Schlüsselwörter
(Englisch)
|
Performance of pavements, weather conditions, extreme temperatures, temperature variations
|
Schlüsselwörter
(Französisch)
|
Performances des revêtements, conditions météorologiques, températures extrêmes, variations des températures
|
Kurzbeschreibung
(Englisch)
|
The project will be carried out within the framework of the COST TU0702 Action - Real-time monitoring, surveillance and control of road networks under adverse weather conditions. The associated COST project will bring the required elements concerning the meteorological aspects of this research project, i.e. analysis of potential impacts of global climate change on current weather conditions (evaluation of change of meteorological parameters (intensity, frequency)).
Thereafter, a detailed assessment of the impact of these extreme weather conditions on the performances of pavements will be carried out in this FEDRO project. The following characteristics will be analyzed: rutting, fatigue, tensile strength, etc.
This project will address problems related to temperature. Indeed, global warming will have a direct impact on the performance of pavements in a near future. The upward shift in the average temperature over a year, the increase of variations (daily, seasonal, etc.), etc. will have considerable impacts on pavement performances.
A performance-model for pavement performances under extreme conditions will be developed, calibrated and validated through laboratory testing (rutting, fatigue) and real-scale testing (thermal cycles - use of existing pavement structures in “halle fosse”). This model will thereafter be adapted to other types of pavements in order to work out a pavement-typology and to make recommendations on their use. The results will then be used for the development of a risk-analysis tool.
In the framework of the COST project, the results will then be used to develop a decision-aid model for pavement choice for given geographical locations. With help of partners from the meteorology domain, risk areas could be detected for Switzerland and recommendations could be formulated
|
Kurzbeschreibung
(Französisch)
|
Le projet se réalisera dans le cadre de l’action COST TU0702 – Real-time monitoring, surveillance and control of road networks under adverse weather conditions. Le projet COST associé apportera les éléments nécessaires concernant les aspects météorologiques de ce projet de recherche, c.-à-d. l’analyse des impacts potentiels du changement climatique global sur les conditions météorologiques actuelles (évaluation du changement des paramètres météorologiques (intensité, fréquence)).
Par la suite, une évaluation détaillée de l'impact de ces conditions météorologiques extrêmes sur les performances des revêtements sera effectuée dans ce projet OFROU. Les caractéristiques suivantes seront analysées : orniérage, fatigue, traction, etc.
Ce projet s’intéressera aux problèmes liés aux températures. En effet, le réchauffement global aura des conséquences directes sur les performances des revêtements dans un futur proche. Le décalage vers le haut de la température moyenne sur une année, l’accentuation des variations (journalières, saisonnières, etc.) des températures, etc. auront des conséquences considérables sur les performances des chaussées.
Grâce à des tests en laboratoire (orniérage, fatigue) et des tests en grandeur réelle (cycles thermiques – utilisation de structures de chaussée existantes à la halle fosse) permettant de quantifier les performances des revêtements, un modèle de comportement sous conditions extrêmes pourra être élaboré, calibré et validé. De même, ce modèle sera par la suite adapté à d’autres types de revêtements afin d’élaborer une typologie des revêtements et d’apporter des recommandations sur leur emploi. Les résultats seront par la suite utilisés pour la mise au point d’un outil d’analyse de risque.
Dans le cadre du projet COST, les résultats seront ensuite employés pour l’élaboration d’un modèle d'aide à la décision concernant le choix du type de revêtement pour des conditions géographiques données. Avec l’aide de partenaires du domaine de la météorologie, des zones à risque pourront être détectées pour la Suisse et des recommandations pourront être formulées.
|
Projektbeschreibung
(Englisch)
|
The project will be carried out within the framework of the COST TU0702 Action - Real-time monitoring, surveillance and control of road networks under adverse weather conditions. The associated COST project will bring the required elements concerning the meteorological aspects of this research project, i.e. analysis of potential impacts of global climate change on current weather conditions (evaluation of change of meteorological parameters (intensity, frequency)).
Thereafter, a detailed assessment of the impact of these extreme weather conditions on the performances of pavements will be carried out in this FEDRO project. The following characteristics will be analyzed: rutting, fatigue, tensile strength, etc.
This project will address problems related to temperature. Indeed, global warming will have a direct impact on the performance of pavements in a near future. The upward shift in the average temperature over a year, the increase of variations (daily, seasonal, etc.), etc. will have considerable impacts on pavement performances.
A performance-model for pavement performances under extreme conditions will be developed, calibrated and validated through laboratory testing (rutting, fatigue) and real-scale testing (thermal cycles - use of existing pavement structures in “halle fosse”). This model will thereafter be adapted to other types of pavements in order to work out a pavement-typology and to make recommendations on their use. The results will then be used for the development of a risk-analysis tool. In the framework of the COST project, the results will then be used to develop a decision-aid model for pavement choice for given geographical locations. With help of partners from the meteorology domain, risk areas could be detected for Switzerland and recommendations could be formulated.
|
Projektbeschreibung
(Französisch)
|
Le groupe de projet se déroulera en trois étapes principales. Le projet OFROU s’intéressera à la deuxième étape.
1ère étape : Analyse des conditions météorologiques extrêmes et définition des situations de risque
Cette étape sera abordée dans le cadre du projet de recherche COST TU0702 – Impact of adverse weather conditions on pavement – Risk-analysis and pavement choice considering global climate change.
- Impacts potentiels du changement climatique global sur les conditions météorologiques dangereuses : Analyse du phénomène de changement climatique global et de son impact sur les conditions météorologiques actuelles au niveau de la Suisse afin d’identifier et de quantifier (fréquence, intensité) les conditions climatiques extrêmes à intégrer dans la suite du projet.
- Définition des situations de risque : Analyse des conditions météorologiques les plus dangereuses pour les usagers de la route (p.ex. température élevées, variations des températures autour de 0°C,…), ainsi que les types de revêtement à risque.
? définition des situations de risque.
? choix des revêtements à tester dans la deuxième étape.
- Caractéristiques de chaussée liées aux situations de risque: Analyse des caractéristiques de chaussée pouvant être liées aux situations de risque et évaluation des moyens de mesure de ces caractéristiques. Il s’agit de caractéristiques de risque décrivant la détérioration des performances fonctionnelles et mécanique d’un revêtement dans des conditions météorologiques extrêmes (p.ex. orniérage, fatigue,…).
2ème étape : Impact des conditions météorologiques extrêmes sur le revête-ment – Analyse des performances pour le cas du changement de températures
- Evaluation de l’impact des situations de risque sur le revêtement : Evaluation, basée sur des essais en laboratoire et en grandeur réelle (simulateur de trafic), de l’impact des situations de risque (selon étape 1) sur les performances des revêtements. Il s’agit d’analyser les performances de plusieurs types de revêtements (selon étape 1) lors de plusieurs situations dangereuses : températures très élevées et avec des variations journalières plus marquées, variations rapides et répétées des températures autour de 0°C, etc. Les caractéristiques de chaussée liées aux situations de risque (selon étape 1) seront évaluées.
Le simulateur de trafic du LAVOC permet d’évaluer les situations de risque grâce à l’utilisation d’une enceinte climatique. Ainsi, des conditions extrêmes peuvent être appliqués aux revêtements, telles que des températures extrêmes, des chutes rapides de température, des cycles gel-dégel, etc.
- Modèle de comportement : Mise au point d’un modèle de comportement des revêtements face à des conditions météorologiques extrêmes. Ce modèle, basé sur les essais réalisés en laboratoire et en grandeur réelle, permet de modéliser le comportement de différents types de revêtements par rapport aux changements de températures (températures extrêmes, etc.). Les résultats des essais seront utilisés pour élaborer, calibrer et valider le modèle et pour le transposer à d’autres types de revêtements.
- Niveaux de performance et analyse de risque : Définition des critères d’acceptation pour les caractéristiques de performance des revêtements afin de juger du risque d’un revêtement (définition de niveaux de performance). Evaluation de ces caractéristiques à l’aide du modèle de comportement afin d’élaborer une typologie des revêtements. Mise au point d’outil d’analyse de risque pour faire des recommandations sur les types de revêtements à recommander/déconseiller selon les conditions météorologiques rencontrées.
3ème étape : Modèle d'aide à la décision pour le choix du revêtement
Cette étape sera abordée dans le cadre du projet de recherche COST TU0702 – Impact of adverse weather conditions on pavement – Risk-analysis and pavement choice considering global climate change.
- Impact du changement climatique global sur une situation géographique – évolution du climat : En collaboration avec des experts du domaine de la météorologie, utilisation d’un modèle météorologique pour analyser l’impact à long terme du changement climatique global sur les conditions météorologiques dans différentes régions ou zones de la Suisse.
Modèle d’aide à la décision pour le choix du revêtement : Elaboration d’un modèle d’aide à la décision pour le choix du revêtement, basé sur la combinaison du modèle de comportement et du modèle météorologique. Ainsi des recommandations pour le choix du revêtement le plus sûr pourront être proposées pour différentes régions de la Suisse, tout en intégrant l’aspect long terme (évolution du climat). Une typologie pourra aussi être déterminée : cartes où certains types de revêtements devraient être évités ou au contraire recommandés. Ce point laisse la porte ouverte pour l’élaboration de critères et de directives concernant la conception générale des chaussées.
|
Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser
(Französisch)
|
Le projet peut être lié à plusieurs points forts du DETEC. Les recommandations et les lignes directrices élaborées dans ce projet aideront les administrations suisses à parvenir à un niveau de sécurité routière plus élevé et à intégrer de nouveaux aspects, tels que le changement climatique global, dans leurs objectifs à long terme.
Le projet fournira des bénéfices importants pour la conception routière à travers le développement d’outils d’aide à la décision pour le choix du revêtement en présence de conditions météorologiques extrêmes actuelles et futures.
Des recherches ultérieures dans la continuité du cadre de ce projet pourraient aboutir à la mise au point d’un outil d’aide à la décision plus complète faisant intervenir d’autres conditions météorologiques extrêmes (précipitation, ...).
Les essais en laboratoire et en grandeur réelle pourront être analysés pour juger de leur pertinence pour des essais à conditions extrêmes. Certaines recommandations concernant l’adaptation de la méthodologie des essais pourraient être formulées. L’intégration de différents participants sur le plan national et international contribuera à atteindre les objectifs fixés dans les meilleures conditions possibles. L'interaction entre les universités, les industries et les administrations participant à l’action COST sera un atout principal et permettra de renforcer la position de la Suisse dans les activités de recherche européennes.
|
Methoden
(Französisch)
|
La méthodologie employée se divise en plusieurs parties :
- Recherche bibliographique : Consultation de projets en rapport avec le sujet proposé. Recherche bibliographique sur les conditions météorologiques et le changement climatique global. Consultation et analyse de données d’accidents en Suisse. Ce point sera traité dans le cadre du projet COST.
- Contacts avec des experts : Contacts avec des experts des domaines de météorologie, modélisation des effets climatiques, etc. Ce point sera traité dans le cadre du projet COST.
- Essais en laboratoire et en grandeur réelle : Essais en laboratoire sur l’impact de conditions météorologiques extrêmes sur les caractéristiques de risque déterminées. Essais en grandeur réelle avec un simulateur à trafic lourd (avec possibilité d’utilisation d’une enceinte climatique).
- Modélisation : Elaboration d’un modèle de comportement des performances des revêtements par rapport à des conditions météorologiques extrêmes. Mise au point d’un outil d’analyse de risque basé sur des niveaux de performance déterminés.
- Modélisation : Modélisation des impacts météorologiques extrêmes sur les revêtements afin d’aboutir à un modèle d’aide à la décision pour le choix du revêtement. Les résultats des essais sont utilisés pour la calibration et la validation des modèles. Contacts à travers l’action COST TU0702 : Contacts et échanges de connaissances avec des équipes de recherche européennes. Participation à des séminaires, conférences, ateliers, etc. Mise en place d’un réseau paneuropéen d’échange d’information et de connaissances
|
Spezielle Geräte und Installationen
(Französisch)
|
Le LAVOC est équipé avec les engins et installations particuliers prévus pour ce projet :
- Laboratoire : Laboratoire d’essai sur matériaux routiers complètement équipé (matériel et personnel). Halle fosse : Simulateur de trafic lourd permettant l’adaptation des conditions météorologiques pour les essais en grandeur réelle grâce à l’utilisation d’une enceinte climatique
|
Allgemeiner Stand der Forschung
(Französisch)
|
Dans le domaine de l’impact des conditions météorologiques sur le réseau routier, le LAVOC occupe une position de leader en Suisse. Plusieurs projets liés à la présente proposition, et à l’action TU0702 du COST correspondante, ont été accomplis ou sont encore en cours de réalisation (voir Bibliographie [1] à [7]). Il convient tout particulièrement de mentionner les travaux réalisés sur la sécurité routière à travers des recherches européennes et nationales (voir Bibliographie [1], [2], [4], [7]), ainsi que les travaux sur le comportement hivernal des chaussées (voir Bibliographie [3], [6]). Le présent projet s’intéresse uniquement à l’interaction climat-chaussée, les aspects usagers sont traités dans un deuxième projet COST de l’action TU0702 (voir Bibliographie [7]).
Au niveau européen, peu de projets liés à l’impact des conditions météorologiques extrêmes sur le réseau routier sont actuellement en cours, et ceci malgré le fait que ce problème est primordial pour plusieurs aspects du trafic, tel que la sécurité routière ou la conception des chaussées. Le phénomène de changement climatique global est encore moins traité dans les projets routiers existants.
Dans certains pays des projets sur l’impact des conditions météorologiques générales sur le réseau routier sont au stade de faisabilité, et seulement quelques systèmes de gestion du trafic prennent en compte ces phénomènes. Parmi ces quelques projets et systèmes opérationnels on peut mentionner :
- Road Condition Model System (RCMS) : Système danois contrôlé par le “Danish Road Directorate”.
- Slippery Road System Information (SRIS) : Système suédois en cours de développement dans le cadre du programme de recherche national en transport R&D (IVSS).
- Vorhersage von Staugefährdung aufgrund von Event und Wetterauswirkungen (VorEWa) : Projet autrichien qui traite de la prévision du trafic en présence de conditions météorologiques spéciales.
- Projet météorologique de VARO : Projet finlandais qui traite de l’élaboration d’un modèle météorologique pour la route.
- Sustainability effects of traffic management (DWTC-CP/40) : Projet belge sur les systèmes de gestion du trafic.
- SARI IRCAD : Projet français soutenu par le Ministère des Transports (DRAST) qui traite de la problématique des routes glissantes.
D’un point de vue des projets de l’UE, on peut mentionner le projet achevé "Intelligent Road (INTRO)" du FEHRL-FP6 qui traite partiellement de l’impact des conditions météorologiques sur les infrastructures routières. Il existe également des actions COST, dont la Suisse est l’un des principaux contributeurs, qui traitent partiellement de ce problème :
- COST 309 – Road Weather Conditions.
- COST 344 – Improvements to Snow and Ice Control on European Roads and Bridges.
- COST 353 – Winter Service Strategies for Increased European Road Safety.
- COST 727 – Measuring and forecasting atmospheric icing structures.
L'Association mondiale de la Route (AIPCR) a réalisé certains travaux liés à l'entretien hivernal, principalement à travers le TC 3.4, et a rédigé un "Snow and Ice Databook". Notons que des publications de normalisation du "Road Weather Information System (RWIS)" sont engagées au sein de la commission de normalisation CEN TC 337 WG 1 et WI 6. En Amérique du Nord, de nombreux départements de transports (DoT) ont leurs propres systèmes d’information des conditions routières et météorologiques (RWIS). Et un programme de recherche fédéral appelé "CLARUS initiative" a été lancée par le Département fédéral des transports (US DoT), dans le but d’élaborer un tel système à l’échelle nationale.
|
Projektziele
(Englisch)
|
This project is part of a group of projects whose main objective is the assessment of the impact of extreme weather events, due to climate change, on the performance of pavements. This evaluation will determine whether the current pavements are adapted to future weather conditions and in what specific cases (weather conditions, geographical location) some materials will be more recommended. The present sub-project FEDRO will focus on the practical aspect of this research, i.e. to develop a performance-model of pavements to extreme weather conditions for the specific case of temperature changes. Particular attention will be paid to problems related to high temperatures and fast variations in temperature.
|
Projektziele
(Französisch)
|
Ce projet fait partie d’un groupe de projets ayant comme objectif principal l’évaluation de l'impact des conditions météorologiques extrêmes, dues au changement climatique, sur les performances des revêtements. Cette évaluation permettra de vérifier si les revêtements actuels sont adaptés aux conditions météorologiques futures et dans quels cas spécifiques (conditions météorologies, situations géographiques) certains matériaux seront plus recommandables. Le sous-projet OFROU présent s’intéressera à l’aspect pratique de cette recherche, c.-à-d. à l’élaboration d’un modèle de comportement des revêtements aux conditions météorologiques extrêmes pour le cas spécifique des changements de température. Une attention toute particulière sera portée aux problèmes liés aux températures élevées et aux variations rapides de la température.
|
Forschungsplan
(Französisch)
|
Le projet complet comprend 3 étapes principales. Les étapes 1 et 3 seront réalisées dans le cadre du projet de recherche COST TU0702 – Impact of adverse weather conditions on pavement – Risk-analysis and pavement choice considering global climate change, alors que l’étape 2 sera réalisée dans le cadre du projet de recherche OFROU présent (en parenthèse : programme de travail) :
1.) Analyse des conditions météorologiques extrêmes et définition des situations de risque (mois 0 à 6)
1.1 Impacts potentiels du changement climatique global sur les conditions météorologiques dangereuses
1.2 Définition des situations de risque
1.3 Caractéristiques de chaussée liées aux situations de risque
2.) Impact des conditions météorologiques extrêmes sur le revêtement – Analyse des performances pour le cas du changement de températures (mois 7 à 21)
2.1 Evaluation de l’impact des situations de risque sur le revêtement
2.2 Modèle de comportement
2.3 Niveaux de performance et analyse de risque
3.) Modèle d'aide à la décision pour le choix du revêtement (mois 22 à 36)
3.1 Impact du changement climatique global sur une situation géographique – évolution du climat 3.2 Modèle d’aide à la décision pour le choix du revêtement
|
Umsetzung und Anwendungen
(Französisch)
|
L’outil d’analyse de risque pourra être utilisé pour faire des recommandations ou pour élaborer des lignes directrices concernant le choix d’un revêtement pour une situation géographique donnée. L’outil pourra aussi être utilisé pour décrire des situations à risque en procédant à une classification des chaussées actuelles.
L'emploi d'un modèle climatique permettra d'intégrer une analyse à long terme des conditions météorologiques. Le résultat pourra également se présenter sous forme de cartes indiquant quel type de chaussée sera le plus susceptible d’être utilisé dans une situation régionale donnée ou quel type devra être évité. Cet outil pourra conduire à une typologie globale des structures de chaussées. Les résultats pourront également être employés pour l’élaboration de critères et de directives pour la conception des chaussées.
Le modèle de comportement permettra de représenter l’impact de conditions météorologiques extrêmes sur les performances des revêtements. Ainsi il sera possible d’exporter ce modèle pour n’importe quel type de situations géographique à examiner.
L’adaptation des essais en laboratoire et en grandeur réelle par rapport aux conditions météorologiques extrêmes pourrait apporter des recommandations importantes aux laboratoires routières. Les outils développés dans ce projet pourront être utilisés à différentes étapes de la vie d'un réseau routier (conception, modélisation, entretien, …) et ils pourront être employés par des acteurs différents (ingénieur civil, exploitants de la route, …).
|
Berichtsnummer
(Deutsch)
|
1430
|
Berichtsnummer
(Englisch)
|
1430
|
Berichtsnummer
(Französisch)
|
1430
|
Literatur
(Französisch)
|
Bibliographie et recherches en cours – LAVOC :
[1] “Influence of Modern In-vehicle Information Systems on road Safety Requirements”, COST Action 352, en cours.
[2] “Fusion of safety indicator (FUSAIN)”, OFROU, n°2006/014, en cours.
[3] “Applicabilité de l'enrobé drainant sur les ouvrages d'art du réseau des routes nationales”, OFROU, n°2004/002, 2008.
[4] “Intelligent Roads (INTRO)”, EU FP6, 2008.
[5] “Infiltration des eaux de chaussées”, OFROU, n°2001/203, 2006.
[6] “Critères d'opportunité et de choix des installations automatiques de déverglaçage”, OFROU, n°2001/602, 2005.
[7] “Network vulnerability and traffic management strategies under adverse weather conditions“, COST Action TU0702, en cours.
Bibliographie et recherches en cours – Niveau national et international :
[8] BOUILLOUD L., “Modélisation des caractéristiques de surface d’une chaussée en condition hivernale en fonction des conditions météorologiques”, PhD thesis at Université de Toulouse III, 2008.
[9] Berner Fachhochschule Technik und Informatik (BFH-TI), “Forecasting expert system for road slipperiness”, OFROU, n°2008/002_OBF, en cours.
[10] COST Action 353, “Winter Service Strategies for Increased European Road Safety”, 2008.
[11] IVT/ETH Zürich, “Griffigkeit auf winterlichen Fahrbahnen“, OFROU, n°2007/012, en cours.
[12] LI Z., ZHANG Z., “A probabilistic and adaptive approach to modelling performance of pavement infrastructure”, Center for Transportation Research, University of Texas at Austin, 2007.
[13] LIECHTI O., “Strassenwettervorhersagen für Frost und Nebel“, OFROU, n°2006/601, en cours.
[14] MILLS B., ANDREY J., “Climate change and transportation: Potential interactions and impacts”, The Potential Impacts of Climate Change on Transportation – Conference, 2003.
[15] RUS AG, “To optimize traffic safety and traffic flow in the winter by using modern communication technology in highway operation”, OFROU, n°2003/601, en cours.
[16] SASS B.H., “A numerical forecasting system for the prediction of slippery roads”, Journal of Applied Meteorology, p.801-817, 1997.
[17] SHAO J., LISTER P.J., “An automated nowcasting model of road surface temperature and state for winter road maintenance”, Journal of Applied Meteorology, Volume 35, p.1352-1361, 1996.
[18] “Impacts et adaptation liés aux changements climatiques: perspective canadienne – Impacts sur l'infrastructure de transport“, Ressources Naturelles Canada, http://adaptation.rncan.gc.ca/perspective/transport_3_f.php, 2007. [19]"Potential impacts of climate change on U.S. transportation“, Transportation Research Board – Report 290, 2008.
|
