Un carrefour à feux correspond à un croisement de routes pour lequel le choix s'est porté sur une gestion du trafic par une signalisation lumineuse tricolore dit aussi signalisation lumineuse de trafic (SLT). Le choix des signaux lumineux peut-être lié à des raisons diverses et variées telles que la sécurité, la fluidité, la lisibilité, la nécessité de gérer l'approche prioritaire d'un véhicule (tramway par exemple), etc

 

La solution d'une gestion par feux est idéale pour la régulation des flux de circulation. Ainsi, il est possible de dissocier différents mouvements de déplacements et/ou différents modes de déplacements contrôlés par des signaux dédiés.

• la circulation automobile classique : voitures, poids-lours,...

• les transports en commun : bus, tramway, ...

• les modes doux : vélos, piétons, ...

 

Un carrefour à feux est constitué d'une partie matérielle (poteaux de signaux lumineux multicolores) et d'une partie fonctionnelle (programmation de l'enhainement des couleurs) gérée par un automate que l'on appelle le contrôleur de feux.

 

Les carrefours à feux sont règlementairement cadrés notamment par l'Instruction Interministérielle sur la Signalisation Routière (IISR) qui instaure les pratiques à mettre en oeuvre, décrites dans la 6ème partie dédiée aux "Feux de circulation permanents".

 

La partie matérielle comprend d'une part le contrôleur de feux (qui contient la partie fonctionnelle) ainsi que tous les poteaux sur lesquels sont fixés les signaux lumineux.

 

Parmi les contrôleurs de feux utilisés en France, on retrouve souvent le Gallery de Fareco, le Traffy 3 de Lacroix Trafic et le Maestro d'Aximum. D'autres constructeurs sont également présent sur le marché comme SEA Signalisation et Polyvelec.

 

Il existe un nombre précis de type de signaux autorisés :

• les signaux tricolores circulaires qui sont ceux rencontrés le plus souvent pour la circulation automobile

• les signaux pour piétons habituels

• les signaux tricolores modaux permettant de traiter spécifiquement les bus ou les vélos

• les signaux tricolores directionnels permettant de gérer spécifiquement jusqu'à 2 mouvements dans un même courant

• les signaux d'anticipation modaux permettant d'anticiper le passage d'un bus ou d'un vélo sur les autres usagers de la route d'un même courant

• les signaux d'anticipation directionnels permettant d'anticiper le passage de jusqu'à 2 mouvements sur le courant principal

• les signaux d’autorisation conditionnelle de franchissement spécifiquement dédiés pour les vélos lorsque le feux est rouge

• les signaux pour véhicules des services réguliers de transport en commun spécifiquement dédiés aux bus ou aux tramways

 

La partie fonctionnelle constitue la partie intelligente du carrefour à feux puisqu'il s'agit de définir les instants de changement de couleur de tous les signaux lumineux en assurant la sécurité de tous les usagers qu'ils soient véhiculés, cyclistes, piétons,...

 

Il s'agit donc de définir :

• les signaux utilisés : leur type, leur durée de jaune, de vert minimum, etc ;

• la matrice de sécurité qui permet de spécifier les temps (en secondes) incompressibles entre la fermeture d'un signal et l'ouverture d'un autre gérant un courant antagoniste (non compatible). De fait, la matrice de sécurité est toujours symétrique. Les temps sont calculés à partir des distances entre les lignes d'effet des feux et les zones de conflits ainsi qu'à la vitesse pratiquée par les usagers. En général 10 m/s pour la circulation automobile, 5 m/s pour les vélos et 1 m/s pour les piétons ;

• Les phases de feux dans lesquels sont spécifiés tous les signaux à l'état ouvert (couleur verte en générale) et ceux à l'état fermé (couleur rouge).

• les transitions entre deux phases de feux qu'on appelle plus singulièrement les interphases. La durée d'une interphase est contrainte par les temps spécifiés dans la matrice de sécurité et est éventuellement majorée pour traiter des cas spécifiques comme la libération de véhicules en tourne--gauche stockés dans le carrefour ;

• la structure de plan de feux qui permet d'indiquer l'enchainement des phases et des interphases de manière cyclique ;

• les plans de feux qui correspondent globalement aux temps de vert alloués aux différentes phases de feux. Un plan de feux se rapporte à une période précise et il est donc possible d'avoir plusieurs plans de feux afin de réguler différement les heures de pointe du matin, du soir et les heures creuses par exemple. Dans ce cas, on fait appel à un calendrier de commutation dont le rôle est d'appliquer le bon plan de feux à la bonne période. Les temps de vert sont adaptés aux niveaux de trafic dont il est possible d'éavluer facilement la fluidité par le biais d'analyses statiques de capacité effectuées selon la méthode préconisée par le CERTU : calcul de la réserve de capacité (ou déficit) et de files d'attente en fonction de la géométrie du carrefour, des traifcs directionnels et des temps de vert alloués aux feux.

 

Un carrefour à feux est d'autant plus intelligent qu'il peut permettre des actions spécifiques à des moments bien définis comme par exemple pour faire franchir le carrefour de manière prioritaire à un tramway ou à un bus. C'est ce qu'on appelle la microrégulation qui correspond à des actions appliquées sur le plan de feux en cours selon l'état d'une équation logique qui est satisfait ou non (équation booléenne).

 

Les principales actions de microrégulation sont :

• l'escamotage qui permet de "sauter" une phase qui aurait due être déclenchée en temps normal ;

• l'adaptativité qui permet de faire varier la durée d'une phase par exemple pour passer un feu au rouge s'il n'y a plus de trafic ;

• le point de repos ou point d'arrêt qui permet de boucler sur un état tant qu'une condition n'est pas remplie ;

• le point de corrélation qui permet de synchroniser différents carrefours afin d'assurer une bonne coordination des feux de l'ensemble ;

• le glissement qui permet d'anticiper la fermeture d'un ou plusieurs feux au bénéfice d'autres feux.

 

En général, ces actions dépendent d'informations recueillies par le contrôleur par exemple par le biais de boucles de détection implantée dans le sol, de bouton poussoir pour les piétons (coffret d'appel), d'informations radio transmises par un Véhicules de Transport en Commun (VTC), etc

 

Souvent les carrefours à feux sont reliés à un poste central de régulation de trafic (PC ou PCRT) permettant d'assurer tout un ensemble de tâches à distance (commandes, téléchargement, maintenance,...). Dans ce cas, les contrôleurs sont reliés au PC, de plus en plus souvent par fibre optique afin de permettre un échange en principe réalisé en DIASER (Dialogue Standard des Equipements de Régulation de trafic) qui correspond à un protocole de communication normé (NF P 99-071).