Brevet FR2785308A1 — publié le 20000505

DESCRIPTION PREAMBULE Le dispositif proposé permet d'effectuer un balisage de sécurité sur une section routière ou autoroutière comportant plusieurs voies de circulation. Ce dispositif permanent donne à l'exploitant la possibilité de commander à distance une tte de balisage, sans avoir à mobiliser du personnel pour traverser les voies. Accessoirement, ce dispositif peut tre utilise dans d'autres domaines, notamment dans le cas où on souhaiterait interdire temporairement, mais fréquemment la circulation des véhicules. (Ponts, parking, voies de délestages, etc...). Grâce à sa conception, le mécanisme est complètement transparent pour les usagers en cas d'inactivité. Les risques de dégradation sont donc réduits (vandalisme, vol, dégâts causés par les conditions météorologiques). Enfin, il offre la possibilité de neutraliser les voies intermédiaires d'une section routière comportant plusieurs voies de circulation. Associé à un système permettant de détecter une anomalie sur les routes (Accidents), ce dispositif peut tre utilisé dans le cadre d'un balisage d'urgence destiné à éviter principalement les accidents en série. II permet ainsi de protéger les usagers dans les sections à risques, en attendant la pose d'un balisage complémentaire plus conventionnel et la venue des premiers secours. MOYENS ACTUEL Actuellement, les moyens pour neutraliser une voie routière, notamment pour effectuer des travaux d'entretien ou de réparation s'orientent autour de deux procédés : -la pose manuelle de balises. -le déploiement de barrières. L'inconvénient de la pose manuelle est l'intervention du personnel en section courante. Ceci induit un risque important d'accidents lors des séquences de pose ou de dépose. Les inconvénients des systèmes à barrières sont liés à leur conception technologique. Les systèmes déployant une barrière ne peuvent actuellement assurer que le balisage d'une voie rapide. De plus, les solutions techniques sont soumises à des contraintes extérieures pouvant nécessiter l'intervention du personnel pour remettre en service le dispositif, comme le remplacement des moteurs ou des dispositifs d'asservissement et de commandes électroniques. Les dispositifs actuels induisent également certains risques en cas de chocs accidentels. Ainsi, les concepteurs doivent mettre en oeuvre des solutions mécaniques assez lourdes pour que les barrières conservent une certaine solidité (résistance au vent, résistance aux oscillations, etc...). En cas de choc, la probabilité d'une projection d'éléments rigides sur la chaussée est assez importante. PROPOSITION La solution proposée s'appuie sur le déploiement automatique d'une balise réfléchissante enfouie dans la chaussée. Le dispositif comporte plusieurs sousensembles : un carter avec le mécanisme de propulsion, un couvercle de fermeture, un corps principal et un ensemble télescopique interchangeable. Carter et motorisation : La motorisation est assurée par la mise sous pression d'une membrane gonflable. Celle-ci assure toutes les séquences d'ouverture. La fermeture est assurée par des ressorts de rappel. Le carter réalisé en acier galvanisé renferme la membrane gonflable et possède plusieurs orifices permettant de faire passer le conduit d'admission et les connections électriques utilisées pour contrôler le positionnement et l'alimentation éventuelle d'un dispositiflumineux. Le carter comporte, sur sa partie supérieure, les filetages pour les goujons de fixation avec le corps de la balise. Le carter peut selon les régions, intégrer un dispositif de réchauffage électrique très basse tension afin d'éviter le blocage en cas de gel. Corps Principal : La balise est constituée d'un corps principal en aluminium Le corps principal assure la conservation de l'ensemble télescopique et le verrouillage de la pièce de guidage fixe. II comporte des alésages permettant de faire passer les goujons de fixation, ainsi qu'un alésage pour le doigt de commande du verrou II intègre le dispositif de verrouillage du couvercle. Couverde de Fermeture : Le système de fermeture est assuré par deux plaques, ayant des dimensions différentes. Ces plaques sont confectionnées selon une forme précise permettant leur ajustement et assurant une stabilité aux vibrations axiales et aux contraintes causées par le passages des véhicules. Les plaques se referment sous l'action d'un ressort situé sur l'axe de rotation. La synchronisation dans la séquence de fermeture est assurée par les dimensions différentes des deux plaques. Chacune de ces deux plaques de fermeture comporte à l'extrémité la plus longue un galet. Ces galets limitent les frictions lorsque l'ensemble télescopique est en mouvement. Le déverrouillage des plaques de fermeture est commandé par la mise sous pression de la membrane qui appuie sur un doigt de commande. Le verrouillage est assuré par un ressort antagoniste. Le maintien en position ouvert est réalisé par une bille de blocage. Celle-ci compense le ressort de fermeture du crochet lorsque la chute de pression est insuffisante pour maintenir le crochet ouvert. Ce dispositif évite que le crochet se verrouille avant que les plaques aient rejoint leur emplacement. Système télescoplque : Le système télescopique est confectionné dans une matière légère, de couleur orange et possédant des bandeaux réfléchissants. Le système télescopique est composé d'une pièce de guidage fixe, verrouillé par un système à baïonnette sur le corps principal, de un ou plusieurs éléments intermédiaires et d'un élément final comportant un emplacement pour insérer un dispositif lumineux. La pièce de guidage fixe de l'ensemble télescopique possède une zone de cisaillement permettant l'éjection des éléments légers en cas de choc accidentel. Dans ce cas, le système de fermeture est conçu pour recouvrir la chaussée, mme si la séquence de repliement est mauvaise. Le dispositif possède une certaine immunité aux dégâts susceptibles d'tre causés par des agents extérieurs (foudre, vandalisme, chocs, etc...). Chaque élément du système télescopique possède un ressort permettant le repli de l'ensemble. Les éléments comportent une bague de feutrine anti-poussière. Dispositif de commande : La commande des balises peut se faire de manière locale ou à distance à partir d'un poste d'exploitation. Le dispositif peut également fonctionner sous deux modes : Un mode manuel. Un mode semi automatique, qui intègre un système de probabilité d'accidents et qui propose à l'exploitant l'ouverture des balises. (Utilisable dans le cas où l'on souhaite éviter le phénomène de sur-accident ) Mise en oeuvre : La mise en pression de la membrane gonflable peut se faire par l'intermédiaire d'un compresseur d'air, ou par l'intermédiaire d'un groupe de pression hydraulique situé à proximité de la section à protéger Chaque balise est alimentée indépendamment par une vanne trois voies. Des contacteurs internes de la balise peuvent tre utilisés pour interdire l'alimentation d'une balise qui est défectueuse (ou balise arrachée) et permettre ainsi le fonctionnement des balises opérationnelles. La simplicité mécanique ne demande pas un dispositif particulièrement complexe pour déployer un réseau de balises. Un simple compresseur permet une mise en oeuvre locale. Le dispositif de commande peut également intégrer un mode secours . Celui-ci s'appuierait sur une bouteille d'air comprimé ayant une capacité suffisante pour réaliser plusieurs séquences d'ouverture. PRESENTATION DES FIGURES Planche 1/14 : La figure ? 1 représente te système au repos. La figure N 2 représente le système déployé. Planche 2/14 : La figure ? 3 représente une vue d'ensemble du système au repos en coupe. La figure N 4 représente une coupe mettant en évidence : -le principe de verrouillage de l'ensemble télescopique sur le corps de la balise. -les différents alésages nécessaires au montage sur le carter. -l'alésage pour le poussoir de commande du verrou. Planche 3/14 : La figure ? 5 représente une vue de dessus du couvercle de la balise. Elle met en évidence la forme particulière des demi couvercles (ou plaques). Le demi couvercle supérieur possède une dimension différente au demi couvercle inférieur afin de permettre la synchronisation de fermeture. La figure ? 6 représente une coupe suivant A. A. entre la plaque supérieure et inférieure. Elle met en évidence le dispositif de rainures et la zone de cisaillement. La figure ? 7 représente une coupe suivant B. B. sur la partie la plus longue de la plaque supérieure. Elle met en évidence le galet destiné à réduire les frottements avec l'ensemble télescopique. La figure ? 8 représente une coupe suivant C. C. sur la partie la plus longue de la plaque inférieure. Elle met en évidence le galet destiné à réduire les frottements avec l'ensemble télescopique. Planche 4/14 : La figure ? 9 représente un détail en coupe sur les charnières des plaques de fermeture et le système de ressort de rappel La figure N 10 représente une coupe suivant A. A de la figure N 9 Planche 5114 : La figure N 11 représente une vue de dessus du corps de la balise, sans ses plaques de fermeture et sans le carter. Elle présente les alésages de fixation, I'emplacement du verrou, les rainures de verrouillage de l'ensemble télescopique, ainsi que l'emplacement des charnières du couvercle. La figure ? 12 représente une coupe suivant A. A. destinée à représenter le principe de verrouillage de l'ensemble télescopique. Cette coupe met également en évidence le système de fixation avec le carter. Planche 6/14 : La figure N 13 représente le principe de verrouillage des demi couvercles. Elle décrit la position du doigt de commande, du ressort de rappel et de la bille de blocage en position Ouvert . La figure ? 14 représente une coupe suivant A. A. de figure 13. Planche 7114 : La figure N 15 représente le verrou en position Fermé La figure N 16 représente le verrou en position Ouvert et la position des pièces. Planche 8/14 : La figure N 17 représente une vue en coupe de la pièce de guidage. Elle met en évidence la forme générale et la présence de la feutrine anti-poussière. La figure N 18 représente une coupe suivant A. A. de la figure N 17 et met en évidence la zone d'affaiblissement destinée à favoriser l'éjection de l'ensemble télescopique en cas de crash. La figure ? 19 représente une coupe suivant B. B de la figure N 17 et met en évidence la forme des tenons de verrouillage sur le corps de la balise. Planche 9/14 : La figure N 20 représente une vue en coupe d'une pièce mobile intermédiaire. Elle met en évidence la forme générale et la présence de la feutrine anti-poussière. La figure ? 21 représente une coupe suivant A. A de la figure N 20 et met en évidence la forme de la butée de blocage en position Haute . La figure ? 22 représente une vue en coupe du dernier élément. Elle met en évidence la présence d'un compartiment destiné à recevoir un dispositif lumineux, la présence d'un contacteur Position ouvert pour le contrôle, la présence d'un passe-fils. Planche 10/14 La figure ? 23 représente une vue en coupe de l'ensemble en cours de fonctionnement. Elle met en évidence les différents mouvements de la balise lorsqu'elle se déploie. EXPOSE MTA ! LLE Principe de fonctionnement. Le système a été conçu pour fonctionner sous l'effet de la mise sous pression d'une membrane gonflable. Celle-ci peut comporter différentes alvéoles afin d'assurer une progression homogène. La mise sous pression est obtenue par de l'air comprimé (ou éventuellement par un dispositif hydraulique). FONCTIONNEMENT NORMAL La mise sous pression gonfle la membrane qui exerce une poussée sur les éléments télescopiques et sur le volet de pression (Planche N 1, fgure N 2). -Celui-ci pousse vers le haut le doigt de commande qui entraîne en rotation le verrou du demi couvercle supérieur et compense le ressort de rappel (Planche N 6, figure N'13). -Lorsque la séquence de déverrouillage est atteinte, les ensembles télescopiques commencent leur ascension (Planche N 10, figure N 23). -Le verrou est bloqué en position ouvert grâce à une bille se plaçant dans un évidement et compensant l'effort du ressort de rappel (Planche N7, figure N 16). -Cette bille est insérée dans un guide possédant un filetage et un ressort (Planche N 6, figure N 13). L'ensemble est vissé sur le corps de la balise (Planche N 6, figure N 13J. -Les deux demi couvercles sont écartés sur le coté par l'ensemble télescopique (Planche N"10, figure N"23). Afin de réduire les frictions, chaque plaque est équipée d'un galet disposé sur la partie étant en contact avec l'ensemble télescopique (Planche N 3, fgure N 7 et 8). -Lorsque les ensembles télescopiques sont complètement déployés, un micro contact, situé dans le compartiment du dernier élément (taré à la pression de gonflage nominale) commande l'arrt de la vanne trois voies (Planche N 9, figure N 22). -Le repliement est assuré par une commande d'ouverture sur la vanne trois voies. -La membrane se dépressurise. -L'ensemble télescopique sous l'action de ses ressorts se replie dans le corps de la balise. -La plaque inférieure, qui est plus petite, se positionne la première dans son logement, sous l'effet de son ressort de fermeture (Planche N 3, figure N 5). -La plaque supérieure se positionne ensuite dans son logement, sous l'effet de son ressort et le tenon vient appuyer sur la base du verrou (Planche N 3, figure N 5). -La pression supplémentaire s'additionne avec le ressort de rappel du verrou et permet de débloquer la bille de verrouillage maintenant le verrou en position ouverte -Le verrou s'enclenche sur le tenon et bloque le couvercle. FONCTIONNEMENT EN CAS DE CHOC En cas de crash en position ouvert . -L'ensemble mobile se rompt au niveau de la zone de fragilisation située sur la pièce de guidage (Planche N 8, fgure N 18). -Les demi-plaques sous l'action de leurs ressorts obturent le corps de la balise. -En cas de défaut de positionnement (par exemple la plaque supérieure se ferme avant la plaque inférieure), une zone de cisaillement est prévue au niveau des tenons de la plaque inférieure, afin de permettre malgré tout la fermeture du corps de la balise et éviter de laisser un trou dans la chaussée (Planche N 3, fgure N 6, 7 et 8). PARTICULARITE Afin de répartir les efforts sur le couvercle et les vibrations causées par le passage des véhicules, les plaques possèdent une forme et une dimension différente (Planche N 3, figure N 5). -Les plaques comportent également des rainures de positionnement (Planche N 3 figure N*6). -Les plaques sont équipées d'un ressort de fermeture situé sur leur charnière (Planche N 4, fgure N 9). La plaque supérieure est équipée du tenon de verrouillage. -La zone de cisaillement sur la pièce de guidage est réalisée par un perçage annulaire (Planche N 8, fgure N 18). -La fixation entre le carter et le corps principal est assurée par des goujons ancrés sur le carter (Planche N 5, fgure N 11 et 12). -La fixation de l'ensemble télescopique est réalisée par un système à baïonnette (Planche N 5, fgure N 11 et 12). -Le système télescopique est constitué d'une pièce de guidage (ou pièce fixe), qui vient s'ancrer dans le corps de la balise par glissement pour l'insertion et une rotation 1/4 de tour pour le verrouillage (Planche N 8, figure N 18). La pièce de guidage possède 4 (ou 3) tenons de verrouillage et une zone de cisaillement et éventuellement une bague de feutrine anti-poussière (Planche N 8, figure N 17). -L'ensemble télescopique comprend 2 ou 3 éléments intermédiaires. Ceux-ci comportent une forme permettant de loger les ressorts de rappel et servant à la fois de zone d'appui et de butée de positionnement (Planche N 9, figure N 20). Les éléments intermédiaires peuvent posséder une bague de feutrine anti poussière (Planche N 9, figure N 20 J. L'ensemble télescopique comporte un dernier élément possédant, en plus, une alvéole susceptible d'accueillir un dispositif lumineux (Planche N 9, figure N 22). MATERIAUX Au niveau des matériaux, le corps de la balise est réalisé en aluminium (A-U4G1 ou A-Z5GU) et comporte les différents usinages fonctionnels. Le carter est réalisé en acier inoxydable. Les différentes pièces sont réalisées en acier inoxydables. Le corps de l'ensemble télescopique est réalisé en matière légère semi rigide (polycarbonate ou polyoxyméthylène). Les deux demi-plaques permettant la fermeture du tampon sont réalisées en acier inoxydable ou en matériaux composites à base de fibre de carbone et polyester. DIMENSIONS A titre d'exemple, I'ensemble au repos qui aurait une hauteur de 25 cm, pour un diamètre de 35 cm pourrait déployer une balise de 3 éléments de 20 cm (60 cm) ou 4 éléments de 20 cm (80 cm). LEGENDE DE LA PLANCHE 1/14 1-Dernier élément mobile 2-Emplacement du dispositif lumineux 3-Elément mobile intermédiaire 4-Elément mobile intermédiaire 5-Couvercle de la balise 6-Membrane gonflable 7-Corps de la balise 8-Admission air 9-Chaussée LEGENDE DE LA PLANCHE 2/14 5-Couvercle de protection 10-Tenon de verrouillage du couvercle 11-Système de fermeture du couvercle 12-Volet de pression et poussoir de commande 13-Chambre d'expansion 14-Pièces mobiles (avec jonc de blocage) 15-Carter 6-Membrane gonflable 16-Ressort de rappel 17-Pièce de guidage fixe avec son jonc de blocage 18-Goujon de fixation 8-Connecteur d'admission air comprimé 19-Articulation 20-Evidement d'insertion 21-Alésage pour le poussoir de commande 22-Evidement de verrouillage entre la pièce de guidage fixe et le corps de la balise 7-Corps de la balise 23-Alésage pour le passage du goujon de fixation LEGENDE DE LA PLANCHE 3/14 24-Demi-couvercle supérieur 25-Emplacement du tenon de verrouillage 26-Demi-couvercle inférieur 27-Charnière de fixation 28-Rainures de positionnement entre la partie supérieure et inférieure 29-Galet anti-friction de partie supérieure 30-Galet anti-friction de la partie inférieure 31-Zone de cisaillement LEGENDE DE LA PLANCHE 4/14 32-Demi-plaque de fermeture 33-Alésage pour passage du ressort 7-Corps de la balise 34-Ressort 35-Axe de jonction 36-Alésage pour passage du ressort LEGENDE DE LA PLANCHE 5/14 19-Charnière pivotante du couvercle 7-Corps de la balise 20-Rainure de guidage 37-Crochet de verrouillage du couvercle 23-Alésage pour le passage du goujon de fixation 18-Goujon de fixation du corps de la balise LEGENDE DE LA PLANCHE 6/14 37-Crochet de verrouillage 10-Tenon de verrouillage 38-Evidement de maintien"Position ouvert" 39-Bille du dispositif de maintien"Position ouvert" 40-Poussoir du dispositif de maintien 41-Dispositif de maintien 42-Ressort du dispositif de maintien 7-Corps de la balise 43-Poussoir de commande 44-Ressort de rappel 45-Axe du crochet de verrouillage 46-Support du tenon de verrouillage 47-Vis de fixation 24-Demi-couvercle supérieur LEGENDE DE LA PLANCHE 7/14 37-Crochet de verrouillage 10-Tenon de verrouillage 38-Evidement de maintien"Position ouvert" 41-Bille et ressort de maintien"Position ouvert" 7-Corps de la balise 43-Poussoir de commande 44-Ressort de rappel (fermeture) LEGENDE DE LA PLANCHE 8/14 48-Zone d'affaiblissement 49-Feutrine anti-poussière 17-Corps de la pièce de guidage 50-Tenon de verrouillage 51-Jonc de blocage LEGENDE DE LA PLANCHE 9/14 52-Zone d'appui du ressort 49-Feutrine anti-poussière 4-Corps d'une pièce mobile intermédiaire 51-Jonc de blocage 1-Corps de la dernière pièce mobile 53-Compartiment à instruments 54-Emplacement éventuel d'un dispositif lumineux 55-Zone d'appui de la membrane 56-Contacteur"position haute" 57-Doigt de commande du contacteur 58-Passe-fils LEGENDE DE LA PLANCHE 10/14 1-Dernier élément mobile 3-Elément mobile intermédiaire 4-Elément mobile intermédiaire 37-Crochet en position"Ouvert" 43-Poussoir de commande 7-Corps de la balise 59-Plaque de pression 6-Membrane en cours de gonflage 17-Pièce de guidage fixe 8-Admission air comprimé 5-Couvercle pivotant REVENDICATION 1) Dispositif permettant d'effectuer un balisage de sécurité sur une section routière ou autoroutière comportant plusieurs voies de circulation, caractérisé par : le déploiement d'une balise réfléchissante enfouie dans la chaussée, dont le fonctionnement est basé sur la mise sous pression d'une membrane gonflable, la membrane (6) assurant toutes les séquences de déploiement de l'ensemble télescopique (14), le dispositif comportant plusieurs sous ensembles : un carter (15) avec le mécanisme de propulsion, un couvercle de fermeture (5), un corps principal (7) et un ensemble télescopique interchangeable en matière légère de couleur orange, possédant des bandeaux réfléchissants (14). 2) Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que : l'ensemble télescopique est constitué d'une pièce fixe venant s'ancrer dans le corps de la balise par un système à baïonnette comportant 4 (ou 3) tenons de verrouillage, de plusieurs éléments intermédiaires et d'un élément final comportant un emplacement pour insérer un dispositif lumineux. 3) Mécanisme, selon la revendication 2, caractérisé par le fait : la pièce fixe de l'ensemble télescopique comporte une zone permettant l'éjection des éléments légers en cas de choc accidentel. 4) Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que : la mise en pression de la membrane gonflable se fait par l'intermédiaire d'un compresseur d'air, ou par l'intermédiaire d'un groupe de pression hydraulique. 5) Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé par le fait : le système de fermeture est assuré par deux plaques, ayant des dimensions différentes, ces plaques étant confectionnées selon une forme précise permettant leur ajustement et assurant une stabilité aux vibrations axiales et aux contraintes causées par le passage des véhicules. 6) Mécanisme, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que : les plaques se referment sous l'action d'un ressort situé sur l'axe de rotation, la synchronisation dans la séquence de fermeture étant assurée par les dimensions différentes des deux plaques. 7) Mécanisme, selon la revendication 6, caractérisé par le fait : chacune de oes deux plaques de fermeture comporte à l'extrémité la plus longue un galet, ces galets limitant les frictions lorsque l'ensemble télescopique est en mouvement. 8) Mécanisme, selon la revendication 5, caractérisé par le fait : le déverrouillage des plaques de fermeture est commandé par la mise sous pression de la membrane qui appuie sur un doigt de commande et qui entraîne en rotation le verrou. 9) Mécanisme, selon la revendication 5, caractérisé par le fait que : le maintien en position ouvert est réalisé par une bille de blocage qui compense le ressort de fermeture du crochet lorsque la chute de pression est insuffisante pour maintenir le crochet ouvert, ce qui évite que le crochet se verrouille avant que les plaques aient rejoint leur emplacement. 10) Mécanisme, selon la revendication 5, caractérisé par le fait : le système de fermeture est conçu pour recouvrir la chaussée, mme si la séquence de repliement est mauvaise ; en cas de défaut de positionnement (par exemple la plaque supérieure se ferme avant la plaque inférieure), une zone de cisaillement est prévue au niveau des tenons de la plaque inférieure, afin de permettre malgré tout la fermeture du corps de la balise et éviter de laisser un trou dans la chaussée.