Étude des causes de dégradation du marquage au sol sur les routes du Québec

Les marquages longitudinaux sont composés de lignes et de symboles peints sur les routes. Ils ont pour but de guider les automobilistes de jour comme de nuit. Leur rôle est donc essentiel dans la sécurité routière. C'est pourquoi de nouvelles normes ont été mises en place par la Federal Highway Administration (FHWA) depuis 2010 aux États-Unis (des normes similaires existent au Québec) concernant la signalisation routière. Celles-ci imposent un seuil minimal de quantité de lumière des phares des véhicules réfléchie par le marquage (la rétroréflexion) pour tous les type de marquages au sol afin de garantir une visibilité suffisante pour les usagers. Le ministère des transports du Québec (MTQ) constate que, de nos jours, la peinture se détériore de plus en plus rapidement, ce qui implique une repeinte plus fréquente pour répondre aux critères imposés par la norme. Après avoir mené une étude sur les problèmes similaires rencontrés dans les administrations voisines du Québec, le MTQ cherche à établir les principaux facteurs pouvant influencer la perte de qualité du marquage : c'est l'objectif de ce projet. Pour répondre à cette question, le ministère a fourni des données qu'il dispose pour certaines routes du Québec : - les caractéristiques des routes (âge du revêtement de la chaussée, type de route, type de revêtement, milieu, débit journalier moyen annuel de véhicules, vitesse limite, type de marquage, couleur du marquage) ; - le taux de présence du marquage (appelé durabilité) ; - la rétroréflexion du marquage ; - des informations concernant le déneigement (nombre de passages des déneigeuses, quantité de matériaux utilisés, pluie et neige tombée) ; - les températures, complétées par les données publiques d'Environnement Canada. Une fois les données recensées et structurées dans une base de données, des indicateurs ont été créés et les variations de durabilité et de rétroréflexion ont été calculées pour déterminer une corrélation entre les indicateurs et la perte de qualité du marquage. L'outil qui a été utilisé est la régression linéaire multiple. Un procédé itératif a permis de trouver les variables corrélées à la variation de durabilité et de rétroréflexion du marquage. Nous avons remarqué que les pertes de rétroréflexion et de durabilité sont fortement non-linéaires, ce qui signifie que plus ses valeurs initiales sont hautes, plus la perte est grande. Les causes de détérioration se classent en trois grandes catégories : - les caractéristiques de la chaussée : les marquages à base de peinture à l'eau s'effacent plus vite que les autres. De même, l'âge du revêtement sur lequel est posé le marquage a un impact sur la perte de qualité.-l'environnement, avec l'hiver et l'entretien hivernal : il semble évident que le passage des déneigeuses avec le versoir au sol, les abrasifs utilisés pour empêcher la neige de tenir sur la chaussée et améliorer l'adhérence des véhicules et les variations de températures au-dessus et en dessous du zéro contribuent à la détérioration du marquage. Cependant, l'étude montre que les chutes de neige importantes et le sel déposé en abondance pourraient avoir un effet protecteur sur le marquage. - la circulation : les conclusions sont plus limitées dans ce cas. La quantité de véhicules semble avoir un impact négatif sur le marquage, mais cela n'est significatif que dans un des modèles. Toutefois, l'analyse est limitée par le faible nombre d'enregistrements, ce qui a pour effet de rendre les modèles obtenus peu robustes. L'ajout ou le retrait d'un indicateur modifie grandement les résultats. L'idéal serait de collecter plus d'enregistrements, sur une période de temps et une zone d'étude plus larges, quitte à devoir diminuer le nombre de paramètres explicatifs disponibles pour l'ensemble des observations.

Abstract

Pavement marking consists in painted lines and symbols on roads. They are intended to guide motorists during day and night, and as a result their role is essential in road safety. That is why new standards are implemented by the Federal Highway Administration since 2010 in the USA about road safety (similar ones are used in Québec). These require a minimum amount of light reflected from the headlights, called retroreflectivity, for all types of pavement markings to ensure adequate visibility for users. Nowadays, the Québec Ministry of Transportation (MTQ) finds that the pavement markings deteriorate more quickly, which means more frequent repaint to meet the criteria imposed by the standard. After conducting a literature review and survey of jurisdictions with similar issues, the MTQ desires to find the main factors influencing the degradation of pavement marking. To answer to this question, the MTQ provided the following data for a subset of the provincial road network: - road characteristics (age of pavement, road type, type of coating, environment, annual average daily traffic, speed limit, type of pavement marking material, pavement marking color); - the proportion of pavement marking product left (called durability in Quebec); - the pavement marking retroreflectivity; - information about winter maintenance (snowplows runs, amount of materials used, rain and snowfall); -temperatures, obtained from Environment Canada. Once the data sources were identified and the datasets integrated into one database, indicators were created, and durability and retroreflectivity variation were calculated to determinate a correlation between indicators and loss of pavement marking quality. The multiple linear regression was used in an iterative process to find good explanatory models. The first findings of this study are that the losses of durability and retroreflectivity are highly non-linear: the higher the initial value, the higher the loss. Causes of deterioration can be divided in three classes: - road characteristics: water paint deteriorates faster than others. Similarly, the age of the pavement has an impact on degradation; - the environment, with the winter maintenance activities: as expected, snowplows traffic, abrasives used to melt snow and ensure vehicle adherence and temperature variation above and below the zero contribute to the pavement marking deterioration. Nevertheless, the study shows that heavy snowfall and salting in abundance may have a protect effect in the marking; - road traffic: conclusions are more limited in this case. The amount of vehicles seems to have a negative impact on the marking, but it only appears in one of the models. However, the analysis is limited by the small number of records, which has the effect of making the models obtained unstable. The addition or removal of an indicator greatly alters the results. Future work should rely on a data collection over a longer time period and a larger area of interest, even if it means some explanatory variables may not be available for the whole dataset.