Contexte et enjeux
La norme NF EN 13201 (2016) a introduit la notion de classes correspondant à des types de voies et des usages spécifiques. Ces classes sont définies en fonction d’un certain nombre de critères tels que le type et la densité des trafics, les vitesses de circulation autorisées, les usagers de la voie et leur cohabitation potentielle… À chaque classe correspond un niveau minimum de luminance pour les voies circulées ou d’éclairement pour les espaces dédiés aux mobilités actives.
Cette luminance que nous percevons, correspond à la lumière émise ou réfléchie par une surface en direction de nos yeux. La détection d’un obstacle se fait grâce au contraste de luminance entre deux surfaces, c’est-à-dire la différence entre leurs niveaux de luminance respectifs. L’éclairement dépend uniquement de la lumière émise par les luminaires. Le niveau de luminance est proportionnel à l’éclairement reçu par la surface et sa répartition dans l’espace dépend notamment des propriétés de réflexion de la surface, appelé la photométrie routière.
La méthode de calcul de la luminance ayant été définie afin d’assurer de bonnes conditions de visibilité aux automobilistes, elle est calculée pour un angle d’observation de 1°, correspondant à la perception d’un conducteur de véhicule léger dont le regard se porte à environ 90 m devant lui. Pour réaliser les calculs de dimensionnement, la CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) a introduit en 1984 quatre revêtements standards (R1, R2, R3 et R4) dont les caractéristiques devaient permettre de couvrir l’éventail des propriétés des revêtements disponibles.
Si ces principes de conception des installations d’éclairage faisaient sens à la fin du XXe siècle, force est de constater qu’ils présentent aujourd’hui un certain nombre de limites :
- La majorité des routes interurbaines n’est plus éclairée.
- Les aménagements urbains mettant à l’honneur les mobilités actives se développent.
- Le panel des revêtements urbains disponibles s’est grandement étendu, démultipliant le nombre de paramètres (granulats, liants, traitement de surface) influant sur leurs caractéristiques photométriques. Les revêtements standards de la CIE ne sont plus représentatifs de la réalité des revêtements mis en œuvre.
- L’angle de 1°, retenu pour les mesures et calculs de dimensionnement en luminance, n’est pas représentatif de la géométrie d’observation des usagers en milieu urbain, qu’ils soient conducteurs, piétons ou cyclistes.
En France, l’énergie consommée par l’éclairage public représente 41 % des factures d’électricité des collectivités territoriales. Une conception optimisée peut donc offrir d’importantes marges d’économie.
Objectifs
L’objectif du groupe "Revêtements et Lumière" est de permettre à tous d’utiliser les caractéristiques réelles des revêtements pour optimiser les calculs d’éclairage et ainsi faciliter les choix des donneurs d’ordre. Il s’agit de faire évoluer la tradition de "faire comme d’habitude" vers "éclairer juste", pour se donner les moyens d’appliquer la norme d’éclairage public NF EN 13201 avec un dimensionnement en luminance, notamment :
La démarche
Une bibliothèque de revêtements représentatifs des aménagements urbains français a été constituée en coordination avec les différentes organisations professionnelles (Routes de France, Office des asphaltes, Specbea, Cimbéton, Cerib et CTMNC). Afin de représenter au mieux la diversité des revêtements disponibles, ceux-ci ont été formulés en faisant varier la taille des granulats, leur teinte et la nature du liant. De même, pour reproduire les opérations de finition propres à chacun des revêtements étudiés ici, certains d’entre eux ont subi un traitement de surface : hydrodécapage, grenaillage, sablage, bouchardage...
Outre des mesures de couleur, la caractérisation photométrique conventionnelle à 1° de l’ensemble des échantillons a été réalisée à l’état neuf et après un vieillissement en extérieur de plus de deux ans.
Plusieurs études de cas concrets de dimensionnement d’éclairage ont été utilisées au travers de simulations afin de répondre aux questions suivantes :
- Dans le cas du renouvellement d’une installation d’éclairage (relamping par exemple),
- Est-ce que la qualité de l’installation d’éclairage est conforme aux spécifications de la norme NF-EN13201 si les caractéristiques photométriques réelles du revêtement ne sont pas prises en compte ?
- Est-il possible de trouver des luminaires permettant de répondre aux critères de qualité de la norme pour tous les revêtements de la base de données?
- Quel est le gain possible de consommation énergétique, en particulier en mettant en œuvre des revêtements d’aspect plus clair ?
- Dans le cas d’une installation neuve, quels sont les gains possibles en considérant les caractéristiques optiques réelles des revêtements mis en œuvre, que ce soit en termes d’investissement (optimisation du nombre de mats) comme de fonctionnement (consommation électrique, maintenance) ?
Organisation et Partenaires du groupe
Le groupe de travail Revêtements & Lumière a été créé en 2008 pour étudier les relations entre les revêtements de tous types et la lumière, il est à la fois rattaché à l’AFE (Association française de l’éclairage), au comité opérationnel « Aménagements urbains » de l’IDRRIM et à l’AITF.
Copiloté par Valérie Muzet de l’équipe de recherche ENDSUM du Cerema et Sophie Banette de la métropole Montpellier Méditerranée, le groupe de travail "Revêtements & Lumière" réunit aujourd’hui des structures publiques et privées ainsi que des associations, des syndicats professionnels, des consultants experts, des établissements de recherche et des gestionnaires, tous contributeurs de doctrines techniques relatives à la voirie ou à l’éclairage (R&L 2012, Muzet 2020).
Toutes les filières techniques de production et d’application des revêtements routiers et urbains (enrobés, asphalte, béton coulé en place, pavés et dalles préfabriquées en béton et pierres naturelles) y sont représentées.
Les résultats :
La 6ème édition du Congrès de l'IDRRIM s'est tenue les 26 et 27 mars 2024 au Corum à Montpellier sur le thème " Mobilités et dérèglement climatique : techniques, métiers et méthodes pour des infrastructures en transitions ". Une séance thématique intitulée "Caractérisation de revêtements routiers et urbains pour une optimisation de l’éclairage", dans laquelle les travaux du groupe "Revêtements et Lumière" ont été présentés, a été organisée le 27 mars.
La revue RGRA a consacré une édition spéciale (N°1002) au Congrès de l'IDRRIM 2024 dans laquelle les travaux et perspectives du groupe sont présentés au travers de l’article : Impacts des revêtements sur l’éclairage public - Constitution d’une base de données (lien en bas de cet article).
Un guide et une base données bientôt disponible
Les mesures de photométrie des chaussées étant rarement réalisées, l’alternative proposée par le groupe est la constitution d’une base de données de revêtements urbains qui sera bientôt à destination de tous.
Ainsi, la bibliothèque de revêtements constituée dans le cadre du groupe de travail Revêtements & Lumière offre une vue d’ensemble des propriétés photométriques d’un grand nombre de chaussées différentes et sera une source d’information sur leur diversité. Les travaux du groupe démontrent également l’intérêt de faire évoluer les pratiques de conception de l’éclairage urbain pour différents motifs : confort et sécurité des usagers, mais aussi optimisation de la consommation d’énergie par les gestionnaires.
Cette bibliothèque sera prochainement disponible dans un guide Cerema/Idrrim/AFE/AITF à paraître. Elle sera un support privilégié pour les recherches actuellement menées sur les propriétés optiques des surfaces routières, celles portées par le Cerema et son équipe Eclairage et Lumière, ou celles conduites dans le cadre du projet ANR REFLECTIVITY. Enfin, elle qui alimentera aussi les travaux en cours de la CIE (Commission Internationale de l’éclairage) via les travaux du TC4-50 pilotés par la France.