peut crire E(yi|X i) = i.

40

Dans le modle binomial ngatif, un terme i suivant une distribution Gamma(, ) (E(i) = 1et V ar(i) = 1/) est introduit de sorte que E(yi|X i, i) = ii. Conditionnellement X i et i,le nombre daccidents Yi suit toujours la loi de Poisson. Conditionnellement seulement X i, Yisuit la loi binomiale ngative [26] :

P (Yi = yi|X i) =( + i

)( + yi)yi!()

( ii +

)yi(9)

Lesprance conditionnelle est i et la variance conditionnelle i(1+(1/)i). On pose souvent = 1/ comme terme de dispersion. Les modles Poisson et binomal ngatif sont relis puisquelorsque tend vers 0, la distribution binomiale ngative tend vers la distribution de Poisson.La rgression binomiale ngative a t applique lensemble de donnes laide du logiciel destatistique Stata 13. cause de diffrentes dates de construction, les priodes danalyse changentselon le site. Ces priodes dexposition de diffrentes dures doivent tre prises en compte, cequi est fait dans Stata avec loption offset applique au logarithme de la variable dexposition,cest dire le nombre dannes de la priode post-construction pour chaque site 14.

3.2.4 Analyse de la gravit des accidents

notre connaissance, ce travail est la premire tude sur la gravit des accidents en Am-rique du Nord (Canada et tats-Unis). Une autre tude a t effectue en Flandre, Belgique [20].Lanalyse de la gravit des accidents et des blessures de chaque personne implique dans unaccident a repos sur un modle logit, prdisant soit des blessures mortelles, soit des blessuresmortelles ou graves. Les rsultats montrent que la gravit dun accident dpend fortement dutype dusager impliqu, et quen particulier les usagers vulnrables (pitons, cyclistes, conduc-teurs de deux roues motoriss) ont une probabilit plus forte dtre tus ou grivement blesssdans un accident que les conducteurs de vhicules quatre roues. La gravit des accidents aug-mente avec lge, les accidents de nuit et en dehors des zones urbaines sont plus graves. Lesaccidents impliquant un seul vhicule sont plus graves que ceux impliquant plusieurs vhicules.Certains effets observs pourraient tre lis la vitesse dimpact qui nest pas disponible dansles donnes daccident.

Parmi les caractristiques des accidents disponibles (enregistres dans les rapports de police),les attributs utiliss pour cette analyse sont dcrits dans le Tableau 4.

Il ne faut cependant pas oublier que la gravit des accidents est une variable ordonne Y ,du moins grave au plus grave : dommages matriels seulement (pas de blessure), blessure l-gre, blessure grave et blessure mortelle. Il est donc essentiel de modliser le caractre ordonnde cette variable. Un des types de modle le plus courant pour tudier les associations entreune variable ordonne (dpendante) et plusieurs variables explicatives (indpendantes) est lemodle logit ordonn.

Ce modle suppose quil existe une variable dpendante quantitative non-observe (latente)Y = AX + o X est le vecteur des variables indpendantes dcrivant un accident, A est levecteur des coefficients estimer pour chaque variable indpendante et est le terme derreur,suivant une distribution normale centre. On observe la gravit Y de chaque accident qui peut

13. http://www.stata.com14. La commande Stata utilise est de la forme suivante :

nbreg var_dependante var1 var2 ... varN, offset(ln(exposition))

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http://www.stata.com

Tableau 4 Attributs (avec leurs valeurs possibles) des accidents disponibles pour lanalyse degravit : la gravit est la variable dpendante du modle, et les autres attributs sont les facteursexplicatifs (variables indpendantes du modle)

Attributs ValeursGravit Dommage matriel seulement, blessures

lgres, blessures graves et mortellesSaison Hiver (dc-jan-fv-mar), autreJour de la semaine Jour de semaine, vendredi, jour de fin de

semaineMoment de la jour-ne

Jour (6h00-18h00), soire (18h00-24h00),nuit (24h00-6h00)

clairage Jour, nuit, sombre (nuit, pas dclairage),pnombre

Nombre de vhicules Nombre entierType de vhicule Camion, autobus, autreType de collision Animal (le vhicule frappe un animal), po-

teau (le vhicules frappe un poteau lec-trique ou de signalisation), vhicule (le v-hicule frappe un autre vhicule), structure(le vhicules frappe un batiment, un pont),pas dimpact (le vhicule fait un tonneau,tombe dans un foss), barrire (le vhiculefrappe une barrire), autre

tat de la chausse Sec, mouille, neige/glace, mauvais (hu-mide et enneig)

Conditions mtoro-logiques

Clair, pluie/neige, neige

Type daccident Un seul vhicule, carrefour