Brevet FR2714755A1 — publié le 19950707

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE CAPTATION ET DE RECUEIL DU FLUX DE CIRCULATION AUTOMOBILE Pour connaitre la densité de circulation, la vitesse et le type des véhicules, leur répartition suivant les voies, divers systèmes sont utilisés: - le tuyau : d'installation simple mais très vulnérable aux freinages, quelquefois volontaires, en particulier des poids lourds. De plus, il n'est pas aisé de différentier les voies. - La bande souple à surpression : plus robuste, mais d'installation très onéreuse (défonçage de la chaussée) et d'entretien très contraignant pour la circulation. - Les capteurs magnétiques à induction : robustes car encastrés dans la chaussée. Ils ne sont utilisés pratiquement que pour les entrées de parking ou de péage, lorsque la vitesse des véhicules est réduite et que le positionnement est imposé. De plus, les contraintes d'installation et de maintenance sont encore plus grandes. En outre, ces dispositifs nécessitent une infrastructure particulière pour les alimenter en énergie et pour rapatrier les informations vers le centre de traitement gour tre exploitation en temps réel. (certains postes de comptage fonctionnent en autonome, sans liaison, mais ils ne fournissent en différé que des statistiques horaires et journalières). Le système objet de la présente demande de brevet évite ces inconvénients. I1 ne nécessite aucune intervention sur la chaussée, ni aucune infrastructure particulière. I1 permet l'exploitation temps réel en centralisé. Principe Sur les réverbères d'éclairage public (2) et les potences de signalisation lumineuse, sont installés des télémètres (1) visant les différentes voies de roulement (Fig.1). Au passage d'un véhicule la distance est modifiée car un obstacle plus haut que la chaussée est détecté. Deux plages de distances ou plus peuvent etre prévues (3 et 4) pour différencier les voitures de tourisme des camions et utilitaires. Selon les conditions d'installation et en particulier la protection contre la neige et le givre 3 types de télémètres peuvent être utilisés: - Télémètre laser : le plus simple, économique et de dimensions réduites: mais il nécessite une protection contre la neige et le givre par un hublot relativement propre (soit autonettoyant, soit nettoyé et dégivré). - Télémètre acoustique : plus encombrant. Il faut aussi le protéger contre le givre. - Télémètre radioélectrique : millimétrique pour la directivité sous sous faible encombrement. Il est moins sensible aux perturbations, mais c'est le plus cher. Les 3 sont perturbés par la rétroréflexion de la neige et de la pluie. Bien que les distances soient faibles il faut en tenir compte tant dans le bilan énergétique que dans le traitement de signal. Par contre, ils sont totalement insensibles à l'état de la route sèche, mouillée enneigée, boueuse, verglacée, ornières.... ce qui est un très gros avantage. Installation Comme ces télémètres sont installés aux sources d'éclairage: réverbères, potencees porte signalisation lumineuse, on peut se servir de la ligne pour fournir l'énergie et transmettre les informations (voir plus loin). Remarque : la surveillance des passages sous les réverbères et potences lumineuses est suffisante pour disposer des informations sur la circulation puisqu'elle concerne: . toutes les rues des villes, toutes les voies des zones urbaines et suburbaines, . les principales voies de dégagement, les autoroutes urbaines, les entrées, sorties, bifurcations, bretelles, péages... des autoroutes (et la totalité des autoroutes dans certains pays), les traverses d ' agglomérations, même de villages. Energie Comme l'énergie nécessaire pour faire fonctionner les télémètres est très faible, on peut utiliser la ligne d'éclairage (si on ne dispose pas de fils libres dans le câble d'alimentation) même en période d'extinction. Il suffit, pendant ces périodes, de sous alimenter la ligne à une tension insuffisante pour éclairer, mais suffisante pour le télémètre. Exemple 10 V' au lieu de 220 V du fonctionnement normal. L ' éclairage avec tube à décharge ne s ' allumera pas. Les éclairages à incandescence seront à ( 10 )2 k ~ 1% de la 220 consommation et totalement obscurs. (k représentant la variation de résistance avec la puissance). Lorsque la tension de 220 V N correspopndant à l'éclairage normal apparait, une limitation interne empêche le télémètre d'être suralimenté. Deux réalisations sont possibles parmi les procédés connus: - Ecrétage et limitation en tête de l'alimentation. (Fig.2) Des diodes zener (5) et (6) limitent l'excursion de tension à + 6 V, une résistance (7) linéaire ou mieux variable avec la température (connue dans le commerce sous la dénomination CTP) limite le courant dans les diodes. Cette résistance est suffisamment faible, en particulier à froid (lors de l'alimentation à 10 ?, ) pour que le redressement par les diodes (8) et (9) et filtrage par les condensateurs (10) et (11) puissent continuer à fournir le 20 V continu régulé malgré la consommation du télémètre. les diodes zener continuant à limiter. La forme d'onde (Fig.3) au point A est représentée par la courbe (12) lorsque la tension d'alimentation est 220 VN et par la courbe (13) lorsqu'elle est de 10 V - Alimentation à découpage à très grande acceptance (Fig.4). Elle est composée d'un redressement diode (14) et condensateur (15) fournissant une tension continue de 280 V environ lorsque la ligne est alimentée par l'éclairage à 220 V , , ou 14 V environ lorsqu'elle est sous alimentée à 10 Vu. Un convertisseur continu-continu à découpage. alimenté par cette tension très variable, fournit 12 V continu régulé, que la tension d'entrée soit 14 ou 280 V. Des convertisseurs continu-continu acceptant des variations importantes sont connus et existent, il suffit d'étendre leur domaine de fonctionnement. Nota - Toutes les autres solutions telles que mixte en particulier (limitation de l'excursion puis conversion continu-continu stabilisé) sont utilisables. Mesure de vitesse Sur chaque voie le télémètre est duppliqué et vise ainsi 2 points de passage sur la chaussée (Fig. 5). Chaque télémètre envoie la présence d'un véhicule, son instant de passage (P) et sa classe de hauteur (H) à un intervalomètre (17). Celui-ci élabore la vitesse, en fonction du décallage temporel entre les passages dans les faisceaux des télémètres. Pour éviter les fausses mesures, caravane tractée par un véhicule de tourisme, camion benne vide... la mesure du temps s'effectue dans la meme classe de hauteur. Elaboration des informations - (Fig. 6) A chaque télémètre (1) un traitement de signal (18) détermine la présence d'un véhicule et sa catégorie en hauteur (H) ainsi que le temps de passage dans le faisceau (t). Une paire de télémètres (voir plus haut) fournit l'instant de passage (P) et la hauteur (H) à un circuit (17) qui élabore la vitesse (V). Les informations précédentes: hauteur du véhicule (H), temps de passage sous les télémètres (t) (en réalité couple H,t pour certains véhicules ou attelages), vitesse, sont transmises à un calculateur (19). Il détermine la (ou les) longueur, puis la catégorie du véhicule (C): tourisme, utilitaire (camionnette ou camping car, poids lourd, semi remorque de grande longueur, camion avec remorque, caravane t. Il regroupe également les vitesses en différentes classes. Chaque passage de véhicule est ainsi caractérisé par un mot envoyé par le calculateur (19) au système d'élaboration de message (20). Nota : Un mot de 1 octet doit suffire : 4 bits pour la catégorie de véhicule et 4 bits pour la classe de vitesse. Transmission des messages (Fig.7) Le débit des messages étant faible 8 bits par véhicule, soit, pour une circulation à 6000 véhicules/heure un débit de 13,3 bits/s par point de mesure (pour un sens et quelque soit le nombre de voies). Pour un ensemble de 60 points de mesure (bien au dela des besoins actuels) cela conduit à 800 b/s (soit 1 K b/s avec le protocole). Ce débit est compatible avec l'utilisation de la ligne d'alimentation en énergie des sources lumineuses pour transmettre les messages sur courant porteur. Cela existe déjà à l'EDF pour gérer les lignes HT et en domotique pour coordonner et télécommander l'électroménager et l'audiovisuel dans un appartement ou un pavillon. Pour éviter la "collision" (émission simultanée de messages par plusieurs points de mesure) il est nécessaire de les coordonner. Pour réaliser cela une procédure interrogation réponse est la plus simple. Un circuit (21) de regroupement de messages reçoit successivement les informations de (20) et les accumule en mémoire jusqu'à ce qu'il soit intérogé par le contre d'exploitation (30), par exemple une fois par minute. * sur le dessin la fonction (19) est représentée 2 fois. Cela n'est pas indispensable, mais permet d'accroitre la fiabilité des informations. Un circuit de reconnaissance d'adresse (22) déclenche l'envoi des messages accumulés lorsque ce point de mesure est interrogé par le centre d'exploitation ( 30). Ce circuit reçoit le train d'impulsions à reconnaitre du filtre (23) de sélection de courant porteur et de couplage à la ligne (35). Un générateur de porteuse (24) (de 104 à 105 Hz, le compromis pertes facilités de filtrage définissant la fréquence optimum) fournit au modula teur la fréquence porteuse des informations. Le modulateur (24) reçoit les messages numériques de (21) et les transforme en train d'impulsions sur fréquence porteuse. Ces impulsions sont expédiées sur la ligne (35) au travers du circuit de couplage (23) qui assure la séparation spectrale des messages d'interrogation comme de réponse et l'alimentation en énergie. Il y a ainsi autant de systèmes de transmission qu'il y a de points de mesure sur l'élément routier. Au centre d'exploitation (30) Un système d'adressage cyclique (26) interroge successivement les différents points de mesure par un train d'impulsions dédiées fournies au modulateur(27) et assure le classement des réponses reçues par le circuit (33). Le modulateur (27) d'une porteuse différente de celle des réponses et fournie par le générateur (28) envoie des trains d'impulsions codées d'interrogation sur porteuse au circuit (29) de couplage à la ligne (35). Les impulsions sur porteuses constituant les messages de réponses sont extraitsde la ligne (35) par le circuit de couplage (29) et transmis au circuit (31) pour etre détectés puis restitués par (32). Ils sont ensuite classés par adresse par (23) pour exploitation (34). REVENDICATlONS il Système de controle de circulation routière et, ou urbaine par détection de présence des véhicules, caractérisé en ce que la présence de véhicules est détectée par un télémètre au dessus de la voie et fonctionnant en altimètre, cette présence réduisant la distance du premier écho qui a lieu sur le véhicule au lieu de la voie. 2/ Système suivant la revendication N 1 caractérisé en ce que la durée de la variation de distance mesurée par l'altimètre détermine le temps de passage sous l'altimètre. 3/ Système selon la revendication N01 caractérisé en ce que la mesure de variation de distance du premier écho est utilisée pour déterminer la hauteur du véhicule. 4/ Système selon la revendication N01 caractérisé en ce qu'il comporte 2 alti mètres successivement placés sur la même voie, la mesure de vitesse de déplacement étant obtenue par la mesure de l'intervalle de temps entre le passage sour les 2 altimètres. 5/ Système de mesure de la longueur des véhicules selon les revendications N02 et 4 caractérisé en ce que le temps de passage du véhicule combiné à sa vitesse est utilisé pour déterminer sa longueur. 6/ Systèmede classification des véhicules caractérisé en ce que les information. de hauteur (revendication N03) et de longueur (revendication N05) sont utilisés pour déterminer la nature du véhicule. 7/ Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les altimètres sont placés sur des dispositifs d'éclairage ou de signalisation lumineuse normalement au dessus de la route ou tout au moins la dominant. 8/ Système selon la revendication N07 caractérisé en ce que les altimètres ainsi que leur traitement de signal et de transmission de l'information, sont alimentés par le réseau d'énergie, des moyens étant prévus pour que cette alimentation des altimètres subsiste même en période d'extinction des sources lumineuses. 9/ Système selon la revendication N08 caractérisé en ce que le circuit d'ali mentation des télémétries est utilisé pour transmettre les messages au poste de contrôle.