Pour une meilleure intégration du véhicule de collecte des déchets ménagers

La ville peut se définir comme un organisme vivant, qui pour fonctionner doit être traversé par des flux de différentes natures (personnes, marchandises, informations, énergies…) circulant sur des réseaux divers (route, rail, conduite…). En ce qui concerne les flux de marchandises se déplaçant dans cet espace, les moyens d’approvisionnement (distribution) et d’évacuation (collecte des déchets) tentent de répondre aux besoins afin de satisfaire économiquement la demande. Aujourd’hui ces considérations logistiques, découplées des préoccupations environnementales, ne peuvent déboucher sur des solutions soutenables.

Dans le contexte urbain, l’aspect ergonomique de l’engin de transport a évolué. Mais la contrainte essentielle, qui est l’impact du véhicule sur son environnement immédiat (pollution atmosphérique, perturbations sonores…), ne trouve pas aujourd’hui de solution satisfaisante.

Parallèlement, l’évolution des mentalités citadines appelle une réduction des nuisances générées par les transports.

Au début de l’année 1996, une campagne d’études a été initiée, dont le but était de :

• - définir l’impact sur le milieu urbain de nos activités de collecte des résidus urbains ;
• - évaluer la faisabilité de solutions alternatives.

L’ensemble de ces démarches a conduit à analyser plus finement les fonctions de base du véhicule de collecte d’ordures ménagères. Des préoccupations majeures ont été de surcroît dégagées au titre de la lutte contre les nuisances générées par la mise en œuvre de matériels lourds en milieu urbain :

• - la pollution de l’air,
• - le bruit,
• - la consommation d’espace,
• - l’intégration harmonieuse des matériels dans le paysage urbain.

Utilisant ces éléments, le pilote a été conçu pour tester la pertinence des choix techniques et des solutions opérationnelles envisagées avant d’aborder la réalisation d’une série.

Organisation générale des opérations de collecte

La collecte urbaine se différencie essentiellement des collectes périurbaines ou rurales par la compacité des secteurs traités par un engin. En règle générale, on estime :

• - à 40/50 km la distance parcourue par un véhicule ayant effectué au moins deux tournées de collecte par service journalier (poste de huit heures) ;
• - dont 20 à 40 % de distance en collecte pure pour un service.

Il a été constaté également que le personnel supportait en plus de sa charge de travail physique un ensemble de contraintes (trafic, stationnement, sécurité…), « proportionnelles » à l’activité sur la voirie.

Traditionnellement la collecte des OM (ordures ménagères) s’effectue le matin, mais avec l’évolution du trafic et l’accroissement de la production de déchets, il a fallu réviser cette situation :

• - soit démarrer plus tôt, au risque de gêner davantage les riverains ;
• - soit finir plus tard, au risque d’être perturbé par l’activité matinale.

Ces considérations ont ainsi conduit à introduire la collecte du soir (depuis 1984 pour la ville de Paris). Cette solution a alors permis d’élargir le champ opératoire :

En matinée, le créneau 6 h – 9 h est exploitable avec profit ;

Le soir la fenêtre est plus large ; on table en moyenne sur 18 h – 24 h, bien qu’à 18 h l’activité soit souvent intense et qu’à 24 h la cité soit assoupie.

Cette complémentarité permet de disposer du double de temps par rapport aux horaires classiques et donc globalement de réduire le nombre d’engins sur le terrain.

Toutefois, bien qu’aujourd’hui les opérateurs de collecte en milieu urbain s’appuient sur des outils informatiques d’optimisation, renseignés par des années d’expérience, leur métier reste dépendant de l’état des voies de circulation en temps réel.

Sur le terrain, l’équipage et son engin effectuent pour traiter un secteur :

• • un parcours à vide (Haut-le-pied aller), du garage jusqu’à la zone de collecte ;
• • la collecte effective incluant des roulages qui, effectués entre deux tronçons continus de collecte, sont appelés « transferts internes » ;
• • un parcours à charge (Haut-le-pied vidage) de la zone de collecte au lieu de vidage – centre de stockage, UIOM (usine d’incinération des ordures ménagères), transfert…

Puis, l’équipage repart pour un deuxième tour depuis le lieu de vidage, selon le même schéma. Dès le deuxième tour (et pour les éventuels troisième et quatrième tours), le circuit se fait en « boucle à partir du lieu de vidage » ; avec retour final au garage au dernier tour.

Au regard de cette description, et dans le but de limiter les nuisances introduites par ce service, il est important de :

• • réduire la distance parcourue en milieu urbain à charge de travail équivalente ;
• • déterminer à quel moment ou de quel point de la collecte il est nécessaire de partir vider une benne de collecte ?

Quelle énergie pour la propulsion des véhicules de collecte utilisés en ville ?

Le choix des matériels à mettre en œuvre dépend de leur motorisation, leur type d’équipement, leur compacité et leur manœuvrabilité. Du point de vue de la motorisation, l’opérateur a différentes possibilités :

• • une mise aux normes Euro (1) des véhicules Diesel ;
• • le choix d’une motorisation au gaz naturel ;
• • la mise en œuvre d’une flotte de véhicules mus par l’énergie électrique.

Ces solutions n’ayant pas les mêmes conséquences tant financières qu’opérationnelles, il s’avère utile de les présenter.

Vers un moteur Diesel propre

Le moteur Diesel, avec sa faculté à délivrer du couple à bas régime, son bon rendement et son extrême robustesse, s’est imposé auprès de tous les utilisateurs professionnels d’engins de transports.

La suprématie du moteur Diesel dans les applications utilitaires a longtemps rendu impossible l’émergence d’une solution alternative. Cette situation a conduit à des années d’attentisme en terme de développement de motorisations peu polluantes. Aujourd’hui, cela évolue grâce aux grands opérateurs de services en milieu urbain (transports collectifs, propreté…).

La combustion du gazole reste en effet une source importante d’émissions toxiques (oxyde d’azote, oxyde de carbone, hydrocarbures, particules pour l’essentiel) et de bruit. La mise en œuvre de la normalisation européenne sur les émissions des véhicules à moteur thermique (normes Euro 1, 2, 3) doit contribuer à réduire ces émissions. Par ailleurs, des actions d’encapsulage sont menées pour isoler le moteur de son environnement et permettre la filtration des perturbations sonores.

Pour l’exploitant, la solution consistant à mettre en œuvre des « châssis » thermiques à motorisation Diesel reste la plus économique (tableau II), mais surtout la plus souple. Rappelons qu’avec une masse embarquée d’une centaine de kilos de carburant, un engin de plus de 20 t pourra évoluer sans réapprovisionnement sur deux postes de travail soit deux fois 8 h.

Le Gaz naturel pour véhicule (GNV), une solution d’avenir ?

Le gaz naturel est un combustible qui permet de réduire significativement les

(1) Normes Euro : ensemble de la normalisation européenne sur l’émission des résidus de combustion des véhicules thermiques (Euro 1 en 1993, Euro 2 en 1996 et Euro 3 prévu en 1999).

Tableau I

Comparaison du pouvoir de stockage énergétique.

(*) Source EDF / Groupe SITA.

Tableau II

Solutions alternatives possibles.

(*) La base de comparaison est un châssis Renault type G.220.19. Le coût est évalué pour 15 matériels avec moyen de réapprovisionnement en énergie. Pour le Diesel, c’est une citerne avec pompe de distribution. Dans le cas du GNV, c’est une station de recompression et un stockage tampon à 200 bars et pour l’électrique, ce sont des chargeurs individuels.

Émissions gazeuses et perturbations sonores émises par le moteur thermique. Ce dernier se situe très en dessous de la Norme Euro 3 applicable aux moteurs Diesel (figure 2). Les motorisations au gaz naturel récemment mises en service sur des bus urbains représentent une réelle opportunité pour les bennes à ordures ménagères, mais aussi pour les laveuses et les aspiratrices.

Actuellement, la généralisation de cette solution est à l’étude sur d’autres véhicules lourds. Les points techniques évolutifs par rapport au moteur Diesel sont :

• la transformation des culasses pour ajouter des bougies ; • l’insertion de carburateurs soufflés et d’une électronique de gestion du mélange ; • l’implantation de bonbonnes de gaz sous 200 bars.

Ces différentes modifications sont réalisables avec une augmentation de la masse de l’engin voisine de 5 % (2) à un coût annoncé théoriquement admissible, aucun coût n’étant actuellement précisé.

Il reste à trouver les moyens d’organiser le ravitaillement des engins. En effet les stations de recompression à 200 bars proposées actuellement restent chères – 2 à 3 M.F. pour une flotte de 15 véhicules (3). La solution consistant à mettre en œuvre des compresseurs individuels est peu satisfaisante. Il est donc nécessaire pour assurer l’émergence de la propulsion au gaz naturel que Gaz de France aide à la mise en place de groupements d’utilisateurs se partageant des stations de recharge.

La propulsion électrique : la réponse locale ?

La propulsion électrique est une voie possible pour les opérations urbaines mises en œuvre sur des périmètres restreints. En effet, bien que discrète donc très appréciée, elle reste, un siècle après sa naissance, limitée par la capacité des batteries d’accumulateurs.

La mise en œuvre de solutions électriques nécessite par ailleurs certaines précautions :

• le choix d’un site approprié (urbain) ; • la mise en œuvre de matériels adaptés (autonomie et capacité en charge utile) ; • la possibilité de faire jouer l’effet d’échelle (acquisition, maintenance, énergie) ; • une exploitation maîtrisant la logistique propre aux engins électriques (expérience, motivation).

(2) Cette donnée est extrapolée d’une réalisation sur « Bus Renault » déjà en service. (3) Source : expérience menée à Bruxelles dans les transports en commun.

En respectant ces contraintes et en ayant à l’esprit les caractéristiques des engins électriques (autonomie, vitesse et temps de recharge), la mise en place de la collecte en benne à propulsion électrique est actuellement la meilleure réponse envisageable en terme de protection de l’environnement urbain.

Beaucoup plus souple, le « bimode » — véhicule fonctionnant indifféremment en tout électrique ou en thermique — permet d’élargir les possibilités d’exploitation des bennes électriques. Le « bimode », mis en œuvre depuis 1988, a permis de collecter des villes éloignées qui n’auraient pu être traitées par des bennes à propulsion tout électrique.

Des progrès sont attendus quant aux capacités de stockage des accumulateurs. Mais l’avenir de l’électrique repose avant tout sur la propulsion hybride (électrique et thermique). L’énergie stockée à bord ne pouvant suffire, il faut embarquer un moyen de produire de l’électricité, en utilisant une source de puissance thermique fonctionnant à son optimum donc sans variation de régime (turbine, moteur Diesel). Cette source est utilisée sur les phases de roulage. Les accumulateurs sont utilisés pour écrêter les pointes de puissances. En collecte, toute l’énergie est issue des accumulateurs, qui auront pu être rechargés lors des phases de roulage précédentes.

Le bruit : une nuisance inhérente à la collecte ?

Les perturbations sonores générées par les activités en milieu urbain sont devenues une préoccupation majeure. Nos activités de collecte sont génératrices de bruits. Ceux-ci sont peu perturbants pendant les heures d’activité intense, mais nous interdisent tout élargissement des tranches horaires de travail aux périodes « calmes ». Réussir à mettre en place un service « non-nuisant » devrait permettre à nos exploitants d’opérer plus tard ou plus tôt. Cette option présente un double intérêt :

• pour le citadin, une libération de l’espace urbain aux heures où ce dernier est « rare » car surchargé par l’activité quotidienne ; • pour l’exploitant, une augmentation de sa productivité par une plus grande liberté de circulation de ses matériels.

La lutte contre le bruit nécessite une forte implication des différents acteurs :

• les fournisseurs de matériels de collecte (châssis, bennes, bacs) ; • les exploitants.

Tableau III

Classification des bruits en collecte. Échelle de bruit des opérations de collecte en niveau de puissance acoustique (dBA).

Tableau IV

Comparatif de deux solutions pour évacuer 20 t de déchets.

benne classique de 16 m³ d’une capacité de 7 t par tour (S1).

benne de 20 m³ autorisant la collecte de 10 t par tour (S2).

Les collectivités partenaires.

En collecte on distingue plusieurs sources de bruit qui sont issues du véhicule, des bacs et de leur manipulation, ou de l’équipage.

Le châssis

Le véhicule de collecte est traditionnellement un châssis industriel (19 à 26 t), à motorisation essentiellement Diesel (> 200 ch), sur lequel est montée une benne tasseuse équipée d’un système de chargement (arrière, latéral ou frontal). Du fait de son profil d’utilisation en collecte, le moteur est source de variations sonores importantes lors :

• des cycles « démarrage-accélération-freinage » ;
• des appels de puissance pour animer l’équipement de collecte.

Plusieurs actions sont possibles pour réduire ces bruits soit au titre de solutions palliatives (encapsulage) soit au titre de solutions alternatives (gaz, électricité).

Les conteneurs

Les conteneurs (bacs à roulettes) sont générateurs de perturbations irrégulières, émergent d’autant plus du bruit de fond ambiant. On distingue :

• le roulage des bacs sur sol inégal (surtout à vide),
• la manipulation (ripage, saut de trottoir…),
• l’ouverture et la fermeture des couvercles.

Il existe aujourd’hui des bacs traités « antibruit ». Les évolutions apportées à ces bacs sont :

• l’insertion de manchons en caoutchouc au niveau des axes de roue pour « suspendre » le bac et réduire les vibrations au roulage sur surfaces inégales ;
• l’ajout, à l’arrière de l’articulation d’ouverture, de talons en caoutchouc afin d’éviter le claquement du couvercle sur le dos de la cuve lors de l’ouverture ;
• des pastilles de caoutchouc sont disposées sur le couvercle et sur la cuve pour réduire le bruit de fermeture.

Aujourd’hui, ces bacs anti-bruit sont inclus dans l’offre des fournisseurs de bacs (4).

L’équipement de collecte : benne et lève-conteneurs

Le cycle permettant de vider les bacs dans la trémie est une source importante de bruit. Les perturbations sonores générées sont du type « chocs ». Lors du déversement du déchet, le bruit peut également prendre des formes agressives diverses (ex. : bouteilles en verre). Le cycle sonore se décompose en quatre temps :

• l’accrochage des bacs sur le système de préhension ;
• le basculement et éventuellement les « coups de manette » pour vider ;
• la chute des déchets dans la trémie ;
• le décrochage des bacs du système de préhension.

Les travaux sur ce sujet ont permis de développer, en partenariat avec le bureau d’études de la société Grange (constructeur de matériel de collecte), diverses actions afin de limiter les bruits.

Le premier des points est l’isolation du caisson par couverture de la structure métallique avec un revêtement absorbant. Cette opération est menée de concert avec le travail d’habillage des matériels selon les chartes graphiques existantes afin de satisfaire aux besoins d’intégration harmonieuse des matériels dans le paysage urbain.

Sur la trémie du bimode (figure 3), un revêtement isolant est plaqué à l’extérieur pour limiter la résonance lors de la chute des déchets. La porte arrière du véhicule évolue vers une réduction de sa surface d’ouverture et le montage de lèvres en caoutchouc.

Tableau V

Approche spatiale de la comparaison des deux bennes.

(*) La consommation totale d’espace est le produit de la largeur de l’engin par la distance du service soit (l x D) en m².

Le montage de rideaux adaptés, pour confiner les bruits dans la benne.

Ces actions sont menées conjointement à la définition de la hauteur de trémie (minimum réglementaire 1,4 m) et d’un point de vue plus général, sur l’organisation de l’arrière de l’engin, espace de production où l’équipage est présent les trois-quarts du temps. Le travail porte également sur l’intégration des fonctions de base, permettant aux hommes d’assurer leur service dans de meilleures conditions : protection aux intempéries, apport de lumière...

En ce qui concerne le mécanisme de préhension et de levage (basculeur), les mesures ont révélé que l’essentiel des perturbations était issu des chocs d’accrochage et de fin de montée des bacs. Ces points, directement fonction des choix mécaniques, doivent être pris en compte lors de la définition initiale du basculeur.

L’équipage

L’équipage a besoin de communiquer au cours du service, particulièrement entre l’arrière de l’engin et la cabine (manœuvre, incident...) Des évolutions techniques (bip, liaison radio, cabine-arrière) sont intégrées pour limiter le niveau sonore autour du véhicule.

Vers l’optimisation opérationnelle

Les caractéristiques des voies

En ville, l’espace est devenu rare. On voit se développer la notion de « voirie en partage ». Le réseau de circulation se caractérise par la diversité de ses voies, des plus faciles d’accès (avenues, boulevards) aux plus difficiles (ruelles, impasses). Lors de la collecte dans des rues à une voie, les véhicules peuvent être suivis par des colonnes de voitures. La pression sur les équipages est alors importante, aussi de telles conditions de travail requièrent :

• - du matériel adapté,
• - des parcours optimisés,
• - des équipages très professionnels.

Ces contraintes imposent la mise en œuvre de matériels polyvalents et compacts, autorisant de collecter sur les différents types de voies. Ces véhicules permettent d’optimiser les opérations sur le secteur de collecte, et limiter la gêne ponctuelle aux autres usagers de la voirie. L’objectif étant d’améliorer la productivité en renforçant le niveau de performance des prestations.

La performance se mesure par le coefficient d’utilisation des matériels. Actuellement, des équipages dotés de bennes tasseuses d’une capacité de 16 m³ collectent de 15 à 17 t en deux tours. Le moyen d’améliorer ce résultat est d’augmenter le nombre de tours réalisés (soit en augmentant le nombre d’engins, soit en faisant effectuer des tours supplémentaires aux engins en exploitation) ou d’adapter la capacité des matériels.

Un matériel maniable, compact et efficace

Le véhicule doit être manœuvrant pour s’affranchir des difficultés propres à l’activité urbaine et pour pouvoir travailler indifféremment sur des secteurs larges ou étroits. Cette approche autorise une optimisation des secteurs de collecte, en limitant l’introduction des singularités liées à l’étroitesse de certaines voies. Car ces singularités se traduisent pour l’exploitant par la mise en œuvre de matériels spécifiques. Un intérêt supplémentaire est donc d’homogénéiser le matériel mis en œuvre, afin de limiter le nombre d’engins de réserve et de réduire la diversification de la maintenance (formation des personnels, gestion des stocks).

Les collectes sont généralement pénalisées par le circuit pour aller vider (encombrement, attente au vidage...), la multiplication des tours donc des vidages n’est pas une solution avantageuse. Cette considération conforte l’exploitation de véhicules de forte capacité. La conséquence directe est inévitablement le passage de châssis deux essieux (PTAC 19 t/CU 7 t) à des châssis trois essieux (PTAC 26 t/CU 12 t) (5).

Le véhicule, qui devra respecter les contraintes de manœuvrabilité et d’insertion dans le trafic, peut être étroit (2,3 m de large) doté de trois essieux dont deux seront directeurs (type 6x2/4 avec essieu suiveur directeur). Ce type de châssis récemment intégré dans l’offre des constructeurs (IVECO, RVI-SINPAR) ouvre des perspectives intéressantes pour le métier de la collecte.

Un tel véhicule de collecte sera compact, capable d’embarquer au minimum 10 t de charge utile par tour (avec une réserve de 20 % de CU), assurant ainsi une efficacité maximale en rapport des kilomètres parcourus.

À tonnage équivalent, et donc à charge de travail équivalente pour le personnel, la solution 20 m³ permet de réduire la distance du parcours de 20 %.

Le véhicule de capacité de 20 m³ autorise 40 % de charge utile supplémentaire, à taux de compression équivalent. Ceci est possible par montage de la benne sur un châssis trois essieux, qui permet d’utiliser pleinement et réglementairement le volume disponible. On constate que le rapport spécifique « charge utile/surface au sol du véhicule » est optimisé et permet de gagner 25 % en espace consommé. Dans le cadre d’une analogie avec l’automobile, cela revient à retirer de la circulation un véhicule sur quatre.

Description du véhicule répondant aux différentes problématiques

Le Groupe SITA, en assurant la maîtrise d’œuvre de la réalisation d’un engin tenant compte des considérations ci-dessus, propose une réponse à la problématique de la collecte des OM en milieu urbain.

Contre la pollution gazeuse

• - Le principe de « zéro émission gazeuse » sur site de collecte urbain.
• - Le choix d’une technologie simple mais fiable ; elle s’appuie sur l’expérience du groupe depuis le début du siècle : motorisation électrique intégrale tant pour la propulsion que pour l’entraînement des équipements.

Contre le bruit

L’isolation phonique du caisson et de la trémie est obtenue par plaquage d’un revêtement absorbant sur l’extérieur de ces composants de la benne tasseuse.

• - La réduction de l’ouverture de char-

(5) Sur un châssis deux essieux équipé d’une benne tasseuse, on ne peut réglementairement charger plus de 7,5 t.

gement et l’ajout de rideaux, rendent la collecte semi-hermétique afin de limiter la surface d’émission des bruits lors du chargement. L’intégration d’une « casquette » au niveau supérieur de la porte freine les perturbations issues de la trémie.

● Au niveau du mécanisme de préhension et de levage des bacs, les dents de peigne sont réalisées en matière composite (stratifié polyester). Les points de choc à l’accrochage et en fin de basculement sont traités par le montage d’amortisseurs en caoutchouc.

● La motorisation tout électrique est évidemment non bruyante.

Pour l’optimisation de la consommation d’espace

● La limitation de la gêne ponctuelle est obtenue par l’utilisation d’un matériel de collecte compact. La benne montée sur un châssis étroit (largeur 2,3 m) offre un volume utile maximum de chargement dans un espace minimum projeté au sol (CU/So).

● La circulation en ville est réduite par l’utilisation d’une benne de grande capacité (charge utile minimum de 10 t) qui permet d’effectuer en deux tours une charge de travail traditionnellement effectuée en trois.

● Le véhicule est très manœuvrant car son châssis trois essieux est doté d’un essieu suiveur directeur ; l’ensemble réalisé permet d’obtenir un faible rayon de giration.

Pour une intégration harmonieuse dans le paysage urbain

● La réalisation d’un carrossage « design » complet communique au matériel un aspect moderne et plus acceptable, détaché de l’image traditionnelle du poids lourd.

● La décoration des matériels permet aussi de les utiliser comme supports de communication.

● Le carrossage de finition lisse facilite l’entretien et garantit une meilleure propreté des engins.

Conclusion

La mise en œuvre d’un véhicule à propulsion électrique ou bimode, équipé d’une benne à ordures ménagères insonorisée, constitue le meilleur ensemble envisageable à ce jour. Toutefois, les possibilités offertes par le gaz naturel et l’évolution des moteurs Diesel devront être suivies attentivement.

L’analyse de l’exploitation des engins de collecte d’ordures ménagères en milieu urbain révèle l’intérêt que peut avoir un matériel optimisé (compact et manœuvrant) pour l’intégration dans le trafic et dans l’environnement en général. Une benne silencieuse, manœuvrante et productive contribue à faire mieux vivre la ville.