MANUEL DES TUNNELS ROUTIERS

8. EQUIPEMENTS ET SYSTEMES

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8. Equipements et systèmes

Dès lors qu'ils dépassent une longueur de quelques centaines de mètres les tunnels sont dotés d'équi-pements qui visent à garantir la sécurité des usagers, en situation normale ou en cas d'incident.

Afin de réduire les risques d'accidents et d'en limiter les conséquences éventuelles, mais également pour préserver un niveau de confort adéquat pour les usagers, une grande variété d'équipements peu-vent être installés. Le Chapitre 7 "Le coût de l'entretien" du rapport 05.06.B traite des équipements des tunnels routiers et le Chapitre 3 "Conception et remise en état des tunnels routiers urbains" du rapport 2008R15 donne des détails sur la conception et le renouvellement des équipements.

Une quantité importante d'énergie électrique est nécessaire pour alimenter les équipements installés dans le tunnel. Les systèmes d'alimentation électrique (Paragraphe 8.1) doivent fournir suffisamment d'énergie dans des conditions d'utilisation normale comme dans les situations d'urgence. Cela signifie également que, même en cas de coupure de courant, certains dispositifs doivent alimenter au moins les équipements absolument nécessaires. L'état de ces équipements doit également être surveillé. Dans cette optique, il est possible d'installer un système de contrôle-commande (Paragraphe 8.2).

Le premier type d'équipements concerne les systèmes de communication et d'alerte (Paragraphe 8.3). Il comprend les systèmes utilisés pour vérifier régulièrement les conditions dans le tunnel et également pour informer l'exploitant d'un danger éventuel ou d'un accident. En plus des systèmes de surveillance et de contrôle du trafic (Paragraphe 8.8), certains systèmes de détection peuvent être installés. Ils com-prennent la détection automatique d'incident et la détection de fumée/d'incendie. Ces informations peuvent également émaner directement des usagers, par le biais d'un bouton-poussoir d'alarme ou de postes d'appel d'urgence. Ces derniers permettent également la communication entre les usagers dans le tunnel et l'opérateur du poste de contrôle-commande. Il est utile pour l'opérateur de disposer d'in-formations supplémentaires concernant la localisation, le statut des personnes, etc. mais également de fournir des informations aux personnes dans le tunnel. Ce type d'équipement comprend également des systèmes permettant d'alerter les usagers dans le tunnel ou de coordonner les interventions. Des haut-parleurs et la radio-retransmission des fréquences FM grand public, des fréquences de l'exploitant et de celles des services de secours peuvent être utilisés à cet effet.

Afin de garantir le confort des usagers et de réduire les risques d'accidents, il est important d'assurer une bonne visibilité et de réduire la concentration des polluants. Pour cela, un système d'éclairage adéquat (Paragraphe 8.4) et un système de ventilation (Paragraphe 8.5) sont nécessaires. La ventilation est également cruciale en cas de situations d'urgence, car elle influe à la fois sur la progression des incendies et sur la propagation des fumées. En fonction du trafic et de la longueur du tunnel, la ventila-tion peut être uniquement naturelle, uniquement mécanique, ou mixte naturelle et mécanique (c'est-à-dire naturel en conditions normales et mécanique en situations d'urgence). Un autre élément permet-tant de gérer les risques est la signalisation (Paragraphe 8.9). Elle est importante pour signaler les éventuels obstacles ou dangers mais également pour aider à trouver les issues de secours, les boutons-poussoirs d'alarme, les extincteurs, etc.

En cas d'accidents, des équipements sont nécessaires pour éteindre les incendies. Ils comprennent des équipements de lutte contre l'incendie à disposition des usagers et des équipes de secours dans le tun-nel (Paragraphe 8.6) ainsi que des systèmes fixes de lutte contre l'incendie (Paragraphe 8.7), qui se déclenchent automatiquement. Dans ce type de situations, des barrières (Paragraphe 8.10) sont essen-tielles pour empêcher les usagers à l'extérieur du tunnel d'entrer dans le tunnel en cas d'accident.

Contributeurs

Ce chapitre a été rédigé par le groupe de travail 1 et le groupe de travail 4 du comité C4 (2008-2011) dans lequel :

Antonio Valente (Italie) était chargé de la coordination du travail Jean-Claude Martin (France) a rédigé le Paragraphe 8.1 - Alimentation de puissance en éner-

gie électrique, le Paragraphe 8.2 - Surveillance et systèmes de contrôle-commande, le Paragra-

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phe 8.3 - Systèmes de communication et d'alerte (sauf les parties 8.3.4 et 8.3.5.), le Paragraphe 8.4. - Eclairage, le Paragraphe 8.8 - Systèmes de surveillance et de contrôle du trafic, le Paragra-phe 8.9 - Signalisation et le Paragraphe 8.10 - Barrières

Arthur Kabuya (Groupe de Travail 4 : Belgique) a rédigé le Paragraphe 8.3.4. - Détection au-tomatique d'incident et le Paragraphe 8.3.5. - Détection des fumées/incendies : objectif de la dé-tection des incendies et des fumées

Antoine Mos (Groupe de Travail 4 : France) a rédigé le Paragraphe 8.5. - Ventilation Art Bendelius (Groupe de Travail 4 : Etats-Unis) a rédigé le Paragraphe 8.6. - Equipements de

lutte contre l'incendie Arnold Dix (Australie) et Fathi Tarada (Royaume-Uni) ont rédigé le Paragraphe 8.7. - Systè-

mes fixes de lutte contre l'incendie Fathi Tarada (Royaume-Uni) et Ignacio del Rey (Espagne) ont coordonné et révisé les contri-

butions du Groupe de Travail 4

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8.1. Alimentation électrique

La plupart des équipements et des systèmes du tunnel nécessitent de l'énergie électrique pour fonc-tionner, une installation d'alimentation électrique dans le tunnel. Cette installation doit répondre à deux exigences essentielles :

Fournir une alimentation électrique suffisante et sécurisée pour permettre à tous les équipements de fonctionner. Répondre à toutes les situations d'exploitation (normale, dégradée, critique).

La puissance nécessaire pour alimenter un tunnel est directement liée à la nature et au nombre d'équi-pements installés. Selon la quantité d'énergie électrique nécessaire (kWh), l'énergie peut être fournie en basse tension ou en haute tension.

Chaque pays a ses propres réglementations concernant les tunnels ainsi qu'une structure particulière en termes de réseaux de distribution : les architectures retenues peuvent donc, pour des tunnels de carac-téristiques proches, être sensiblement différentes. Toutefois, il est possible de noter certains principes identiques, notamment :

la présence d'une alimentation électrique de secours (double alimentation, groupe électrogène, etc.), l'installation d'un dispositif permettant de remédier à une perte totale d'alimentation. Ce système

(onduleur, groupe électrogène ...) assure, pendant un laps de temps limité, l'alimentation des équipements essentiels à la sécurité.

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8.2. Systèmes d'acquisition de données, de contrôle - commande et de supervision (SCADA)

Très souvent ces systèmes sont désignés par l'acronyme SCADA bien que celui-ci soit un acronyme anglais (SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition).

Dans un tunnel routier, les équipements ont un rôle vital pour la sécurité des l'usager. Il est donc né-cessaire que l'exploitant les surveille en permanence pour connaître leur état (état de marche ou défaut) et/ou sous quel mode ils fonctionnent (automatique, manuel ou à l'arrêt).

De nombreux dispositifs sont asservis à des capteurs et fonctionnent de manière automatique (éclai-rage, ventilation, ...) en fonction de seuils prédéterminés. D'autres sont activés/désactivés, ou pas, en fonction des conditions d'exploitation. Il est alors utile pour l'exploitant de pouvoir commander ces dispositifs (signalisation, panneaux à messages variables, barrières, ventilation, éclairage, pompes...).

Enfin, comme les équipements peuvent être sollicités de manières très différentes (fonctionnement permanent, occasionnel ou très rare), il est nécessaire que l'exploitant puisse disposer de la durée de fonctionnement (en heures) de chacun d'entre eux.

Ces fonctions de surveillance, de contrôle-commande et d'archivage de données sont très souvent rem-plies par un seul et même système : le système d'acquisition de données, de contrôle-commande et de supervision.

De nombreux systèmes de contrôle-commande et supervision sont disponibles dans le monde et leurs performances sont constamment améliorées. Les systèmes installés dans les tunnels routiers de carac-téristiques comparables sont par conséquent rarement totalement identiques, même pour les tunnels d'un même exploitant. Il n'en reste pas moins que les architectures obéissent à quelques règles assez largement partagées :

Recueil des informations par des réseaux en boucle, Intelligence (automatismes notamment) implantée au plus prês des équipements, Séparation des réseaux : acquisition, transport et supervision, Redondance de certains sous-ensembles pour améliorer leur fiabilité.

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8.3. Systèmes de communication et d'alerte

Il est important pour un exploitant de pouvoir communiquer avec l'usager. Cette communication doit pouvoir s'établir dans les deux sens : de l'exploitant à l'usager et de l'usager à l'exploitant. Ces échan-ges doivent être possibles dans toutes les situations d'exploitation : normale, dégradée ou critique.

Plusieurs dispositifs permettent d'assurer cette fonction de communication (l'alerte étant considérée comme une forme particulière de communication). Tous ne proposent pas les mêmes fonctionnalités : certains permettent d'établir une transmission de l'usager à l'exploitant (boutons-poussoirs d'alarme, alarme automatique associée à l'utilisation de certains systèmes d'évacuation...), alors que d'autres permettent d'assurer une transmission de l'exploitant vers l'usager (diffusion de messages sur des fré-quences FM, haut-parleurs). Un seul permet un échange complet : les postes d'appel d'urgence.

8.3.1. Postes d'appel d'urgence

Les postes d'appel d'urgence permettent à un usager, victime d'un accident dans un tunnel, de contacter le centre de contrôle-commande en charge du tunnel. Outre l'établissement d'une liaison vocale, l'utili-sation d'un poste d'appel d'urgence par un usager permet également sa localisation précise.

Ces postes d'appel d'urgence sont installés à intervalles fixes dans des coffrets ou dans des postes de secours de différents types. La distance séparant deux postes d'appel d'urgence est souvent fixée ré-glementairement et, par conséquent, varie d'un pays à l'autre.

La structure de ce dispositif est assez simple. Les postes d'appel d'urgence dans un tunnel sont raccor-dés à un poste centralisateur qui reçoit les appels passés depuis le tunnel. Généralement, ce poste cen-tralisateur se situe dans le centre de contrôle-commande du tunnel et parfois dans les locaux des servi-ces de police compétents pour le tunnel.

8.3.2. Boutons-poussoirs d'alarme

Les boutons-poussoirs d'alarme permettent à un usager d'envoyer une alarme au centre de contrôle-commande en cas d'accident dans le tunnel. Ces équipements, assez peu coûteux, peuvent être installés à intervalles rapprochés.

Ce type de dispositifs n'est pas très utilisé car, dans une certaine mesure, il fait double emploi avec le poste d'appel d'urgence et surtout, il ne permet pas une communication dans les deux sens entre l'usa-ger et le centre de contrôle-commande.

8.3.3. Alarme automatique lors de l'utilisation des systèmes à disposition des usa-gers en cas d'urgence

En tunnel l'usager dispose de différents dispositifs qu'il peut utiliser en cas de besoin, notamment dans les situations d'urgence. Il trouve, nous l'avons déjà évoqué, des téléphones de secours et parfois des boutons poussoirs d'alarmes. Il dispose aussi d'extincteurs et d'issues de secours.

Pour l'exploitant, il est impératif d'être informé au plus tôt de l'utilisation d'un de ces dispositifs par un usager. Cela ne pose pas de problème pour le téléphone de secours et les boutons poussoirs d'alarme dans la mesure où le poste de contrôle commande est souvent le destinataire soit de l'appel soit de l'information d'alarme. Quand le poste centralisateur des téléphones de secours n'est pas situé dans le poste de contrôle commande, il faut mettre en place des procédures pour que le service qui reçoit l'ap-pel informe au plus vite le poste de contrôle commande.

Pour les extincteurs et les issues de secours, il est très fréquent d'avoir des capteurs qui vont prendre en compte un changement d'état et envoyer cette information vers le poste de contrôle commande en uti-

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lisant le système de Contrôle-commande - supervision. L'exploitant est ainsi informé très vite qu'un usager en tunnel demande à être aidé.

Pour les extincteurs, l'information prise en compte est souvent l'action de décrocher le matériel de son support. Pour les issues, l'information prise en compte est soit l'ouverture de la porte, soit la détection d'une présence dans l'issue, soit les deux.

8.3.4. Détection Automatique d'Incident (DAI)

Lorsqu'un tunnel est équipé d'un système de vidéo-surveillance (voir Paragraphe 8.8), les images pro-venant du tunnel et de ses abords sont visualisées sur des moniteurs installés dans le centre de contrôle-commande. Pour l'opérateur, il est difficile de surveiller simultanément plusieurs moniteurs avec la même vigilance durant plusieurs heures.

Afin de pallier cette difficulté, les exploitants utilisent de plus en plus souvent des systèmes capables de détecter automatiquement un incident. Dans certains pays, l'utilisation de ce type d'équipements est même obligatoire pour certains tunnels.

Type et fonction de la détection automatique d'incident

La détection automatique d'incident (DAI) est généralement basée sur l'analyse informatisée des flux d'images vidéo générés par les caméras installées dans le tunnel pour filmer le trafic. Un certain nom-bre d'algorithmes sont disponibles ; ils peuvent détecter plusieurs types d'incidents et notamment :

des véhicules à l'arrêt, des véhicules roulant à contre-sens, des ralentissements, des véhicules lents, des piétons, des débris sur la chaussée, de la fumée, des flammes, le franchissement de zones interdites.

Les incendies de véhicules se développent généralement après l'arrêt du trafic (par exemple, à la suite d'un accident) ; il en découle qu'une alarme « véhicule à l'arrêt » provenant d'un système DAI est cen-sée précéder les alarmes déclenchées par d'autres systèmes, tels que des capteurs thermiques ou de fumée. Cette information rapide fournie par la DAI laisse plus de temps aux opérateurs pour vérifier la nature et le lieu de l'incident et programmer une intervention efficace. Cela est possible en choisissant une configuration de ventilation optimale, en prévenant les sur-accidents grâce à des mesures d'exploi-tation et en avertissant rapidement les usagers en amont de l'incident. Ce gain de temps donne égale-ment l'opportunité d'appeler les services de secours, de fermer l'accès, d'envoyer des messages sur les panneaux à messages variables et à la radio, d'appeler une dépanneuse, d'inviter à évacuer le tunnel, etc.

Les systèmes de vidéo-détection de la fumée sont décrits dans le Paragraphe 6.3.3 "Méthodes actuel-lement utilisées" du rapport 05.16.B 2006.

Les systèmes DAI par analyse d'images vidéo peuvent fournir des informations en temps réel sur le flux, le volume et la vitesse du trafic. Ils peuvent enregistrer les images depuis l'origine de l'incident et interagir avec d'autres systèmes tels que le système de contrôle-commande-supervision . Les systèmes DAI comprennent généralement des caméras, un système de traitement des images pour les images provenant d'une ou plusieurs caméras, des encodeurs vidéo à protocole Internet (IP) et des décodeurs sur IP pour renvoyer les images vers des moniteurs ou des écrans d'ordinateur. De plus, un système de gestion vidéo est constitué d'un ou deux serveurs redondants ayant à la fois une fonction vidéo et une fonction de stockage (enregistrement de la masse vidéo et des incidents DAI, recueil et stockage des données du trafic en temps réel et des événements du trafic, interfaçage avec le système de contrôle-commande-supervision), d'équipement de réseau et de lignes de communication (fibres optiques, câ-bles coaxiaux ou câbles à paires torsadées non blindées).

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Conception et mise en service des systèmes DAI

La conception des systèmes DAI dans les tunnels doit être réalisée en prenant en compte les points suivants :

Choix des incidents à détecter, Précision de détection, Réduction des fausses alarmes, Localisation des caméras existantes dans le tunnel, Caractéristiques géométriques du tunnel, Accès pour le personnel de maintenance, Éblouissement à l'approche des têtes du tunnel dû au soleil, Déplacements des zones d'ombre dus au soleil à proximité des têtes du tunnel, Modifications provoquées par le passage des véhicules dans le tunnel (phares, obstruction par

les véhicules hauts), Changement de niveau d'éclairage dans le tunnel (éclairage allumé/éteint), Reflets dans le tunnel, Avec un système DAI intégrant un flux vidéo IP, la capacité du réseau IP existant doit être véri-

fiée afin d'assurer que la bande passante disponible est suffisante.

L'article de la revue Routes/Roads 2009 intitulé "Systèmes de détection incendie de tunnels routiers - Enseignements tirés d'un projet international de recherches" arrivait à la conclusion que : « pour être en mesure de détecter des incendies obstrués par un embouteillage, la plupart des fabricants de détec-teurs à champ de vision recommandent d'utiliser deux appareils pour couvrir chaque section à partir de deux angles différents, par exemple, à partir des deux directions à l'intérieur du tunnel ». Plusieurs caméras peuvent également être utilisées pour assurer une redondance, en cas de panne de l'une d'elles. Généralement, les champs de vision des caméras sont définis de manière à se recouvrir. Ainsi, en cas de panne de l'une d'elles, cela peut être compensé grâce aux images des caméras voisines.

Le Paragraphe IV.2.1. « Equipements de détection d'incidents » du rapport 05.15.B 2004 suggère que les emplacements des caméras peuvent varier entre 30 et 150 mètres si elles sont utilisées pour la dé-tection automatique d'incident.

Les performances d'un système DAI dépendent en grande partie de la bonne mise en service et du bon calibrage, avant le déploiement. L'expérience montre que, dans les tunnels, la mise en service et le calibrage peuvent prendre plusieurs mois.

8.3.5. Détection d'incendie/de fumée: objectif de la détection des incendies et des fumées

Les détecteurs d'incendie et de fumée font toujours partie intégrante d'une boucle de contrôle compo-sée de capteurs, de dispositifs de déclenchement d'alarme, de réseau de transmission, d'unités de trai-tement, etc. , l'ensemble étant communément appelé système d'alarme incendie.

Les systèmes d'alarme incendie et fumée dans les tunnels routiers sont conçus pour détecter les incen-dies et la production de fumée le plus rapidement possible pour que les équipements et les procédures de sécurité puissent être activés sans délai. Leurs principaux objectifs doivent être :

informer les usagers du tunnel le plus tôt possible de manière à leur permettre de s'évacuer et de se secourir eux-mêmes,

transmettre tous les paramètres d'incendie possibles au personnel d'exploitation du tunnel afin qu'ils puissent modifier le fonctionnement du tunnel (contrôle du trafic et systèmes de ventila-tion) conformément aux procédures d'urgence (appelées mode incendie) et prévenir les services de secours, l'équipe médicale, les pompiers, la police, etc., localiser l'incendie ou l'incident, afin de diriger les services de secours vers les endroits appro-

priés pour porter assistance aux automobilistes, par exemple.

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Principes de détection d'incendie

En règle générale, les principes de détection d'incendie sont basés sur la perception des paramètres déterminés par l'incendie, c'est-à-dire la chaleur, la fumée, le rayonnement et la production de substan-ces chimiques caractéristiques. Par conséquent, les capteurs de détection d'incendie peuvent être clas-sés comme suit :

Détecteurs de chaleur : tout matériel dont les caractéristiques sont sensibles à une augmentation de l'énergie thermique suffisante pour entraîner un accroissement de la température. Les cap-teurs qui mesurent les différences de température par rapport à une température de référence ain-si que la vitesse de montée en température, des câbles à fibres optiques dont les caractéristiques de transmission de la lumière dépendent de la température, des câbles de capteur linéaire avec des composants électroniques intégrés, etc., en sont des exemples,

Détecteurs de flammes qui détectent grâce à leur sensibilité au spectre des longueurs d'onde in-frarouges et/ou ultraviolettes,

Détecteurs de fumée qui mesurent l'extinction d'un faisceau de lumière infrarouge traversant des zones d'ionisation de CO et de CO2, Détecteurs qui combinent différents types de capteurs.

Chacun de ces détecteurs dispose de son propre domaine d'application, en fonction de son temps de réponse, de sa robustesse, de sa fiabilité, etc.

Dernièrement, les systèmes vidéo DAI se sont avérés être très efficaces et rapides pour détecter les incendies. En effet, ils détectent tout objet ou véhicule dont le mouvement ne s'inscrit pas dans le flux de trafic normal. Les caméras peuvent être tournées automatiquement en direction de la zone de l'inci-dent, ce qui permet à l'exploitant de voir le tout début de l'incendie.

Les systèmes de détection d'incendie/de fumée sont décrits dans le Paragraphe 6.3 « Détection des incendies » du rapport 2006 05.16.B.

Exigences concernant le système de détection d'incendie

En règle générale, les détecteurs d'incendie dans les tunnels routiers doivent être conçus pour résister aux conditions environnementales suivantes : une vitesse de l'air inférieure ou égale à 10 m/s, une mauvaise visibilité due aux gaz d'échappement de diesel et aux particules provenant de l'usure des pneus et de l'abrasion de la chaussée, concentrations accrues et variables à court terme de polluants (monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone (CO2), oxydes d'azote et hydrocarbures), modifica-tion des intensités d'éclairement des phares, chaleur des moteurs et fumées chaudes dues aux gaz d'échappement des véhicules, interférences électromagnétiques, composition mixte du trafic (voitures, camionnettes, poids lourds, bus et camions-citernes) qui a pour conséquence une obstruction à degrés divers de la section transversale du tunnel.

Il est primordial que ces systèmes disposent d'un degré élevé de fiabilité de fonctionnement et qu'ils soient en mesure de localiser l'incendie le plus précisément possible. Il est conseillé que les systèmes de détection d'incendie disposent d'un certain niveau d'intelligence afin d'éviter les fausses alarmes, car ces dernières peuvent engendrer des dépenses significatives, voire pire, elles risquent de décourager les opérateurs qui pourraient ne plus prêter attention aux alarmes.

Il est en outre impératif que l'équipement de détection d'incendie/alarme ait un coût raisonnable, des frais d'exploitation limités et qu'il soit facile à entretenir : se référer au Paragraphe 6.3 « Détection des incendies » du rapport 2006 05.16.B.

Paramètres dictés par les codes et les normes

Les règlements et normes internationaux spécifient les paramètres suivants pour les détecteurs automa-tiques d'incendie : temps maximal pour détecter un incendie, détermination de la position de l'incen-die, puissance minimale d'incendie à détecter, méthodes de détection approuvées, points de rassem-blement des alarmes incendie, paramètres permettant de déterminer quels tunnels doivent être équipés d'une alarme incendie e (par exemple, longueur du tunnel, tunnels avec ventilation mécanique, tunnels qui n'ont pas de surveillance humaine permanente, tunnels courts avec un trafic particulièrement dense).

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La liste détaillée des références concernant les paramètres des détecteurs d'incendie décrits dans des règlements se trouve dans le Paragraphe 10 « Références » du rapport 2006 05.16.B.

Détecteurs d'incendie/de fumée actuellement utilisés

L'efficacité de la détection d'incendie ne dépend pas uniquement du type de capteur (température, ex-tinction du faisceau lumineux, ionisation, etc.) mais également de la stratégie de détection qui a été développée, ce qui inclut le nombre de capteurs et leur niveau de surveillance dans le tunnel.

La détection automatique d'incident, l'analyse des images vidéo incluant des systèmes DAI, l'observa-tion par télésurveillance), des équipements tels que les extincteurs qui activent des alarmes lorsqu'ils sont décrochés, ainsi que les postes d'appel d'urgence sont généralement de bons moyens de déclen-cher une alarme.

De nombreux détecteurs couramment utilisés réagissent en fonction de la chaleur et la vitesse de mon-tée de température. Une fois bien calibré, ce type de système génère très peu de fausses alarmes mais peut être lent à réagir. Les détecteurs de fumée permettent de donner rapidement l'alarme mais génè-rent plus de fausses alarmes en raison des fumées produites par les véhicules diesel : se référer au Paragraphe VI.3.1 « Détection d'incendies » du rapport 05.05.B 1999.

L'article de la revue Routes/Roads 2009 intitulé "Systèmes de détection incendie de tunnels routiers - Enseignements tirés d'un projet international de recherches" traite des systèmes de détection incen-die/fumée des tunnels routiers tels que la détection linéaire de la chaleur, la détection optique de flamme, la détection par images vidéo, la détection ponctuelle de la chaleur et la détection de fumée via un système d'échantillonnage de l'air. Il conclut que le système d'échantillonnage de l'air offre de bonnes performances en termes de temps de réponse, de capacité à situer précisément et gérer un in-cendie et ses effets sur l'environnement routier, en prenant en compte les performances globales no-tamment les fausses alarmes, la maintenance et la détection d'incendie. Les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour déterminer la technologie la plus appropriée pour la détection d'incendie dans les tunnels.

8.3.6. Radio-retransmission des fréquences FM grand public, des fréquences de l'exploitant et des services de secours

Un tunnel est un milieu clos et confiné qui, le plus souvent, ne permet pas la propagation des ondes hertzienne émanant de stations de radio extérieures au tunnel. Afin de rétablir cette propagation, il est nécessaire de mettre en place un dispositif permettant la retransmission des fréquences souhaitées. Plusieurs types de services peuvent être retransmis :

les services de secours (pompiers, police...), l'exploitant (patrouilles, équipes de maintenance, taxis, sociétés de transport en commun...), les radios FM grand public, les radios DAB grand public (Digital Audio Broadcasting) les téléphones portables.

Les services dont les fréquences peuvent être retransmises sont très nombreux, mais, pour des problè-mes de coût, voire de faisabilité, toutes ne le sont pas. En règle générale, on retransmet certaines fré-quences utilisées par les services de secours, les fréquences de l'exploitant, quelques fréquences FM et/ou DAB et les fréquences des opérateurs de téléphonie mobile.

Lorsqu'une ou plusieurs fréquences FM grand public sont retransmises, un dispositif est mis en place et permet d'insérer des messages préenregistrés. En cas de besoin, ces fréquences FM sont interrom-pues et les messages concernant le tunnel sont diffusés à l'attention des usagers, afin de leur donner des indications sur la marche à suivre fixée par l'exploitant.

Une installation de radio-retransmission dans un tunnel est essentiellement composée :

d'une antenne, d'un ensemble de transmission/réception qui permet d'émettre de l'extérieur vers le tunnel, cet

ensemble ayant besoin d'être refroidi,

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d'un ensemble de transmission/réception qui permet d'émettre du tunnel vers l'extérieur (pas pour des stations publiques mais pour les services de secours, etc.)

d'un ensemble rayonnant dans le tunnel (câbles rayonnants ou antennes).

8.3.7. Haut-parleurs

Les dispositifs qui permettent de s'adresser directement à l'usager pour lui donner des informations ou lui indiquer une conduite à tenir sont peu nombreux. Pour tenter de répondre à ce problème, certains tunnels sont équipés de haut-parleurs. Dans la pratique, selon l'usage qui en est fait, les haut-parleurs offrent différentes fonctionnalités. Mentionnons notamment les points suivants :

Les haut-parleurs implantés régulièrement dans le tunnel, qui permettent de donner des informa-tions et des consignes aux usagers dont le véhicule est arrêté à l'intérieur du tunnel,

Les haut-parleurs (ou alarmes) implantés régulièrement à l'intérieur du tunnel qui diffusent un signal sonore d'indication de danger, Les haut-parleurs (ou balises sonores) implantés près des issues de secours qui renseignent les

usagers sur la façon d'utiliser les issues et leur localisation.

Ces dispositifs sont cependant assez peu répandus pour le moment. Leur utilisation doit être étudiée au cas par cas et souvent, ils seront utilisés dans des tunnels très particuliers (trafic très dense, grande longueur, etc.).

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8.4. Eclairage

Dans la plupart des tunnels, la pénétration naturelle de la lumière ne permet pas d'assurer des condi-tions de visibilité satisfaisantes pour les usagers. Il est donc nécessaire d'installer un éclairage artificiel qui offre aux usagers des conditions de visibilité et de confort satisfaisantes.

En termes de fonctionnalités, l'installation d'éclairage doit permettre d'assurer:

un éclairage normal qui donne aux usagers une visibilité appropriée, de jour comme de nuit, un éclairage de secours qui offre aux usagers une visibilité minimale leur permettant de sortir du

tunnel à bord de leurs véhicules en cas de perte de l'alimentation électrique de puissance.

Une installation d'éclairage doit être conçue en respectant de nombreuses exigences, notamment celles relatives aux :

niveaux de luminance et d'éclairement sur la chaussée, niveaux de luminance et d'éclairement sur les piédroits, valeurs d'uniformité pour les différents régimes d'exploitation, valeurs d'éblouissement.

Plusieurs types d'installations sont possibles, les plus courantes sont l'éclairage symétrique et l'éclai-rage à contre-flux. Selon les caractéristiques du tunnel et selon les objectifs à atteindre, les implanta-tions de luminaires peuvent être effectuées sur une ou plusieurs files, au-dessus des voies, en haut des piédroits, etc.

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8.5. Ventilation

La ventilation des tunnels assure une double fonction :

En exploitation normale, elle assure une qualité d'air suffisante dans le tunnel, généralement par la dilution des polluants ; En situation d'incendie, elle doit permettre de maintenir des conditions aussi sûres que possible

pour les usagers du tunnel et les services de secours en contrôlant l'écoulement des fumées de façon appropriée : voir Paragraphe 1.6 "Rôle du système de ventilation pendant la phase d'au-toévacuation" et le Paragraphe 1.7 "Rôle du système de ventilation pendant la phase de déclen-chement de l'incendie" du rapport 05.16.B.

Historiquement, la première raison pour laquelle des systèmes de ventilation ont été installés en tunnel a été la réduction des niveaux de pollution. Bien que les émissions de polluants par les véhicules rou-tiers aient très fortement diminué au cours des dernières décennies, cette fonction reste importante et doit être étudiée avec attention lors de la conception de l'ouvrage. Dans certains cas, la ventilation naturelle due à l'effet de pistonnement des véhicules en mouvement peut être suffisante pour satisfaire aux exigences de qualité de l'air en exploitation normale. Les besoins en ventilation mécanique sont évalués en tenant compte de la longueur du tunnel et du type de circulation (unidirectionnelle ou bidi-rectionnelle) et de son régime d'écoulement (possibilité de congestion). Voir le Rapport technique 2004 05.14.B : Tunnels routiers : émissions des véhicules et besoins en air pour la ventilation. Ce rap-port sera remplacé par un nouveau qui sera publié prochainement.

Les mêmes facteurs déterminent les capacités requises pour la ventilation d'urgence, particulièrement en cas d'incendie. La présence d'autres équipements ou aménagements, comme les issues de secours par exemple, est également à prendre en compte. La ventilation naturelle peut suffire dans certains cas, mais une ventilation mécanique est souvent nécessaire pour les tunnels dépassant quelques centaines de mètres de longueur.

Différentes stratégies de ventilation peuvent être employées en tunnel. Le choix parmi celles-ci est généralement guidé par les considérations de sécurité incendie ; l'utilisation du système en conditions normales est ensuite adaptée: se référer au Chapitre V "Ventilation pour la maîtrise des incendies et des fumées" du rapport 05.05.B 1999.

La longitudinale consiste à créer un courant d'air longitudinal dans le tunnel, afin de repousser toutes les fumées, produites par un véhicule en feu, d'un seul côté du foyer. Si des usagers sont présents de ce côté, ils peuvent être affectés par des gaz toxiques et une visibilité réduite ; c'est pourquoi cette straté-gie doit être employée avec la plus grande prudence dans les tunnels bidirectionnels ou congestionnés. La vitesse d'air minimale pour un bon contrôle des fumées dépend de l'incendie de dimensionnement et de la géométrie du tunnel (pente, profil en travers).

La stratégie transversale tire profit de la flottabilité des fumées d'incendie : celles-ci tendent à se concentrer en partie haute du tunnel, d'où elles peuvent être extraites mécaniquement. Le système est conçu de manière à préserver une couche d'air frais (visibilité correcte, faible toxicité) en partie basse de l'ouvrage pour permettre l'auto-évacuation. Il est donc important de maintenir un courant d'air lon-gitudinal aussi faible que possible à proximité du feu pour éviter la déstratification et une propagation longitudinale excessive des fumées. Cette stratégie est applicable dans n'importe quel tunnel mais la conception, la réalisation et l'exploitation du système sont plus difficiles et plus coûteuses.

La conception d'un système de ventilation comprend le calcul de la capacité minimale du système en termes de poussée et/ou de débit, la conception du réseau de ventilation et le choix du matériel de ven-tilation adapté. Voir le Chapitre 4 du rapport 2006 05.16.B : Ventilation et ses annexes 12.3 "Dimen-sionnement des installations de ventilation longitudinale", 12.4. "Trappes d'extraction des fumées" et 12.6. "Impact sonore des accélérateurs". Le matériel doit répondre à un certain nombre d'exigences, notamment en matière de résistance au feu et de performance acoustique.

La conception de scénarios de ventilation appropriés pour chaque situation d'incendie possible est une étape très importante du processus : voir le Rapport technique 2011 R02 : Tunnels routiers : stratégies

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d'exploitation de la ventilation. Ces scénarios peuvent être simples, particulièrement lorsque la straté-gie longitudinale est employée, ou mettre en jeu un grand nombre de mesures et d'équipements de ventilation pour des tunnels complexes ventilés transversalement. L'optimisation de la commande de ventilation pour contrôler la qualité de l'air en exploitation normale est cruciale pour réduire la consommation énergétique ; il s'agit d'un enjeu important car cette consommation représente une part significative du coût d'exploitation d'un tunnel.

Les interactions de la conception d'un système de ventilation avec celle d'autres éléments du tunnel sont nombreuses et diverses. Dans le cas de la ventilation transversale, par exemple, les débits requis peuvent influer sur la section excavée, avec un impact potentiellement fort sur le côut du creusement. La ventilation représente également une part importante des besoins en alimentation électrique d'un tunnel. Elle interagit fortement avec d'autres équipements de sécurité tels que la détection d'incendie et les systèmes de lutte contre le feu : voir le Chapitre 5 « Les systèmes fixes de lutte contre l'incendie dans le cadre des systèmes de sécurité des tunnels » du rapport 2008 R07.

Les problèmes environnementaux liés à la ventilation, mis à part la consommation électrique et l'em-preinte carbone associée, sont liés au rejet local et concentré d'air pollué par les têtes et les cheminées d'extraction. La réduction de leur impact sur le voisinage du tunnel fait partie d'une bonne conception environnementale : voir le Paragraphe 4.3. "Technique de dispersion de l'air des tun-nels", le Paragraphe 4.6. "Aspects liés à l'exploitation" et l'Annexe D. "Aperçu de la modélisation de la dispersion pour la conception des systèmes de ventilation" du rapport 2008 R04.

Enfin, des parties d'un tunnel autres que l'espace trafic principal peuvent nécessiter une ventilation, en particulier les issues de secours : voir le Paragraphe 5.3. "Dimensionnement de l'itinéraire d'évacua-tion" du rapport 05.16.B 2006.

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8.6. Equipements de lutte contre l'incendie destiné aux usagers et aux équipes de secours

8.6.1. Objectifs

L'objectif principal des équipements de lutte contre l'incendie dans un tunnel routier est de fournir les moyens de combattre un incendie dans le tunnel avec un impact minimal sur les usagers, les services de secours et la structure.

L'Association mondiale de la route (AIPCR) a traité des systèmes nécessaires pour la lutte contre le feu dans les tunnels routiers dans de nombreuses publications, les deux principale étant le Rapport technique 05.05.B 1999 "Maîtrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers" et le Rapport technique 05.16.B 2007 "Systèmes et équipements pour la maîtrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers". En outre, ces sujets ont également fait l'objet de plusieurs Rapports du Comité aux Congrès mondiaux de la Route, plus spécifiquement ceux de Vienne (1979), Sydney (1983), Bruxelles (1987) et Marrakech (2001).

Les systèmes critiques pour la capacité à combattre un incendie dans un tunnel routier comprennent la détection, l'alarme, le réseau d'appel d'urgence, la surveillance vidéo, la sonorisation, l'alimentation et la distribution en eau, les systèmes fixes de lutte contre le feu, les extincteurs portables et la ventilation d'urgence. Ces systèmes doivent être prévus, évalués, conçus et installés de façon soignée et intégrée afin d'assurer qu'ils sont réellement compatibles entre eux et que la sécurité des personnes en cas d'in-cendie n'est ni compromise, ni assurée de façon trop redondante.

Beaucoup de ces éléments de lutte contre le feu en tunnel font l'objet d'autres chapitres du présent manuel. On peut citer la détection (Paragraphe 8.3.5), les systèmes fixes de lutte contre l'incendie (Paragraphe 8.7), les alarmes incendie (Paragraphe 8.3), les postes d'appel d'urgence (Paragraphe 8.3.1), la télésurveillance (Paragraphe 8.2), la sonorisation (Paragraphe 8.3.7), la radio-retransmission (Paragraphe 8.3), la ventilation d'urgence (Paragraphe 8.5).

La présente section traite des systèmes à la disposition des usagers (automobilistes), de l'exploitant et des services de secours pour la lutte contre le feu. Cet ensemble comprend les systèmes destinés à fournir de l'eau à travers une conduite (colonne sèche) et les bouches d'incendie, ainsi que les extinc-teurs portables installés dans le tunnel.

8.6.2. Alimentation en eau

Un système d'alimentation en eau, comprenant des canalisations, des traînasses ou colonnes (sèches ou humides), est requis pour fournir l'eau nécessaire à la lutte contre le feu dans le tunnel (par des bou-ches) et éventuellement pour alimenter un système fixe de lutte contre le feu (Paragraphe 8.7) s'il en existe un dans le tunnel (se référer au Paragraphe VI.3.3 "Alimentation en eau" du rapport 05.05.B 1999). La source d'eau peut être un réseau de distribution d'eau ou un réservoir. La pression nominale du système doit être en conformité avec les exigences des équipes de secours ayant vocation à interve-nir dans l'ouvrage.

8.6.3. Poteaux d'incendie

Les poteaux d'incendie sont nécessaires dans le tunnel pour fournir un point de connexion à l'alimenta-tion en eau pour les lances des sapeurs-pompiers. Les poteaux doivent être installées à intervalles ré-guliers dans le tunnel (voir le Paragraphe VI.3.3 "Alimentation en eau" du rapport 05.05.B 1999). Les éléments de connexion doivent être compatibles avec le matériel des services locaux pouvant interve-nir dans l'ouvrage.

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8.6.4. Extincteurs portatifs

Des extincteurs portatifs sont mis à disposition à intervalles réguliers dans les tunnels routiers pour permettre aux automobilistes et au personnel d'exploitation de combattre un incendie d'ampleur limitée dans le tunnel avant l'arrivée des services de secours (voir le Paragraphe VI.3.2 "Extincteurs" du rap-port 05.05.B 1999).

8.6.5. Tuyaux d'incendie

Des rouleaux de lances à incendie sont installés en tunnel dans certains pays, cependant cela ne repré-sente pas une tendance générale puisque d'autres pays permettent aux services de secours d'apporter leurs propres lances dans le tunnel pour chaque événement (voir le Paragraphe VI.3.3 "Alimentation en eau" du rapport 05.05.B 1999).

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8.7. Systèmes fixes de lutte contre l'incendie

Le Rapport technique 2008 R07 "Tunnels routiers : évaluation des systèmes fixes de lutte contre l'in-cendie" résume le point de vue de l'Association mondiale de la route sur les systèmes fixes de lutte contre l'incendie (SFLI) ainsi que ses recommandations relatives à l'applicabilité, au choix et à l'utili-sation de ces systèmes.

Lors d'un incendie qui se développe rapidement, la fumée peut rapidement réduire la capacité des usa-gers à se sauver par eux-mêmes, pendant que la température qui croit rapidement peutrendre les condi-tions dans le tunnel intenables et détruire les systèmes de sécurité. Un SFLI offre la possibilité de ra-lentir le développement du feu et de sa propagation. De ce fait, il permet aux usagers de se secourir par eux-mêmes plus facilement et il aide l'intervention des services de secours pendant les différentes pha-ses de l'incendie. Un SFLI peut offrir d'autres avantages, à savoir qu'il permet de protéger les installa-tions du tunnel contre les dommages dus à l'incendie et d'éviter ou de réduire les interruptions du ré-seau routier susceptibles de se produire dans un tunnel en réparation suite à un incendie.

Sauf dans les pays où l'installation d'un SFLI est interdite par les directives de conception des tunnels, la procédure suivante est recommandée au moment de décider si un tel système doit être installé ou non :

une étude de faisabilité, une analyse des risques telle que définie dans la Directive européenne 2004/54/CE, une analyse coûts-bénéfices.

Un système fixe de lutte contre l'incendie doit être examiné dans le contexte d'autres systèmes de sécu-rité critiques comme la ventilation. Une détection rapide et précise et une réponse d'un SFLI sont des éléments essentiels pour obtenir la meilleure performance d'un système fixe de lutte contre l'incendie. La performance de fonctionnement d'un SFLI peut être évaluée au mieux par une étude comprenant des phases de maintenance, de tests et de formation. Une analyse soigneuse doit être menée quant aux effets d'un tel système sur les procédures de fonctionnement et les budgets de maintenance.

A l'heure actuelle, les installations dites « déluge » sont de loin le type de SFLI le plus répandu dans les tunnels. Des systèmes à la fois à basse et haute pression sont disponibles, les derniers aspergeant des gouttelettes de taille plus faible.D'autres systèmes utilisant l'eau, incluant ceux à base de mousse, ont également été installés dans les tunnels. Le choix d'un système approprié devrait être fait sur base d'une analyse coûts-bénéfices

Bien que les SFLI soient utilisés fréquemment dans certains pays, ils restent l'exception plutôt que la règle dans les tunnels routiers au niveau international. Alors que ce type de systèmes peut réduire le développement et la propagation d'un incendie, ils nécessitent également un plus haut niveau de main-tenance et de contrôle afin de s'assurer qu'ils fonctionnent de manière optimale.

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8.8. Systèmes de vidéosurveillance et de contrôle du trafic

Dès lors que le niveau de trafic est très dense dans un tunnel, un système de surveillance du trafic est souvent mis en place. Cette surveillance est, le plus souvent, réalisée par vidéo-surveillance, complété parfois par des dispositifs de comptage. Une installation de vidéo-surveillance offre à l'exploitant la possibilité de surveiller en temps réel les conditions de trafic dans le tunnel. En cas de conditions d'ex-ploitation dégradée, elle permet de visualiser la zone de l'incidentet d'évaluer rapidement les besoins.

La vidéo-surveillance est donc un outil très précieux pour l'exploitant car il lui permet, d'une part de surveiller en permanence les incidents à l'intérieur du tunnel et, d'autre part, d'intervenir rapidement en cas de besoin. Toutefois, pour exploiter pleinement une installation de vidéo-surveillance, il est impé-ratif d'avoir une présence humaine, si possible en permanence, au centre de contrôle-commande.

Dans sa conception, une installation de vidéo-surveillance est généralement assez simple. Des caméras régulièrement disposées dans le tunnel offrent une couverture complète du tunnel et de ses abords. Les images sont ensuite regroupées puis transmises via des réseaux dédiés, ou spécifiques, vers le centre de contrôle-commande du tunnel. Les images sont alors reçues et visionnées sur les moniteurs.

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8.9. Signalisation

La signalisation est un des moyens dont dispose l'exploitant pour communiquer avec l'usager.

Pour un itinéraire donné, on peut voir dans un tunnel la même signalisation qu'à l'air libre :

Signalisation directionnelle fixe, Signalisation de police (panneaux de danger, de limitation de vitesse et d'indication de direction), Signalisation variable (signaux d'affectation de voies, panneaux à messages variables).

Les différents dispositifs de sécurité à disposition des usagers dans le tunnel (postes d'appel d'urgence, extincteurs, issues de secours...) nécessitent en outre une signalisation de sécurité spécifique.

Le principal problème qui se pose pour la signalisation dans le tunnel est l'emplacement. En effet, les caractéristiques géométriques d'un ouvrage souterrain sont optimisées et augmenter la section trans-versale conduira à des surcoûts non négligeables. Dans la pratique, un compromis doit être trouvé entre la nécessité d'une bonne visibilité des panneaux (donc, des panneaux de taille suffisante) et l'es-pace disponible.

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8.10. Barrières

Lorsqu'un événement grave (accident, incendie, etc.) se produit dans un tunnel, il doit être possible d'empêcher au plus tôt les usagers d'entrer dans le tunnel. En effet, un dispositif interdisant l'accès au tunnel de manière efficace et rapide peut éviter d'envoyer des usagers qui sont à l'extérieur vers une situation potentiellement dangereuse et d'éviter tout sur-accident en souterrain.

Dans de nombreux pays, l'expérience montre que si la fermeture du tunnel est réalisée uniquement au moyen d'une signalisation d'arrêt (panneau « stop » ou feu rouge) disposée à l'extérieur, juste avant la tête du tunnel, ce n'est pas très efficace. C'est pourquoi, cette signalisation d'arrêt est souvent complé-tée par des barrières et des panneaux à messages variables permettant aux usagers d'être informés des raisons de la fermeture.

Le dispositif de fermeture du tunnel peut être activé depuis le centre de contrôle-commande ou de manière automatique pour les tunnels qui ne sont pas sous surveillance permanente.

Le dispositif de fermeture est conçu pour être utilisé dans les situations d'urgence, mais il peut égale-ment être utilisé dans d'autres situations, notamment lors de fermetures programmées pour des inter-ventions de maintenance.

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