Brevet FR2569030A1 — publié le 19860214

La présente invention concerne un procéde de transmission d'informations sonores dans un véhicule circulant sur une route, ainsi que les moyens de mise en oeuvre de ce procédé. Cette invention est destinée a permettre la transmission, dans tous les véhicules circulant sur une route, de messages compréhensibles destinés à l'information des conducteurs et des passagers ou, plus généralement, de messages sonores pour l'avertissement, l'information ou la distraction des occupants des véhicules circulant sur une route. Les moyens habituellement utilisés pour transmettre des informations à l'intérieur d'un véhicule sont constitués d'émetteurs fixes et de récepteurs situés dans les véhicules. Ils nécessitent évidemment une consommation d'énergie, des opérations de maintenance et l'intervention quasi-permanente de personnels spécialisés qui limitent actuellement leurs applications aux domaines où leur nécessité est impérieuse. Dans les domaines de l'utilisation courante des véhicules ces moyens ne sont plus applicables à cause de leur coût et l'on préfère utiliser des informations visuelles (panneau indicateur, marquage à la peinture sur les chaussées) qui ont l'avantage d'avoir une signification internationale. Un but de la présente invention est de permettre la transmission de messages sonores dans les véhicules circulant sur une route sans nécessiter d'émetteurs, de récepteurs et sans apport d'énergie. Un autre but de la présente invention est de permettre la réception de messages sonores dans tous les véhicules-sans nécessiter l'adjonction d'organes supplémentaires ni de modification des véhicules. Selon une caractéristique de l'invention, la transmission d'informations sonores dans tout véhicule circulant sur une route ou une aire de roulement est obtenue au moyen d'une gravure en relief pratiquée sur la surface de la route ou aire de roulement ou au moyen d'une modulation en relief de cette surface, sur une zone dont la largeur et la longueur dépendent respectivement de la probabilité avec laquelle les messages doivent être reçus et de la durée des messages sonores. Le signal sonore est représenté sur la route ou l'aire de roulement par une modulation d'amplitude ou d'épaisseur du revêtement de la route selon l'axe de déplacement des véhicules, de telle sorte que, lors du passage de chaque véhicule, au moins une roue du véhicule subisse un mouvement de va et vient vertical reproduisant le relief de la surface de roulement. Si le véhicule roule à une certaine vitesse, les fréquences des vibrations induites se situent dans la gamme des fréquences audibles, et la gravure en relief est traduite en informations sonores pour les passagers occupant le véhicule. Autrement dit, la surface du revêtement de la route ou aire de roulement, sur une zone déterminée, reçoit une gravure similaire ou sillon d'un disque. Chaque véhicule, en circulant sur la zone gravée, capte, par l'intermédiaire d'au moins une roue soumise aux irrégulatités du revêtement, une vibration mécanique qui est transmise à l'habitacle et qui est perçue sous forme sonore par les occupants du véhicule. L'invention peut s'appliquer dans de nombreux domaines, notamment celui des véhicules circulant sur lessroutes et autoroutes, pour l'information ou l'avertissement, en complément ou en remplacement de la signalisation visuelle existante. Elle s'applique également aux avions circulants sur les aires de décollage et d'atterrissage ou aussi aux engins télécommandés ou non, aux robots qui se déplacent dans une usine. Le présente invention présente de nombreux avantages par rapport aux autres techniques de communication qu'elle peut compléter. Son principal intérêt réside dans l'absence d'énergie consommée spécialement à cet effet, la réception étant due au déplacement du véhicule, et dans l'absence d'équipement de réception. L'information sonore est diffusée au lieu désiré et est donc perçue indépendamment pour chaque véhicule circulant sur la route. Elle peut aussi être captée de façon obligatoire, en occupant toute la largeur de la chaussée, ou sélective, en n'occupant qu'unie faible partie de la chaussée que chaque conducteur pourra éviter facilement s'il le désire. Elle peut être accompagnée d'une information visuelle, d'un marquage visible sur l'aire de la chaussée qui est gravée ou modulée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont présentés dans la description qui suit. Celle-ci est illustrée par les figures qui représentent La figure 1, une vue schématique d'un véhicule en déplacement sur une route comportant une gravure selon l'invention La figure 2, une vue de dessus d'une route comportant une gravure sonore La figure 3, un schéma synoptique des moyens de mise en oeuvre d'un procédé de gravure d'une route, et La figure 4, un exemple de réalisation de l'organe de gravure ou de modulation du revêtement de route. La mise en oeuvre de l'invention consiste à réaliser une gravure en relief sur la surface de roulement ou une modulation en hauteur de la surface de roulement des véhicules, selon une fonction amplitude-distance (comptée à partir d'une origine donnée, selon l'axe de déplacement des véhicules) qui reproduit la fonction amplitude-temps du signal sonore portant les informations à transmettre, avec des coefficients multiplicatifs qui dépendent de l'amplitude maximale désirée, et de la vitesse des véhicules qui circulent sur la surface. La figure 1 représente une automobile 1 en déplacement sur une route dont on a représenté seulement la surface 2 de roulement. On sait que tout défaut de surface du revêtement d'une route se traduit par un moment vertical des roues, plus ou moins tien absorbé par la suspension et les amortisseurs du véhicule. Ces défauts sont aisément perçus de façon auditive. On connaît actuellement le rainurage transversal des routes et autoroutes, cons tique de rainures en creux pratiquées a intervales réguliers dans le béton à l'aide de diamants, destiné à améliorer l'adhérence des véhicules en cas de pluie Ces rainures provoquent un son facilement perceptible dans tous les véhicules. Si l'on veut créer un son de fréquence fixe F, et qutil soit reçu dans un -iehi cule se déplaçant à la vitesse V, on devra pratiquer dans la chaussée des raie sures équidistantes, espacées de la distance D telle que : V=D F Le tableau suivant donne pour 3 vitesses de véhicule (60, 90 et 120 1um/h) et pour 5 fréquences désirées, les longueurs d'onde D de la gravure qu'il faudrait pratiquer sur la chaussée. Fréquence Hz 300 500 1000 1500 2000 Vitesse . . ~~ 60 5,5 3,3 1,6 1,1 0,8 90 8,3 5 2,5 1,6 1,2 120 11,1 6,5 3,3 2,2 1,6 Longueur d'onde en cm Le tableau suivant montre l'effet de la vitesse des véhicules sur la hauteur du son perçu, pour 3 longueurs d'onde (1, 2 et 8 cm) Vitesse 60 80 100 120 Longueur d'onde cm 1 1670 2220 2780 3330 2 830 1110 1390 1670 8 210 280 350 420 Fréquence du son son perçu en Hz On constate d'après ces deux tableaux que les longueurs d'onde des gravures à pratiquer doivent être comprises entre 1 et 10 cm pour obtenir des sons compris dans une gamme de 200 à 3000 Hertz suivant la vitesse du véhicule. Généralement, les vitesses des véhicules à un lieu donné d'une route sont toutes voisines et bien connues et il est aisé de déterminer l'allongement de la gra vure pour obtenir une reproduction dans les véhicules aussi fidele que possible. Les longueurs d'onde données dans ces tableaux sont facilement réalisables actuellement et ne nécessitent pas de matériel particulièrement précis pour la mise en oeuvre de cette gravure. Les vibrations captées par les roues du véhicule sont transmises à l'habitacle en subissant une déformation qui dépend du véhicule et notamment des amortisseurs et des moyens d'isolation phonique. Cette déformation et cette atténuation ont peu d'effet sur l'intelligibilité des messages et des informations qui peuvent être transmis. Les informations transmises selon le procédé de l'invention peuvent être des messages parlés, accompagnés ou non d'illustrations musicales simples, des avertissements concernant la circulation (annonce de péage, de bifurcation, etc ...) ou l'environnement (description des sites environnants). A titre indicatif, un message de 10 seconces occupera une bande de 220 mètres au sol, pour véhicule circulant à 80 km/h. La durée du message perçu dépend évidemment de la vitesse du véhicule. L'épaisseur de la gravure est comprise entre 0,5 et 3 centimetres. Un effet d'écho ou de réverbération dû au fait que les vibrations sont reproduites par deux roues (avant et arriere) tend à améliorer le confort d'écoute du message. à La figure 2 représente une route/4 voies comportant deux files de circulation. 9ur chacune d'elle est gravée une bande sonore différente. Ainsi chaque file de circulation peut recevoir un message sonore différent. La largeur de la piste sonore peut être réduite à une largeur de pneu ou occuper toute la voie de circulation. Dans le premier cas le conducteur pourra éviter de rouler sur la piste sonore, et ne pourra pas dans le second cas. Une peinture peut accompagner la piste sonore pour avertir visuellement le conducteur de l'arrivée d'un message sonore et éviter l'effet de surprise. Cette peinture sur la piste sonore elle-même permet au conducteur d'éviter ou, au contraire, de capter le.message sonore contenu dans une piste étroite. La figure 3 montre le schéma synoptique d'un procédé de réalisation d'une gravure ou d'une piste sonore sur une route. Le son ou l'information sonore est préalablement préparé en studio et enregistré sur un magnétophone par exemple Le système de gravure représenté comprend une source sonore 10 qui peut être le magnétophone sur lequel le son a été enregistré. Le son lu est applique un circuit de filtrage 11 destiné à éliminer les fréquences hautes et basses extérieures aux spectres- des fréquences qui peuvent être reproduites. Les signaux filtrés sont ensuite appliqués à un circuit 12 convertisseur analogique numérique qui transforme les signaux analogiques d'entrée en une suite de nombres en notation binaire, correspondant à la valeur instantanée du signal d'entrée à des instants d'échantillonnage successifs, d'intervale de temps constant (de quelques centaines de microsecondes,par exemple) Ces échantillons numériques sont stockés dans une mémoire 13 (mémoire à circuits intégrés, ou à support magnétique tel que disque ou bande). Cette mémoire permet, en entrée de stocker le signal sonore à la vitesse normal d'écoute, et en sortie, à commander le dispositif de gravure à vitesse lente ou très lente, en fonction de ses caractéristiques propres. Les opérations d'entrée et de sortie de la mémoire sont indépendantes. En effet, à deux échantillons successifs en mémoire espacés de 100 microsecondes dans le son d'origine par exemple, correspondent, sur la route, à deux hauteurs de revêtement distantes de 2,8 mm pour des véhicules circulant à 100 km[h. On obtient ainsi une conversion de la fonction amplitude - temps en une fonction amplitude - distance, mise en oeuvre par le système de gravure. La lecture des échantillons en mémoire 13 sert ensuite à commander une machine à graver ou à moduler 14 dont le rôle est de moduler en hauteur le revêtement de la chaussée, sur une largeur déterminée ( dépendant de la machine, et du résultat désiré) et une longueur dépendant de la durée du message à graver. La figure 4 donne le détail de la machine à graver. Celle-ci comprend un mécanisme de gravure 21 qui peut être constitué de différentes manieras comme indiqué par la suite. Ce mécanisme est solidaire d'un véhicule spécial capable de se dé de gravure ou, au moins, la partie active du mécanisme placer lentement. Le mécanisme. ou éventuellement la totallte du véhicule porteur, peut être déplacé verticalement, par rapport à la route, de façon précise par un dispositif de translation verticale 20 à commande numérique.Ce dispositif 20 permet de moduler en hauteur la gravure sur la route en fonction des valeurs numériques lues dans la mémoire 13 et de données d'asservissement fournies par des capteurs 22 (capteur de position relative à la route, capteur d'avancement le long de la route). Différents procédés de réalisation d'une gravure sont utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention. Les appareils connus actuellement pour réaliser le rainurage des routes (usure par diamant ou laser) sont aisément adaptables à l'in- vention. Il est possible aussi de réaliser une surface de revêtement modulée en amplitude au moment de la fabrication du revêtement, de préférence en béton, par écrasement ou pression variable de la surface du béton avant sa prise complète. Un autre procédé utilisable consiste à- déposer sur la chaussée une bande d'épaisseur variable d'un matériau qui adhère et durcit au contact de la chaussée et dont l'épaisseur peut être modulée au moment du dépôt. Le matériau peut être composé de ciment, de béton, de matieres plastiques dures ou de la combinaison de matériaux minéraux et/ou organiques, incluant éventuellement un colorant dans la masse L'invention s'applique à l'information parlée sur routes et autoroutes, aeroports, usines, parcs de stationnement, etc ... et à la transmission d'informations dans tout type de véhicule en déplacement sur une surface à l'aide de roues. R E V E N D I C A T i 0 N 1 - Procédé de transmission d'informations sonores dans un véhicule circulant sur une surface de roulement, caractérisé en ce qu'il comprend une modulation an relief de la surface de roulement, telle que le déplacement du véhicule sur cette surface provoque en lui l'émission des informations sonores. 2 - Procédé de transmission d'iformations sonores suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction qui lie 19amplitude de la modulation de la surface de roulement à la distance mesurée par rapport à une origine, selon l'axe présumé de déplacement des véSicules9 est de même forme que la fonction amplitude - temps représentative du signal d'information sonore a transmettre. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bande de rou lement modulée ou gravée est de couleur différente du reste de la surface de roulement. 4 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la modula tion est réalisée par gravure ou usure de la surface de roulement selon la fonction amplitude - distance désirée. 5 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la modu lation est réalisée par le dépôt d'un matériau d'épaisseur variable selon la fonc- tion amplitude - distance désirée. 6 - Procédé selon la revendication d ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la modula tion est réalisée par une déformation variable du revêtement à sa fabrication, avant durcissement complet. 7 - Systeme de modulation en relief d'une surface de roulement, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'information sonore (in), un circuit de filtrage (11) pour éliminer les fréquences extrêmes contenues dans le signal sonore délivré par la source, un convertisseur analogique - numérique (12) et une mémoire (13) pour stocker le signal sonore sous forme numérique, et une machine à graver ou à moduler (14) comportant des moyens de faire varier l'amplitude de la modulation de la surface de roulement en fonction de la distance parcourue et des données numériques lues en mémoire (13).