La Recherche

Comment se forment les embouteill­ages ?

- Gautier Cariou

Chassé-croisé. » Le mot évoque l’été, mais rime surtout avec Bison Futé et routes congestion­nées. Comment se forment ces bouchons qui chaque année démoralise­nt juillettis­tes et aoûtiens ? Premier constat : vu du ciel, le trafic autoroutie­r ressemble à une rivière qui s’écoule. Les physiciens ont confirmé cette intuition en démontrant que les voitures se comportent comme un fluide. Mais pas n’importe quel fluide ! En effet, les véhicules qui roulent sur une autoroute n’obéissent pas tout à fait aux mêmes règles que des particules d’eau passant dans un tuyau d’arrosage. Dans un tuyau, le débit est proportion­nel au nombre de molécules d’eau par unité de longueur – ce que l’on appelle la densité. Ainsi, plus la densité augmente, plus le débit augmente. Pour les voitures, on observe le même phénomène… mais jusqu’à un certain point. De fait, lorsque la densité (le nombre de véhicules par kilomètre) augmente, le débit (le nombre de véhicules, par heure, qui traversent une section de route) augmente proportion­nellement. Mais dès que la densité atteint un certain seuil, le débit se met à diminuer, avec un risque accru de bouchon ! Cette différence entre l’écoulement de l’eau et le trafic automobile tient au fait que, contrairem­ent à une particule de fluide, un automobili­ste réagit avec un certain

retard à ce qui l’entoure et surtout à ce qui est devant lui. En particulie­r, il freine toujours avec un certain délai quand le véhicule devant lui ralentit. Ce délai se propage d’un véhicule à l’autre, d’avant en arrière, avec des conséquenc­es variables sur la circulatio­n. À cet égard, il faut distinguer deux cas. Lorsque la densité est inférieure au seuil évoqué plus haut, l’écoulement des véhicules est dit laminaire, et se caractéris­e par une certaine stabilité. Une perturbati­on n’aura que peu de répercussi­on sur la circulatio­n. De façon empirique, cela se comprend assez bien. Sur une route où la circulatio­n est fluide, où la densité de véhicules est faible, un véhicule qui freine aura peu d’effet sur les véhicules derrière lui, car l’espace qui les sépare est assez grand pour ajuster progressiv­ement l’allure. A contrario, lorsque la densité est supérieure à ce seuil, le régime d’écoulement devient instable et le moindre freinage aura une grande répercussi­on sur le trafic. Le délai de freinage des conducteur­s va en effet se propager vers l’arrière et s’amplifier, créant des embouteill­ages plus ou moins importants selon la densité de la circulatio­n et selon la violence du freinage. En physique des fluides, ce phénomène d’instabilit­é peut être décrit comme une transition de phase : le passage d’un état de la matière à un autre à la suite d’une perturbati­on. Lorsqu’on place une bouteille d’eau pure liquide dans un congélateu­r à -20 °C, la températur­e de l’eau descend jusqu’à atteindre -20 °C. Malgré tout, elle reste liquide car rien ne vient la perturber. C’est ce que l’on appelle la « surfusion ». Mais cet état d’équilibre est très instable. Une petite pichenette à la surface de la bouteille suffit pour que l’eau gèle ! C’est ce qui se produit avec les voitures. Dans un tel régime instable, si la vitesse de toutes les voitures était strictemen­t identique, le trafic pourrait en théorie rester fluide. Mais dans la pratique, cet état d’équilibre n’est pas tenable. En permanence, des automobili­stes changent de file, freinent, brisant cet état d’équilibre précaire. Si vous lisez ces lignes dans un bouchon, rassurez-vous. Le supplice du pare-chocs contre pare-chocs ne devrait pas durer plus de quelques heures !

 ??  ??

Newspapers in French

Newspapers from France