Développement d’un système d’aide à la décision dédié à la gestion de l’entretien d’un réseau routier non revêtu

Mise en contexte du projet

Les routes locales, les chemins principaux et les routes d’accès aux ressources constituent une proportion importante du réseau routier canadien. Au Québec, cela représente environ 170 000 kilomètres de routes, soit environ 90 % de tous les réseaux provinciaux, municipaux et privés. À cause, entre autres, du peu de circulation et de l’éloignement de la majorité de ces routes, le pavage de ces dernières est une tâche ardue, dispendieuse et très certainement peu réaliste. Les routes dont la surface de roulement est constituée de matériaux granulaires, appelées chaussées non revêtues, apparaissent comme la meilleure solution. Toutefois, devant la place sans cesse grandissante qu’occupe la sécurité dans les transports, le contrôle de la stabilisation des routes non revêtues et de la poussière engendrée par la circulation des véhicules est devenu nécessaire. En effet, la poussière engendre de nombreux problèmes comme une réduction de la visibilité, l’inhalation de particules de toutes sortes et la perte de matériaux granulaires entraînant inévitablement des coûts supplémentaires. Il est également primordial que les produits utilisés soient sans risque pour l’environnement. Dans ce contexte, le développement d’un système d’aide à la décision (SAD) pour la gestion de l’entretien de ce type de routes est devenu nécessaire; ce système doit proposer des solutions pratiques tout en tenant compte de dimensions environnementale, santé et sécurité, opérationnelle et économique.

Les méthodes multicritères permettent la prise en compte de différents points de vue. Ces différents points de vue s’expriment par l’importance accordée par le décideur aux critères de jugement considérés, qui peuvent être de nature environnementale, opérationnelle, économique ou ayant trait à la santé et à la sécurité. Ces critères permettent donc d’encadrer le décideur dans son processus de décision en l’aidant à clarifier l’argumentation de ses préférences. Toutefois, les critères doivent être acceptés par tous les intervenants du processus d’aide à la décision. De plus, les critères doivent être suffisamment clairs et familiers afin que les différents acteurs acceptent de discuter et de raisonner sur la base selon laquelle les critères ont été définis.

Considérant que différents utilisateurs comme les compagnies forestières, les villégiateurs, les chasseurs et les pêcheurs, les adeptes de la récréation en plein air et les employés du gouvernement se partagent l’utilisation des routes non revêtues, la gestion de l’entretien de ce type de route doit nécessairement prendre en compte plusieurs critères. L’analyse multicritère est donc adaptée à la gestion de l’entretien d’une route non revêtue.

Objectif

L’objectif des travaux de recherche présentés est donc d’élaborer un système d’aide à la décision pour l’entretien d’un réseau routier non revêtu permettant aux gestionnaires de réhabiliter et d’entretenir leur réseau routier non revêtu en fonction d’objectifs précis et déterminés.

Système d’aide à la décision

Le système d’aide à la décision est composé principalement d’un algorithme et d’une analyse multicritère. C’est un système complet, mais flexible. La figure 1 présente un schéma du système d’aide à la décision. (Voir page 37)

L’algorithme

L’algorithme permet de déterminer le taux de pose optimal pour chacun des produits du système d’aide à la décision en fonction du contexte de la route. Les principales caractéristiques du réseau routier qui permettent de déterminer le contexte de la route sont la minéralogie, la granulométrie, le climat, le type de sollicitations mécaniques et le type de section de route à traiter. Une étude approfondie des travaux expérimentaux antérieurs3-4-5-6-7-8 permet de proposer des taux de pose optimaux pour chacun des produits pour la stabilisation ou le traitement par abat-poussière en fonction des caractéristiques de la route.

De plus, dans le cadre du projet CARRLo5, un programme expérimental d’envergure en laboratoire comprenant des essais de module réversible modifié, de capacité portante, de compression non confinée et de cisaillement direct a été réalisé afin de comprendre et de pouvoir ensuite prendre en compte l’influence de la granulométrie et de la minéralogie sur le comportement d’un matériau granulaire stabilisé ou traité à l’aide d’abatpoussière3- 4. Le but de ces travaux était d’être en mesure de proposer des familles de produits stabilisants et d’abat-poussière dans un contexte minéralogique et granulométrique précis et en fonction d’objectifs déterminés.

Les résultats de ces travaux de laboratoire ont déjà été longuement étudiés10. Ces derniers montrent une réelle influence de la granulométrie et de la minéralogie sur le comportement d’un matériau granulaire stabilisé ou traité à l’aide d’abat-poussière. De plus, grâce à l’analyse complète des travaux expérimentaux réalisés, des taux de pose optimaux peuvent être suggérés pour chacune des familles de produits stabilisants ou d’abatpoussière en fonction de la granulométrie et de la minéralogie afin de maximiser le comportement du matériau granulaire stabilisé ou traité à l’aide d’abat-poussière.

La figure 2 montre un exemple de l’interface de l’algorithme qui permet de déterminer pour chacun des produits le taux de pose optimal en fonction du contexte de la route.

L’analyse multicritère

Lorsque le taux de pose pour chacun des produits a été déterminé, une solution pour l’entretien d’un réseau routier non revêtu doit être choisie. L’analyse multicritère permettra de faire le choix du produit abat-poussière ou stabilisant qui répond le mieux aux objectifs du gestionnaire. De la même manière qu’à l’étape précédente, il est important que chaque critère soit clairement défini afin d’éviter toute confusion. Les critères permettent de ranger les différentes solutions en catégories. Chaque produit accompagné de son taux de pose optimal préalablement déterminé est donc rangé en fonction des besoins du gestionnaire qui peuvent être de nature environnementale, opérationnelle et économique, ou tenant compte de la santé et de la sécurité. Ainsi, les solutions sont évaluées en fonction d’un ou de plusieurs critères, selon les besoins et les objectifs du gestionnaire. Les critères appartenant aux différentes catégories sont montrés dans le tableau 1.

De plus, en fonction des différents critères permettant d’évaluer la performance des produits, la méthode multicritère ELECTRE Tri-C permettra de ranger les différentes solutions pour l’entretien d’un réseau routier non revêtu en fonction des objectifs du gestionnaire. Chaque solution pour l’entretien sera associée à une catégorie où les échelles de performance vont d’excellent à médiocre. La réalisation de plusieurs programmes expérimentaux de terrain3-9-10 a permis de récolter les résultats afin d’évaluer la performance des traitements à l’aide de produits abatpoussière et stabilisants d’un point de vue environnemental, santé et sécurité, opérationnel et économique.

Conclusion

Les travaux de recherche présentés faciliteront le travail des gestionnaires de réseaux routiers non revêtus en les aidant à gérer de façon rigoureuse l’entretien de leur réseau routier tout en respectant leurs besoins. Le caractère novateur de ce projet réside dans la personnalisation des solutions en fonction des différents types d’utilisateurs de réseaux routiers et des besoins et des objectifs des gestionnaires de ces réseaux.

Le système d’aide à la décision est développé pour être utilisé au Québec. Face à la rigueur du climat nordique, le défi de l’entretien d’une route non revêtue n’est pas seulement de contrôler la poussière, mais aussi de la stabiliser en trouvant des produits efficaces dans un contexte de gel et de dégel. Dans un contexte durable, il est également primordial que les produits utilisés soient sans risque pour l’environnement. Le système d’aide à la décision pour la gestion de l’entretien de réseaux routiers non revêtus municipaux développé tient compte de ces caractéristiques et est donc un outil pour la gestion de l’entretien adapté au contexte québécois. Le système est d’ailleurs validé par des essais sur le terrain dans la MRC de la Mauricie et dans la municipalité de Bromont.

Le système d’aide à la décision est flexible et peut très bien être également utilisé internationalement. En effet, l’une des particularités du système est qu’il fournit des solutions pour l’entretien d’un réseau routier en fonction des besoins du gestionnaire. Si les besoins du gestionnaire changent, le système s’adapte et fournit des solutions qui répondent à ses besoins. La gestion durable de l’entretien des réseaux routiers non revêtus telle qu’elle est présentée dans cet article ouvre donc la voie à une façon novatrice et rigoureuse de penser et de gérer ce type de réseaux routiers en fonction des besoins et des objectifs de chacun de ses gestionnaires.

Bibliographie

1. Beaulieu, L. (2011). Influence de la granulométrie et de la minéralogie sur le comportement d’un matériau granulaire stabilisé ou traité à l’aide d’abat-poussière, mémoire de maîtrise, Université Laval, Québec.
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3. Monlux, S., R. Mitchell, M. (2006). Surface Aggregate Stabilization with Chloride Materials, U.S. Departement of Agriculture, Forest service, National Technology and Development Program, 0677 1805-STDTC, 7700- Transportation Management, Washington.
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7. Pierre, P., Bilodeau, J.P., Légère, G. (2008) Laboratory characterization and influence of mineralogy on the performance of treated and untreated granular materials used as surface pavements in unpaved roads, 7th International Symposium of Unbound Aggregates and Roads, Nottingham, UK, accepté.
8. Pierre, P., Bilodeau, J.P., Légère, G., and Doré, D. (2007) A Laboratory Study on the Relative Performance of Treated Granular Materials Used for Unpaved Road, Canadian Journal of Civil Engineering, Ottawa, Canada.
9. Pierre, P., Pelletier, L., Légère, G., Juneau, S., and Doré, D. (2007) Comparative laboratory study of shear behaviour of granular materials stabilized with dust reducing products, CSCE 2007 Annual General Meeting & Conference, Yellowknife, Northwest Territories, Canada.
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