Distance d'arrêt

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Freinage d'une monoplace de Formule 1 au festival de vitesse de Goodwood.

La distance d'arrêt d'un véhicule est la distance conventionnelle théorique nécessaire à un véhicule pour s'arrêter compte tenu de sa vitesse. Cette distance est le cumul de la distance de freinage, distance conventionnelle nécessaire à un véhicule pour passer de sa vitesse initiale à la vitesse nulle, et de la distance de perception-réaction, distance parcourue par un véhicule à vitesse constante pendant le temps de perception-réaction du conducteur.

Définition[modifier | modifier le code]

Distance de perception-réaction[modifier | modifier le code]

La distance de réaction (DR) est la distance parcourue durant le temps de perception-réaction. Ce temps est constitué du temps de perception-réaction (1,3 à 1,5 s) et du temps mort d'entrée en action des freins (0,5 s).

Pour le calcul, on adopte généralement la valeur de (2 secondes pour ce temps de perception-réaction quelle que soit la vitesse, même s'il est admis qu'en situation d'attention soutenue (vitesse supérieure à 100 km/h ou trafic soutenu à vitesse importante), ce temps peut être réduit à 1,8 s.

Toutefois, une modification de 0,2 s joue un peu sur la distance d'arrêt et les différentes études tendent à situer cette valeur entre 2 et 2,5 s. Cette dernière valeur est d'ailleurs adoptée aux États-Unis.
Noter qu'à 100 km/h, un véhicule parcourt 5,5 m en 0,2 seconde. Un temps augmenté de 0,2 seconde n'est donc pas négligeable.

Distance de freinage[modifier | modifier le code]

La distance de freinage (DF) est la distance parcourue par le véhicule pendant que sa vitesse diminue, c'est-à-dire à partir du moment où les freins entrent en action.

L'équation physique du mouvement correspondant est la suivante :

En notant :

  • a(t) l'accélération sera une constante a0 (nulle pendant le temps de réaction, négative pendant le freinage) ; ceci correspond à l'équation d'un mouvement uniformément varié ; retardé dans notre cas.[1].
  • v(t) la vitesse au temps t et v0 la vitesse initiale (en mètres par seconde).
  • t le temps en secondes.
  • x(t) la position sur l'axe horizontal au temps t.
  • x0 la position initiale.

A l'aide de la deuxième équation on obtient:

Or

En introduisant dans l'équation 3 on obtient:

et

est la distance de freinage DF Donc :

on obtient bien une distance positive, car a0 est négatif.

Distance d'arrêt[modifier | modifier le code]

La distance d'arrêt (DA) est la somme de la distance de réaction (DR) et de la distance de freinage (DF) : DA = DR + DF.

Coefficient d'adhérence de la chaussée[modifier | modifier le code]

Le coefficient d'adhérence ou coefficient de frottement longitudinal a une influence directe sur les distances de freinage. Ce coefficient dépend de la nature et de l'état du revêtement. À titre indicatif, et de manière simplificatrice, on peut retenir les valeurs suivantes sur route sèche :

  • 0,8 pour un béton bitumineux propre et sec
  • 0,7 pour un revêtement moyen
  • 0,6 pour un pavé sec

Sur route mouillée, ce coefficient est divisé par deux.

Valeur selon la vitesse[modifier | modifier le code]

À titre indicatif, voici les distances de réaction, de freinage et d'arrêt pour quelques vitesses courantes en France, calculées avec un temps de réaction de 1 seconde, et des valeurs de −11 m s−2 et −8,5 m s−2 pour a0, correspondant à du bon matériel de 2012 sur sec et mouillé[2].

Distance d'arrêt pour un freinage de −11 m s−2 et de −8,5 m s−2
condition v0
[km/h]
v0
[m/s]
réaction
[m]
freinage
[m]
arrêt
[m]
centre ville sec 30 8 8 3 11
centre ville mouillé 30 8 8 4 12
agglomération sec 50 14 14 9 23
agglomération mouillé 50 14 14 11 25
nationale sec 90 25 25 28 53
nationale mouillé 90 25 25 37 62
voie rapide sec 110 31 31 42 73
voie rapide mouillé 110 31 31 55 86
autoroute sec 130 36 36 59 95
autoroute mouillé 130 36 36 78 114

Mais la décélération peut-être plus faible, et donc les distances de freinage plus grandes, selon l'état de la route. La décélération dépend, en effet, de la façon dont les pneus adhèrent à la route. Or, le coefficient de frottement au sol peut varier du simple au triple selon la qualité du revêtement, la présence ou non d'eau sur la route, la température extérieure, le poids du véhicule (à vitesse égale, un camion devra restituer beaucoup plus d'énergie qu'une moto), l'état du véhicule (système de freinage, l'état et la pression des pneus, l'état des amortisseurs…).

Le tableau suivant fournit les valeurs de la distance de freinage sur une route plane sèche avec un coefficient de frottement moyen de 0,7 selon la vitesse. Le temps de parcours à décélération constante de la vitesse est aussi donné. En ajoutant ce temps de parcours aux délais de réaction du conducteur et des freins, on obtient le temps de prévention des obstacles, plus facile à évaluer qu'une distance pour les vitesses élevées. Ces nombres sont à comparer avec l'intervalle minimal de deux secondes prescrit par le code de la route français pour les véhicules légers hors agglomération (article R412-12).

Vitesse 20 km/h 30km/h 50 km/h 70 km/h 90 km/h 110 km/h 130 km/h
Distance de freinage 2,2 m 5,1 m 14,1 m 27,6 m 45,5 m 68 m 95 m
Temps de parcours 0,8 s 1,2 s 2 s 2,8 s 3,6 s 4,5 s 5,3 s
Distance d'arrêt 13 m 28 m 42 m 66 m 96 m 129 m 167 m

En conception routière, pour évaluer la distance de visibilité sur un obstacle fixe qui correspond à la distance d'arrêt du véhicule, on prend comme référence un coefficient de frottement longitudinal correspondant à une route légèrement humide et un pneumatique usagé (de 0,31 à 0,46 pour la France et de 0,28 à 0,38 pour le Canada), ce qui donne des distances d'arrêt différentes et nettement plus longues :

Pays Vitesse de conception (en km/h)
80 90 100 110 120 130
France 105 130 160 195 230 280
Canada 140 170 200 220 240 260
U.N.E.S.C.O. 110 133 156 180 - -

Facteurs influant sur la distance de perception-réaction[modifier | modifier le code]

Les facteurs influant sur la distance de perception réaction sont entre autres :

  • l'alcool, qui agit directement sur le cerveau, rétrécit le champ visuel, et altère la perception latérale des objets, comme le relief, la profondeur et les distances ;
  • les drogues,
  • la fatigue,
  • toute activité susceptible de réduire l’attention du conducteur (téléphone portable, soucis passagers, etc).

Variabilité de la distance de freinage[modifier | modifier le code]

La valeur théorique de la distance de freinage ne correspond pas aux données des constructeurs du véhicule. Elle est fonction de la vitesse initiale, de la déclivité et du coefficient de frottement longitudinal (valeur comprise entre 0 et 1). Ce dernier, de par ces hypothèses de calcul, offre des marges de sécurité importantes pour la majeure partie des situations. Elle est représentée par la relation suivante :

 : vitesse en mètres par seconde
 : 9,81 m/s2 (accélération de la pesanteur)
 : coefficient de frottement longitudinal
 : déclivité du profil en long (en m/m)

Le Laboratoire central des ponts et chaussées (LCPC) a réalisé différentes études sur sa piste d'essais de Nantes. Les essais ont été réalisés avec des véhicules dans leur état du moment, notamment en matière de réglage et niveau d'usure du système de freinage, et en l'état également au niveau de la pression de gonflage[3].

Les essais ont été faits sur du béton bitumineux semi-grenu mouillé sans ruissellement d'eau en surface. La commande toujours effectuée par le même conducteur s'est avérée très reproductible. Pour un freinage d'urgence à 70 km/h, les 25 véhicules testés ont des distances d'arrêt variant de 25 à 50 mètres. La valeur théorique, avec un coefficient d'adhérence de 0,5, correspondant aux conditions des essais, est de 39 mètres[3]. Mais il faut se rappeler que 72 km/h = 20 m/s et que la distance entre deux véhicules qui se suivent doit être maintenue au-dessus de celle parcourue en 2 secondes, soit ici 40 m...

Les véhicules lourds et utilitaires sont ceux qui ont les distances d'arrêt les plus longues. Cela signifie que si un tel véhicule freine en suivant un véhicule avec une technologie plus récente, dans une file roulant à 70 km/h avec un espacement de 20 m (cas le plus courant, bien que ne répondant pas aux règles, cf supra), la collision est inévitable[3]. Mais puisque l'échantillon testé est si faible (seulement 25 véhicules et peut-être seulement 3 ou 4 "véhicules lourds") aucune généralisation statistique ne peut bien sûr être tirée de ces mesures.

Contrairement à certaines idées reçues, la distance d'arrêt peut être supérieure pour une moto[4].

En 1993, un test comparatif de freinage de 100 à 0 km/h a été réalisé par Renault entre une Twingo I, une Alpine A610 et une Formule 1 Williams. La voiture de série s'est arrêtée en 46 mètres, la sportive en 40 mètres et la Formule 1 en seulement 18 mètres[5].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Hypothèse à justifier, l'échauffement des équipements de freinage pendant l'arrêt (disques et plaquettes ou tambours et machoires) pouvant rendre la décélération du véhicule non uniforme)
  2. Quel est le pneu qui freine le mieux ? 50 pneus testés
  3. a, b et c (fr) « Etude LCPC des collisions dans les files » [PDF]
  4. http://www.occitanie.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/bilan_sr_2015.pdf
  5. L'album Williams-Renault de la Formule 1, p.18, Éditions Robert Laffont/Renault Communication

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]