OUTILS DE MODÉLISATION ET DE GESTION

OUTILS DE MODÉLISATION ET DE GESTION

Service des Orientations stratégiques

Composante de la direction de la Planification, la responsabilité du Service des Orientations Stratégiques (SOS) est d’établir des prévisions à moyen et à long termes en lien avec les axes de la conservation, de l’amélioration et du développement du réseau routier exploité par le Ministère. À cet effet, divers aspects des coûts aux usagers et à la collectivité sont déjà identifiés lors des procédures d’analyses technico-économiques réalisées par le SOS. Dans le cadre des analyses de scénarios, le SOS a recours, depuis peu, au système de gestion des infrastructures routières Highway Economic Requirement System, State Version(HERS-ST). Parmi les composantes de cet outil, un module d’évaluation inclut les coûts de fonctionnement des véhicules, ceux relatifs au temps de transport ainsi que l’évaluation économique de l’impact des émissions polluantes. Le paramétrage des modèles sous-jacents à ce module a été rendu nécessaire afin de permettre l’exploitation du HERS-ST.

Service des Chaussées

  Le Service des Chaussées (SC), qui est assimilé à la Direction du laboratoire des chaussées, répond à des charges relatives à l’axe conservation des chaussées exploitées par le Ministère. À l’instar du SOS, le SC dispose d’un système de gestion fournissant un soutien aux décisions dans le cadre de l’analyse des investissements en conservation des chaussées. Dans l’optique de poursuivre l’amélioration des procédures de gestion des projets de réfection, le SC a exprimé son intérêt à intégrer les coûts aux usagers aux analyses visant l’ordonnancement et l’analyse prioritaire des interventions.

  À cet effet, les fonctions de l’éventuelle modélisation des coûts aux usagers devront permettre la prise en charge de ces derniers de manière distinctive pour chaque segment. De plus, le modèle à développer devra être alimenté à partir des champs de données tels que présentés dans le Fichier Maître Réseau; c’est-à-dire le fichier au sein duquel les données sur le réseau, servant à alimenter le module d’analyse du système de gestion des chaussées, sont stockées et mises à jour sur une base régulière. Les axes de gestion, liés à l’amélioration et au développement du réseau, ne font pas partie du mandat de ce Service.

Taxes sur le carburant

   La quantification des taxes sur l’essence pour l’ensemble du Québec est basée sur une valeur moyenne calculée par le Service de l’analyse économique de Transports Canada (TC, 2006). Dans le cas du carburant diesel, la moyenne des niveaux de taxation pour les villes de Québec et Montréal a été utilisée. Or, une fois les taxes de ventes ajoutées, les valeurs distinctives des taxes provinciales et fédérales pour les deux types de carburant ont été déterminées. Le Tableau 14.3 présente ces valeurs qui ont été calculées à partir des moyennes utilisées pour les coûts économiques du carburant. Ces valeurs sont utilisées par HERS-ST version 4.0 dans la méthodologie de prévision de la demande en transport et d’élasticité du prix des déplacements.

La valeur de la TPS a été ajustée à la baisse en 2007. Par conséquent, les facteurs de pondération pour les taxes de ventes tels que requis par le HERS-ST ont été ajustés en fonction des prévisions faites par le gouvernement fédéral. Les valeurs proposées se traduisent par une baisse relative des taxes estimée à 2,9% pour l’essence et à 3,1% pour le carburant diesel.Bien que la possibilité d’autres baisses de taxes ait été abordée, la présente étude ne tient compte que de celle de 2007. De plus, la possibilité que le prélèvement aux pétrolières par le Gouvernement du Québec d’un montant de 1,5 cents par litre de carburant se convertisse par une augmentation du prix à la pompe ne justifie pas un ajustement des facteurs de pondération du niveau de taxation du litre de carburant.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 CONTEXTE
1.1Contexte
1.2Problématique
1.3Objectifs à l’origine de l’étude commandée par le MTQ
1.3.1Service des Orientations stratégiques
1.3.2Service des Chaussées
1.4Terminologie associée à l’évaluation des coûts aux usagers
CHAPITRE 2 REVUE DE LA LITTÉRATURE
2.1Contexte
2.2Système HERS-ST
2.2.1Rapport technique de 1982 (FHWA)
2.2.1.1Classes de véhicules
2.2.2Consommation de carburant
2.2.3Autres coûts d’exploitation des véhicules
2.3Système HDM-4
2.3.1Modèle pour la conception et l’entretien des routes (HDM-III)
2.3.1.1Étude réalisée au Kenya
2.3.1.2Étude réalisée dans les Caraïbes
2.3.1.3Étude réalisée au Brésil
2.3.1.4Étude Indienne
2.3.2Études ISOHDM
2.3.2.1Étude HTRS
CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE
3.1Compréhension de l’évaluation des coûts aux usagers
3.2Évaluation de la réalité québécoise
3.3Module d’évaluation des coûts aux usagers du HERS-ST
3.4Développement et intégration d’un modèle au GCH-6011
3.5Plan de travail général
CHAPITRE 4 OUTILS DE MODÉLISATION ET DE GESTION
4.1Système HERS-ST de la Federal Highway Administration
4.1.1Volet des coûts aux usagers et à la collectivité du HERS-ST
4.2Système HDM-4 de la Banque Mondiale
4.2.1Module des coûts aux usagers du HDM-4
4.3Le système GCH-6011 du MTQ
4.4Le modèle MOBILE 6 QC
4.5Autres outils
4.5.1Les autres programmes et feuilles de calculs Microsoft Excel
4.5.2Le modèle RED
CHAPITRE 5 MODÈLES DE DÉPLACEMENT
5.1Modèle de la vitesse HERS
5.1.1Vitesse en écoulement libre
5.1.2Vitesse effective moyenne
5.1.2.1Sections de routes en milieu urbain comportant des panneaux d’arrêt
5.1.2.2Sections de routes en milieu urbain comportant des feux de circulation
5.1.2.3Sections de routes en milieu urbain caractérisées par les deux types de dispositifs de contrôle de la circulation
5.1.2.4Sections de routes en milieu rural avec une voie par direction
5.1.2.5Sections de routes avec deux voies ou plus par direction
5.1.2.6Sections de routes avec trois voies, deux directions
5.2Modèle des prévisions de la circulation de HERS
5.2.1Mise en contexte
5.2.2Élasticité de la demande
5.2.3Facteurs endogènes et facteurs exogènes de la circulation induite
5.2.4Conditions initiales
5.2.5Conditions à la fin de la période d’analyse
5.2.5.1Croissance de la circulation
5.3Modèle des forces s’opposant au mouvement (HDM-4)
5.4Modèle de vitesse de HDM-4
5.4.1Vitesse en écoulement libre
5.4.2Vitesse limitée par la puissance du moteur (VDRIVE)
5.4.3Vitesse limitée par la puissance de freinage (VBRAKE)
5.4.4Vitesse limitée par l’alignement horizontal de la route (VCURVE)
5.4.5Vitesse limitée par l’état de la chaussée (VROUGH)
5.4.6Vitesse limitée par la perception du conducteur (VDESIR)
5.4.7Vitesse annuelle moyenne d’opération
5.5Modèle de capacité de HDM-4
5.5.1Unité de véhicule équivalent
5.5.2Caractéristiques de la circulation
5.5.3Vitesse effective et interactions entre les véhicules
5.5.4Cycles induits de changements de vitesse
CHAPITRE 6 MODÈLES DES COÛTS D’EXPLOITATION DES VÉHICULES
6.1Modèles du système HERS
6.1.1Taux de consommation des composantes
6.1.1.1Vitesse constante
6.1.1.2Cycles de changements de vitesse
6.1.1.3Sinuosité du tracé en plan de la route
6.1.2Coûts unitaires
6.1.3Facteurs d’ajustement pour les taux de consommation
6.1.4Facteurs d’ajustement liés à l’état du revêtement
6.2Modèles du système HDM-4
6.2.1Modèle de la consommation de carburant
6.2.1.1Consommation minimale de carburant (FCmin)
6.2.1.2Facteur d’efficacité de transmission de la puissance (ξ)
6.2.1.3Puissance totale requise (Ptot)
6.2.1.4Consommation additionnelle de carburant due aux accélérations (dFUEL)
6.2.2Modèle de la consommation de l’huile du moteur
6.2.3Modélisation de l’usure des pneus
6.2.4Modélisation des coûts d’entretien et de réparation
6.2.5Modélisation de la vie utile
6.2.6Modélisation du coût en capital
CHAPITRE 7 MODÈLES DE TEMPS DE DÉPLACEMENT
7.1Temps des passagers et de l’équipage
7.1.1Modèles HERS-ST
7.1.2Modèles HDM-4
7.2Valeur de l’inventaire
7.2.1Modèles HERS-ST
7.2.2Modèles HDM-4
CHAPITRE 8 MODÉLISATION DES ÉMISSIONS DES VÉHICULES
8.1Modèle HERS
8.1.1Processus de détermination des effets des émissions
8.1.1.1Sections
8.1.1.2Véhicules
8.1.1.3Modèles de simulations des émissions
8.1.1.4Coûts unitaires
8.2Modèles HDM-4
CHAPITRE 9 CARACTÉRISTIQUES DES TRONÇONS ROUTIERS
9.1Système HERS-ST
9.2Paramètres de modélisation obtenus du Système de gestion des chaussées
9.3Paramétrage des tronçons routiers du HDM-4
CHAPITRE 10 CLASSIFICATION DES VÉHICULES
10.1Choix des critères de classifications
10.2Classification HPMS/HERS
10.3Classification inclue dans les normes du MTQ
10.4Autres classifications en usage au Québec
10.5Classification du FHWA
10.6Classification adoptée pour le HCAS de 1997 (FHWA)
10.7Classification du HDM-4 et du NZ-VOC
10.8Agence pour la protection de l’environnement (EPA)
10.9Systèmes de classification de l’industrie du transport
10.10Sommaire des classifications existantes
10.11Classification proposées pour l’étude
10.12Correspondance entre la classification proposée et celle du HERS-ST
CHAPITRE 11 DISTRIBUTION DE LA FLOTTE DE VÉHICULES
11.1Données de circulations disponibles (SOS)
11.2Données de l’enquête 1999
11.3 Données obtenues du SMST
11.4Données de circulations requises pour le HERS-ST
CHAPITRE 12 VÉHICULES REPRÉSENTATIFS
12.1Définition du véhicule représentatif
12.2Base de données de la SAAQ
12.3Définition des véhicules légers « composites »
12.4Sélection des modèles représentatifs pour les camions
CHAPITRE 13 CARACTÉRISTIQUES DES VÉHICULES REPRÉSENTATIFS
13.1Paramètres de modélisation du HERS-ST
13.2Paramètres de modélisation du HDM-4
13.3Méthode d’attribution des caractéristiques des véhicules
13.4Caractéristiques physiques
13.4.1Dimensions de grandeur
13.4.2Coefficient d’aérodynamisme
13.4.3Masse
13.4.4Nombre d’essieux et nombre de roues
13.5Paramètres mécanique
13.5.1Cylindrée du moteur
13.5.2Puissance nominale du moteur
13.5.3Puissance effective du moteur
13.5.4Puissance de freinage
13.5.5Vitesse maximale de révolution du moteur
13.5.6Vitesse de révolution du moteur au ralenti
13.5.7Type de carburant utilisé
13.5.8Consommation de carburant à la vitesse de révolution du moteur au ralenti
13.5.9Consommation de carburant (valeur nominale)
13.5.9.1Facteur de pondération de la consommation de carburant
13.6Caractéristiques des pneus
13.6.1Dimensions des pneus
13.6.2Diamètre des roues
13.6.3Volume de la gomme
13.6.4Paramètres d’utilisation des pneus
13.6.4.1Durée de vie
13.6.4.2Nombre de rechapages
13.7Utilisation des véhicules
13.7.1Vie utile et vie économique
13.7.1.1Ajustement du taux de dépréciation (HERS-ST)
13.7.2Utilisation annuelle
13.7.2.1Kilométrage parcouru
13.7.2.2Nombre d’heures d’utilisation des véhicules
13.7.2.3Nombre d’heures de conduite
13.7.2.4Proportion du temps d’utilisation du véhicule
CHAPITRE 14 COÛTS UNITAIRES
14.1Coûts unitaires de nature économique
14.2Unités de mesure, facteurs de conversion et indicateurs économiques
14.3Carburant
14.3.1Coût économique du carburant
14.3.2Évolution du coût du carburant
14.3.2.1Valeurs proposées
14.3.3Taxes sur le carburant
14.4Lubrifiant
14.5Entretien et réparations
14.5.1Coût horaire de la main d’œuvre d’entretien
14.5.2Coût moyen par 1000 véhicule-milles parcourus
14.6Pneus
14.7Valeur à neuf des véhicules
14.8Dépréciation
14.8.1Valeur résiduelle
14.8.2Dépréciation liée au temps
14.9Frais généraux
14.9.1Frais d’immatriculation et du régime d’assurance collectif de la SAAQ
14.9.2Frais d’assurance privée
14.10Taux d’intérêts
14.11Sommaire des coûts unitaires
CHAPITRE 15 VALEUR DU TEMPS
15.1Salaires des conducteurs
15.2Valeur du temps pour les conducteurs et les passagers
15.3Taux d’occupation des véhicules
15.4Proportion des déplacements liés au travail
15.5Valeur du temps pour la marchandise
CHAPITRE 16 MODÉLISATION DES IMPACTS DES ÉMISSIONS
16.1Utilisation des données par le HERS-ST, version 4.2
16.2Données du MOTREM
16.3Production des tableaux de coûts pour le HERS-ST
16.4Intégration au HERS-ST
CHAPITRE 17 ÉTALONNAGE DES MODÈLES DU HDM-4
17.1Problématiques particulières à l’étalonnage
17.2Vitesse de déplacement
17.3Consommation de carburant
17.4Consommation en lubrifiant
17.5Usure des pneus
17.6Consommation en pièces détachées
17.7Heures consacrées à l’entretien et aux réparations
17.8Coûts en capital et en intérêts
17.9Temps de transport
17.10Conclusions relatives à l’étalonnage
CHAPITRE 18 LES RÉSULTATS OBTENUS
18.1Résultats du HERS-ST
18.1.1Vitesses de déplacement des véhicules
18.1.2Coûts de fonctionnement à vitesse constante
18.1.3Coûts marginaux de fonctionnement dus aux courbes
18.1.4Coûts marginaux de fonctionnement dus aux cycles de changements de vitesse
18.1.5CEV en fonction de l’état du revêtement
18.1.6Coûts relatifs au temps de transport
18.1.7Coûts des émissions de polluants et de gaz à effet de serre
18.2Résultats du HDM-4
18.2.1Résultats présentés en fonction de l’état du revêtement
18.2.2Coûts en fonction de l’état du revêtement
18.2.3Coûts selon la classe de route
18.2.4Distribution relative des composantes des CEV
18.3Analyse comparative des résultats obtenus des deux systèmes
18.3.1Vitesse en régime libre
18.3.2Coûts d’exploitation des véhicules
18.3.3Consommation de carburant et de lubrifiant
18.3.4Usure des pneus
18.3.5Entretien et réparations
18.3.6Dépréciation et coûts en capital
CHAPITRE 19 VALIDATION PRÉLIMINAIRE DES RÉSULTATS
19.1Estimation de la vitesse
19.2Carburant
19.3Lubrifiant
19.4Pneus
19.5Entretien et réparations
19.6Dépréciation
CHAPITRE 20 INTÉGRATION DES RÉSULTATS
20.1Indicateurs de performance des coûts aux usagers
20.1.1Résultats obtenus
20.1.2Analyse des résultats
20.2Production des équations de coûts
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE

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