Mesures prioritaires pour bus aux feux de circulation : défis, avantages et perspectives

Le contexte

Mandatée par la Société de transport de Montréal (STM) au sein du consortium Dessau/Tecsult/Trafix, la firme Dessau a collaboré au projet de mesures prioritaires pour bus (MPB) sur l’axe Saint-Michel à Montréal en fournissant l’expertise technique en systèmes de transport intelligents (STI) lors de l’élaboration du concept de fonctionnement, l’exécution de l’ingénierie de systèmes, le soutien à l’approvisionnement et l’implantation de la solution.

La mise en oeuvre du projet MPB sur l’axe Saint-Michel répond au Plan d’amélioration des services du transport en commun (PASTEC) de la STM et au Plan de transport de la Ville de Montréal. La volonté de la STM est de déployer des mesures prioritaires pour bus sur environ 25 axes, soit l’équivalent de plus de 240 km de voies privilégiant le transport collectif. Ces mesures comprennent des voies réservées et plus de 900 feux prioritaires aux carrefours. Dans le cadre de la Politique du transport collectif du gouvernement du Québec, la STM a proposé un plan d’action pour accroître l’achalandage du transport public de 8 % en cinq ans et la qualité de ses services. Ce plan est appuyé à 50 % par la Ville de Montréal et par le ministère des Transports du Québec.

L’axe Saint-Michel est l’un des plus importants de la STM en ce qui a trait à l’achalandage, avec une moyenne de 40 000 passagers par jour. Il constitue le premier axe complet du programme MPB et permet de réaliser un axe de démonstration sur lequel un système de détection pour bus en temps réel fut déployé. Cet axe, dans lequel s’intègre ce système, comprend également l’implantation de voies réservées, l’utilisation des nouveaux bus articulés et la création du circuit à arrêt limité 467-Express St-Michel. Ce nouveau circuit a été retenu pour effectuer les essais et les mesures de performance du système de feux prioritaires en temps réel. Il fut également choisi pour accueillir le projet pilote de mise en place d’un système d’affichage et d’annonce des arrêts dans l’autobus. Le tronçon de près de 10 km est situé entre le boulevard Gouin et la rue Rachel et concerne, dans les deux directions, une quarantaine d’intersections, dont plusieurs importantes, telles que Jarry, Jean-Talon, Bélanger, Beaubien, Rosemont, Saint-Joseph et Mont-Royal.

L’une des innovations principales sur cet axe est l’implantation d’un système de détection en temps réel permettant, à l’arrivée d’un autobus à une intersection, de modifier les phases des feux de circulation afin de donner la priorité au bus par l’activation d’un feu chandelle (barre blanche verticale) ou l’extension du feu vert.

Par l’exploitation de ce système, la STM vise à :

• Réduire les temps de déplacement des usagers sur l’axe et, par conséquent, améliorer le service et la satisfaction de la clientèle;
• Augmenter la performance du transport en commun afin de concurrencer l’automobile en milieu urbain et, par conséquent, accroître l’achalandage et le transfert modal vers le transport en commun.

Dans le cadre de l’axe de démonstration Saint-Michel, une approche par phases a été préconisée afin de cerner adéquatement les enjeux du projet et d’optimiser les ressources nécessaires à la mise en oeuvre.

• La phase 1 a permis d’évaluer la faisabilité technologique d’intégrer un système de mesures prioritaires pour bus dans les environnements de la STM et de la Ville de Montréal.
• La phase 2 visait la production et la validation d’un concept de fonctionnement respectant les exigences de la STM et de la Ville de Montréal, établissant ainsi une base de référence commune sur les objectifs et l’implantation de la solution future.
• La phase 3 comprenait l’ingénierie de système, l’approvisionnement, l’intégration et le déploiement de la solution sur 40 intersections et pour 50 autobus articulés.

Le système

Le système fonctionne de façon automatisée et autonome. Il est distribué et composé d’équipements situés dans les bus et installés aux intersections. Le système évalue la position géographique de l’autobus par GPS et envoie une demande de mesures prioritaires, grâce à un signal radio, quand celui-ci se trouve dans une zone prédéterminée. Un récepteur fixe à l’intersection reçoit cette demande et la transmet au contrôleur de feux.

Une fois la demande de mesure prioritaire reçue, le contrôleur applique la mesure adéquate selon l’état du cycle des feux de l’intersection (feu chandelle ou extension du feu vert). Les mesures peuvent être appliquées dans les deux sens de la circulation, mais non simultanément pour éviter la situation potentielle d’un virage à gauche non protégé. L’application dite « intelligente » de mesures prioritaires pour bus permet de prioriser le passage de l’autobus à l’intersection, tout en minimisant l’impact sur la circulation automobile par une gestion adaptée et en temps réel des phases des feux de circulation.

Ce système est constitué de quatre sous-systèmes :

• La détection et la demande de priorité : gèrent la localisation de l’autobus et effectuent la demande de priorité selon les paramètres déterminés;
• La communication : transmet les demandes de priorisation et d’acquittement au sous-système de contrôle de feux de signalisation;
• Le contrôle de feux de signalisation : reçoit les demandes de priorisation et d’acquittement et les transfère au contrôleur afin que la mesure appropriée soit appliquée ou qu’un retour au cycle normal soit effectué;
• Les données d’exploitation : transfèrent et traitent les données d’exploitation afin d’obtenir des statistiques d’exploitation et de permettre une optimisation du système. Ce transfert est réalisé grâce à l’infrastructure de communication et de sauvegarde aux garages de la STM, et par la télémétrie installée par la Ville de Montréal aux contrôleurs de feux de circulation.

Les défis relevés

L’un des défis importants surmontés dans le cadre du projet fut la démonstration de la faisabilité technique d’intégrer la solution dans les environnements complexes de la STM et de la Ville de Montréal. En effet, la solution devait s’intégrer à la fois dans les bus, le centre de transport de la STM ainsi que dans les contrôleurs de feux de circulation de la Ville de Montréal et des arrondissements concernés. Puisqu’une intégration technologique dans ces environnements n’avait que rarement été réalisée auparavant, cette étape s’est avérée cruciale pour la poursuite du projet. Afin d’y parvenir, un haut niveau de collaboration entre les spécialistes des parties prenantes fut nécessaire.

L’élaboration d’un concept de fonctionnement respectant les exigences et les contraintes de l’ensemble des parties prenantes fut aussi un défi important, qui s’est avéré un facteur-clé de succès du projet. En établissant ainsi les objectifs, les scénarios opérationnels et les indicateurs de performance attendus de la solution, la portée fonctionnelle et technique fut encadrée durant tout le projet.

Parmi les éléments décrits au concept de fonctionnement, l’application des mesures prioritaires en fonction des différents scénarios possibles s’est avérée un exercice essentiel afin d’arrimer les objectifs aux contraintes d’une telle implantation.

Sur le plan technique, les contrôleurs de feux de circulation, conçus selon la norme NEMA TS2, peuvent être configurés pour la préemption avec différents niveaux de criticité pour les trains et les véhicules d’urgence, mais cette norme ne concerne en aucun cas les mesures prioritaires pour bus. Les interfaces entre les équipements ont donc dû être ajustées afin d’intégrer l’application de mesures spécifiques pour les bus.

Enfin, l’intégration et l’implantation de la solution dans les environnements respectifs de la STM et de la Ville de Montréal furent des défis relevés en grande partie par l’implication et la compétence des spécialistes impliqués, le tout dans un souci de déployer une solution répondant aux spécifications techniques, dans le respect des contraintes et des meilleures pratiques.

Les avantages attendus

Les bénéfices attendus par l’application des mesures prioritaires pour bus seront vérifiés pendant les essais sur plusieurs mois, soit :

• Réduire le temps de parcours et les temps de déplacement de la clientèle de manière notable et, par conséquent, augmenter la satisfaction de la clientèle;
• Améliorer la performance du transport en commun sur cet axe;
• Augmenter l’achalandage et le transfert modal vers le transport en commun;
• Réduire les gaz à effet de serre émis par la régularisation des déplacements et la réduction du nombre de voitures sur la route;
• Optimiser l’utilisation des infrastructures publiques en matière de déplacement-personnes; c’est-à-dire un meilleur partage des voies de circulation selon une approche de déplacements- personnes au lieu de déplacementvéhicule. L’application de mesures intelligentes réduira également l’impact global sur la circulation, la mesure prioritaire étant appelée seulement lorsque l’autobus génère la demande. La forte intégration des systèmes réduit les besoins en équipements additionnels, ainsi que l’impact visuel.

Les leçons

Ce projet a permis aux parties prenantes de tirer des leçons qui pourront être mises à profit dans des projets semblables futurs. Entre autres :

• L’adhésion de toutes les parties prenantes à un concept de fonctionnement, aux objectifs et à laméthodologie facilite la réalisation du projet;
• Compte tenu de la complexité technique, des environnements multiples (STM, Ville de Montréal) et des risques associés, l’application rigoureuse de règles selon des principes d’ingénierie de systèmes assure un suivi des exigences et permet de réduire ces risques;
• La maîtrise simultanée de plusieurs disciplines d’ingénierie (systèmes à bord de véhicules, contrôleurs de feux de circulation, communication sans fil et de réseau d’entreprise, infrastructures municipales, etc.) et de leur contexte normatif respectif est essentielle à une telle réalisation.

Conclusion

Malgré les défis et la complexité de l’implantation d’un système de mesures prioritaires en temps réel pour bus sur l’axe Saint-Michel, les avantages de ce système de transport intelligent sont nombreux et justifient les efforts déployés. La STM prévoit poursuivre son développement sur l’ensemble de son réseau au cours des prochaines années pour les raisons suivantes :

• L’augmentation de la performance du transport en commun et de son utilisation;
• La réduction de notre dépendance envers l’automobile en milieu urbain;
• Une meilleure utilisation des infrastructures routières par un meilleur partage de celles-ci selon une approche de déplacements-personnes;
• L’augmentation de la qualité de vie et de la sécurité en milieu urbain;
• Et, enfin, la contribution à la promotion du développement durable et de la protection de l’environnement de façon concrète et durable.