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Chassé-croisé des vacances d'été : voici comment se forment les bouchons sur la route

Ce sera la journée la plus difficile de l'été sur les grands axes routiers. Le samedi 3 août 2019, jour de chassé-croisé des vacances, a été classé "noir" par Bison Futé, qui affirme même que ce sera "la journée la plus difficile de l'été sur l'ensemble des grands axes."  Pour espérer échapper au moins en partie aux embouteillages, certains automobilistes vont devoir se lever tôt. Bison futé conseille de travers l'Ile-de-France avant 5 heures du matin ou après 13 heures. Ailleurs en France, il est conseillé de ne pas quitter ou rejoindre une métropole entre... 9h et 19h.

⚫Samedi sera classé noir sur l’ensemble du pays. Différez vos départs si vous le pouvez et n’oubliez pas de consulter les prévisions détaillées #BisonFuté ➡️ https://t.co/wBWlzvruMj pic.twitter.com/5za9IZzvsz

— Sécurité routière (@RoutePlusSure) July 31, 2019

Mais comment les bouchons se forment-ils ? Accident sur la route, travaux sur les voies, bien des perturbations peuvent entraîner la fermeture d'une des voies. Avec un grand nombre de voitures sur l'asphalte, c'est l'embouteillage assuré. Parfois, lorsque le trafic est dense, le bouchon survient d'un coup, même sans élément déclencheur. Suffit-il qu'un grand nombre de voitures se trouvent au même endroit et au même moment pour que "ça coince" ? En réalité, la formation des bouchons tient à une seule règle selon les travaux très sérieux de la Deutsche Physikallische Gesellschaft. 

Lorsque l'une des voies de l'autoroute est condamnée, on constate un effet "goulot" : cet étranglement oblige les voitures à ralentir pour se laisser passer les unes les autres. Et cela crée un bouchon. Nul besoin qu'un imprévu ne condamne une voie pour créer cet effet goulot. Il peut aussi être provoqué par une voiture plus lente, qui ralentit sa voie. Dans ce cas là, "ce n'est que le phénomène de goulot qui déclenche le bouchon et non sa cause. L'émergence des embouteillages est un phénomène collectif, issus de déséquilibres dans un système. Rien qu'une petite fluctuation dans la vitesse entraîne les bouchons lorsque le nombre de véhicules est trop important."

Les scientifiques considèrent les voitures comme des petites particules qui se déplacent dans un système. Au moindre déséquilibre, les effets se font sentir sur la circulation. "Imaginez un système composé d'une large route. Quand un nombre important de véhicules, au-delà de la capacité de cette route, s'insère successivement sur la route, la densité dépasse une valeur critique et la libre circulation des véhicules devient instable. Il n'est pas nécessaire qu'un obstacle ou qu'une situation de goulot se présente pour que le bouchon ait lieu", conclut l'étude.

Difficile de revenir à la normale

Cette étude vient confirmer de précédents travaux, eux aussi réalisés en Allemagne en 1997 et publiée dans le journal Physical Review Letters. Deux chercheurs de l'industrie allemande ont identifié trois états du trafic. Un état fluide ; un état synchronisé où les voitures avancent sans problème mais ne peuvent pas changer de file et un état de blocage. Eux aussi ont établi que lorsque le nombre de voitures dépasse un certain seuil, la moindre perturbation provoque immédiatement un changement sur la circulation. Soit l'état fluide passe à l'état synchronisé mais sans dépassement, soit carrément à l'embouteillage. Mauvaise nouvelle, quand les voitures sont passées à l'état dit "synchronisé", elles peuvent rester ainsi de nombreuses heures avant que la circulation ne s'améliore, même si le flux de voitures diminue. Pour pouvoir reprendre une conduite fluide, le traffic doit devenir inférieur à 50% du trafic initial, avant même le changement de phase. 

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Pour modéliser ce mécanisme, des chercheurs de l'université de Nagoya au Japon ont créé une simulation à taille humaine en 2008 (visible dans la video ci-dessus). Ils ont ordonné à 22 automobilistes de conduire à la même vitesse, 27 km/h, et de toujours garder la même distance entre les voitures. Malgré ces instructions, des bouchons se sont formés. Il suffit que l'une des voitures freine très légèrement, que celle de derrière freine également juste un peu pour former une vague de blocage qui conduira aux embouteillages. "Il suffit de toutes petites perturbations sur la route, comme une irrégularité sur le bitume ou un moment d'inattention du chauffeur pour qu'une vague de traffic se forme", explique le mathématicien Benjamin Seibold de la Temple University au magazine Vox.

Pour comprendre le mécanisme, le chercheur allemand Martin Treiber de l'Institute for traffic econometrics, modelling and statistics a même mis au point un simulateur de bouchons. Bretelle d'autoroute, circuit fermé, rond-point ou route avec des travaux, l'internaute peut modifier dans chacun de ces environnements le nombre de voitures, de camions, la limite de vitesse, ainsi que le comportement des automobilistes comme leur accélération et la distance qu'ils laissent entre les voitures.  

Du coup, que faire ?

Une fois coincé dans les bouchons, c'est inévitable, on a toujours l'impression que la voiture dans laquelle on patiente se trouve toujours sur la voie qui avance le moins vite. Une impression qui nous donne envie de passer de droite à gauche dans la file, au gré des espaces qui se présentent à nous. En réalité, aucune file n'avance plus vite qu'une autre. Elles vont toutes progressivement au même rythme, selon les travaux de Donald Redelmeier (université de Toronto) et Robert Tibshirani (université Stanford, en Californie) publiés dans la revue Nature en 1999. A certains moments, une file accélère pendant qu'une autre ralentit. Les deux chercheurs expliquent qu'à "15 km/h, un conducteur passe 46 secondes à être dépassé et dépasse pendant 33 secondes." On voit donc très longtemps une voiture qui nous a doublé. Alors que quand on double une voiture, on ne la voit que brièvement. Céder et se mettre à doubler les voitures donnerait un sentiment de satisfaction. Mais en réalité, cela ne fait qu'empirer les choses.

"Si les gens anticipent un traffic plus dense devant eux et lèvent le pied de l'accélérateur plus tôt afin de laisser de l'espace devant eux - au lieu d'attendre le dernier moment pour freiner, cela peut restreindre la création de bouchons", conseille le mathématicien Benjamin Seibold. Laisser de la place devant et derrière soit permettrait aussi de limiter les dégâts. S'il est déjà trop tard, il ne reste plus qu'à prendre son mal en patience et consulter les prévisions de Bison Futé.

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