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Modern Pavement Management

10. Exploratory and Multivariate Data Analysis

La gestion moderne des chaussees doit relever trois defis cruciaux pour prendre une decision d’intervention adaptee au reseau routier deteriore : gerer un nombre grandissant de donnees et d’informations, fournir des diagnostics des causes de deteriorations fiables et prendre en compte les impacts environnementaux. Les systemes de gestion des chaussees traditionnels ne sont pas appropries pour combler ces lacunes a l’origine de choix strategiques inadequats et de mauvais investissements.

Dans un premier temps, la fiabilite des diagnostics etablis selon les methodes traditionnelles de la gestion des chaussees est remise en question. Deuxiemement, les emissions polluantes issues de la circulation routiere sont monetisees. L’ajout des couts environnementaux dans l’analyse economique demontre qu’il est desormais indispensable de comptabiliser le volet environnemental pour selectionner la strategie d’intervention optimale. Enfin, le format analogique fige, communement utilise, est critique au profit des nouvelles technologies de l’information qui proposent des alternatives de gestion prometteuses.

Dans ce contexte, l’objectif principal de ce memoire est de proposer une amelioration du processus de decision et de gestion des chaussees, par la comptabilisation des impacts environnementaux et par le developpement d’une plateforme graphique et numerique qui rassemble, confronte et valorise des donnees techniques, economiques et environnementales. En conclusion, les contributions de ce memoire ont pour vocation de permettre aux administrations routieres de prendre des decisions d’investissements optimales aux niveaux technique et economique, et de realiser des interventions plus respectueuses de l’environnement, de la sante et du bien-etre des populations. Ce projet s’inscrit dans la perspective du developpement durable des chaussees.

Optimisation du choix des interventions sur un réseau routier existant

This manual presents the Roads Economic Decision Model (RED) developed to improve the decision-making process for the development and maintenance of low-volume rural roads. The model performs an economic evaluation of road investments options using the consumer surplus approach and is customized to the characteristics and needs of low-volume roads such as the high uncertainty of the assessment of the model inputs, particularly the traffic and condition of unpaved roads, the importance of vehicle speeds for model validation, the need for a comprehensive analysis of generated and induced traffic, and the need to clearly define all accrued benefits. RED computes benefits for normal, generated, induced, and diverted traffic, and takes into account changes in road length, condition, geometry, type, accidents, and days per year when the passage of vehicles is further disrupted by a highly deteriorated road condition (wet season). Users can add to the analysis other benefits, such as non-motorized traffic, social services and environmental impacts, if computed separately. The model is presented on a series of Excel 2000 workbooks that collect all user inputs, present the results on an efficient manner and performs sensitivity, switching values and risk analyses.

Roads economic decision (RED) model : software user guide and case studies

To achieve sustainable road networks, long-term social and environmental costs and benefits related to traffic emissions should be recognized and considered in the decisionmaking process of pavement management units. PEIM, a new tool designed to monetize and incorporate social and environmental impacts in decision-making processes, was used to assess the life cycle social and environmental benefit, related to traffic emissions (noise, air pollutants, and greenhouse gases), that is provided by pavement management. A case study regarding a 1 km long section of an urban collector road located in Montreal is presented in this paper. The results show that pavement surface maintenance provided an estimated social and environmental benefit ranging from $700 000 to $18 100 000 over a 40 year analysis period, depending on the maintenance treatment applied and the discount rate. Despite uncertainties, the results unambiguously show that this benefit was the same order of magnitude as the maintenance costs. As such, this benefit deserves to be incorporated in the life cycle assessment of pavement maintenance strategies. Whatever the maintenance strategy, most of the social and environmental benefit was associated with noise, while those associated with greenhouse gases were minimal. Preventive maintenance was found clearly more sustainable than corrective maintenance. The study also points out the necessity to take into account the influence of the discounting method when assessing the social and environmental benefit. Keys-words: pavement maintenance, road traffic emissions, life cycle cost analysis, social impacts, environmental impacts.

Influence of Pavement Maintenance Strategy on Road Traffic Social and Environmental Impacts and Associated Costs

Les investissements des bailleurs de fonds et des gouvernements demeurent clairement insuffisants pour assurer le developpement et la preservation des reseaux routiers dans les pays d’Afrique subsaharienne (ASS). Les outils de gestion qui pourraient faciliter la prise de decisions economiquement viables et socialement acceptables pour la construction, la preservation et la rehabilitation durables des routes manquent. Les effets directs de ces lacunes sont la faible densite de routes revetues et la deterioration avancee des routes existantes.

Dans les pays d’Afrique subsaharienne, la prise en compte des aspects sociaux et environnementaux dans la prise de decision en gestion des chaussees est en effet tres limitee, voire inexistante.

C’est dans ce cadre, que cette these a pour objectif de proposer une approche qui permet de prioriser les projets de construction et de preservation de routes, en integrant les aspects techniques, economiques, sociaux et environnementaux, au niveau reseau puis au niveau projet.

Cette approche est basee sur l’indice de priorite de financement des routes (IPFR) pour la priorisation et la selection adequates des projets routiers au niveau reseau. Cet indice se base sur la saisie et l’analyse en composantes principales de donnees routieres pour en degager des indicateurs techniques, economiques, sociaux et environnementaux.

Dans la premiere partie de cette these, un IPFR est propose pour classer conjointement les deux types de projets routiers par priorite de financement. Par la suite, quatre projets de construction (bitumage de routes non-revetues) et six projets de preservation, totalisant 330 km de routes, ont ete selectionnes selon leur admissibilite au programme du bailleur de fonds et sur la base de leur IPFR. Ces projets prioritaires necessitent des investigations et des analyses approfondies au niveau projet, d’ou l’importance de developper des methodes rationnelles integrees.

Au niveau projet, deux methodes rationnelles integrees permettent de determiner respectivement les meilleures interventions de bitumage et d’entretien periodique.

Une premiere methode rationnelle integree est proposee dans la seconde partie de cette these afin de choisir les meilleures options de bitumage pour les routes non revetues. Cette methode est fondee sur le dimensionnement mecaniste-empirique et l’integration des aspects environnementaux et sociaux dans l’analyse economique conventionnelle via une analyse multicritere. L’option de bitumage en enrobe dense (ED), selectionnee grâce a cette methode, permet de maximiser la valeur actuelle nette et les avantages sociaux, d’ameliorer le confort au roulement et de reduire le risque d’accident ainsi que de reduire la pollution atmospherique.

Une deuxieme methode rationnelle est presentee dans la troisieme partie de cette these pour determiner les meilleures interventions d’entretien de routes candidates selon la reduction de consommation d’energie, la reduction des quantites et des couts des emissions polluantes (CCVEE), des couts totaux de transports (CTCV) et des contraintes budgetaires sur une periode de 20 ans. Les meilleures interventions choisies a l’aide de cette deuxieme methode sont des options d’entretien periodique permettant de reduire d’environ 23% la consommation d’energie, d’economiser environ 23 % des CCVEE et 30 % des CTCV.

En conclusion, cette these demontre l’importance et la possibilite d’utiliser le concept des routes durables par l’integration quantitative et qualitative des facteurs techniques, economiques, sociaux et environnementaux pour la gestion durable des routes en ASS aux niveaux reseau et projet.

Emmanuel Kossè Kaba

Papers

Développement d’une approche pour la préservation et le développement d’un sous-réseau routier en Afrique subsaharienne