Brevet FR2826680A1 — publié le 20030103

La présente invention porte sur un système de parcage de véhicules automobiles, à très grande densité, entièrement robotisé, applicable à de petits immeubles classiques (neufs ou réaménagés). Il existe déjà des parcs robotisés dont les principaux avantages sont : l'absence de pollution, la sécurité des personnes, une densité importante de véhicules par gain sur les surfaces de transit, mais jusqu'à présent ces installations complexes s'avèrent quasiment réservées aux parkings publics à investissement important, et demeurent difficilement transposables à de petits immeubles et finançables par une co-propriété. Ceci est dû principalement, au fait que le bâtiment est construit spécialement, les moyens de manutention n'y sont dotés que de trois degrés de liberté orthogonaux, ne permettant que l'une des déposes transverse ou longitudinale du véhicule. Par ailleurs ce type de parking, n'optimise pas la place disponible car les emplacements (box) sont standards, dimensionnés pour de gros véhicules et souvent occupés par des petits. Pour certains parcs, l'évacuation d'un véhicule dont une roue est dégonflée s'avère souvent problématique, pour d'autres, la saisie du véhicule par les zones réservées au cric implique une levée compensant le débattement de la suspension d'ou un surcroît de hauteur. L'invention (décrite ci-après, en un exemple d'application) remédie à ces inconvénients grâce à la saisie du véhicule sous les pneumatiques par un moyen doté de 4 degrés de liberté, piloté par un système optimisant l'utilisation de la place disponible. Préalablement, il convient de clarifier certains termes et donner des notations, applicables à des véhicules de série, commercialisés (dépourvus d'aménagements spéciaux, tels : attelage de remorque, galerie de toit, pare-buffle, antenne CB, tuning divers, etc. pour lesquels, un classement en catégorie supérieure est recommandé). Véhicule MAJORANT : c'est le véhicule fictif maximal, susceptible de rentrer dans au moins un des emplacements (box). En fait, il est constitué par la compilation des plus grandes dimensions des véhicules admissibles (choix initial) dans le parking. Les notations relatives au majorant porteront la désinence M. Véhicule MINORANT : c'est le véhicule fictif minimal, compilant les plus petites dimensions des véhicules réels admissibles. Pratiquement, il s'agit du plus petit véhicule saisissable par le moyen de manutention et logeable dans le plus petit des box. Les notations porteront la désinence m. Ceci hormis les cas d'espèces solutionnés plus loin : Les caractéristiques intéressantes sont : - longueur hors tout : LM - largeur hors tout : laM - empattement (entraxe des essieux) : E M Em - voie maximale avant ou arrière vim vom - voie minimale arrière ou avant VmM Vmm - largeur de pneus :............................................. LPM LPm - largeur intérieure transverse des rails :............................ LiTR avec LiTR > VMm+LPm BOX : par ce terme, on qualifie un emplacement dont la surface et la hauteur utiles sont telles qu'il peut accueillir un véhicule compris entre majorant et minorant inclus. On distinguera les box par leurs mensurations, définissant ainsi leur compatibilité avec des véhicules réels se rapprochant au mieux du majorant. BABORD, TRIBORD : par convention, bâbord désignera le flanc du chariot et le rail gauches lorsque le chariot partant du hall s'enfonce dans le parking, tribord : le flanc et le rail droits pour le même mouvement. L'installation mécanique est constituée principalement de : - un hall d'entrée et de sortie : seul local où les usagers sont admis, encadré par le portail d'entrée motorisé (genre : porte sectionnelle), un ouvrant motorisé (genre : grille de protection de vitrine) d'accès au parking, une issue (éventuellement à code) pour les piétons. Il est doté d'une instrumentation et d'aménagements décrits plus loin. Au centre, sous le plan de sol (niveau 0) découpé pour épouser le pourtour de la plate-forme (5) du chariot (fig : 2) : une cavité munie de rails accueille le moyen de manutention : le chariot. Dès l'absence de ce dernier, un platelage se hisse pour reconstituer le plan de sol (sécurité des personnes et accueil du véhicule). - un réseau de rails horizontaux (1) en forme de C (fig : 1), assure le portage et le guidage. Il comprend des allées et des terminaux (box) longitudinaux et transversaux (pas forcément orthogonaux) à même niveau. Ses rails sont dimensionnés pour supporter le chariot chargé du majorant avec des portées supérieures à LM sauf si les appuis sont répartis. Aux carrefours, ils comportent des découpes permettant le passage des roulettes du chariot, ils sont alors fortement éclissés (2) sous l'aile inférieure. L'aile supérieure supporte une crémaillère (3), conductrice et isolée du rail, l'âme verticale assure la raideur et ne porte que des étiquettes (4). - une aire munie d'un moyen éventuel de changement de niveau, préférentiellement située à un carrefour, est insérée à ce réseau. Cette aire est par ailleurs, telle que sa surface autorise la rotation du majorant. - un chariot intelligent , très plat, permet le transfert du véhicule depuis le hall vers le plus petit des box capables, et inversement. Ce chariot, est doté de mécanismes lui permettant d'évoluer sur les rails, de saisir le véhicule, le faire tourner. Sa plate-forme (5) dont la figure 2 schématise le 14 de la surface est découpée selon une pseudo-sinusoïde, ou les zones hachurées illustrent l'empreinte d'une roue dégonflée du majorant et du minorant. - les box sont constitués par 4 plages découpées en pseudo-sinusoïde, accueillant les roues.. Une des plages est dotée d'un capteur témoignant de la vacance ou de l'occupation. Le hall est typiquement capable de recevoir le majorant tous ses ouvrants ouverts, les usagers peuvent alors y accéder avec bagages, un fauteuil de handicapé peut évoluer autour : une telle surface quasi-carrée sera mise à profit pour tourner le véhicule permettant ainsi entrée et sortie en marche avant (plus sécurisantes). Au sol, des marquages de peinture, codés par des traits de couleurs différentes, permettent au conducteur de positionner exactement son véhicule, il est aidé par 4 cameras (genre webcam), implantées au plafond et visant chacune la zone d'une roue, dont les images lui sont présentées par un écran (moniteur d'ordinateur personnel). Lorsque le véhicule est grossièrement positionné (la position fmale est telle que le centre du chariot coïncide avec le centre géométrique du véhicule et non celui des roues ni celui de gravité), l'ordinateur prescrit au conducteur certaines manoeuvres (aligner les roues sur les traits d'une certaine couleur, couper le contact, serrer énergiquement le frein à main, enclencher une vitesse et replier rétroviseurs et antennes si nécessaire, évacuer le véhicule etc. ) et chaque fois le conducteur acquitte (valide) l'action effectuée par un appel de phares détecté par une cellule photosensible. Après le rappel courtois de non-oubli, les usagers sont invités à : verrouiller les ouvrants, valider le démarrage du parcage et quitter le hall. Les 4 dernières images et les acquittements sont alors mémorisés, afin d'aide au diagnostic relatif des dommages consécutifs à un éventuel accident. Le chariot, s'il n'est pas présent, s'approche du hall, en provoquant l'effacement du platelage, il saisit le véhicule par l'interface roue-route, en le levant (de E+ l cm environ : E est l'épaisseur de sa plate-forme) par l'intermédiaire de ses zones d'appui. La plate-forme (5) (fig : 2) du chariot (dimensions : EM+300mm/VMM+LPM) chargée évolue au-dessus du plan de sol, (à vide : en dessous). L'ouvrant du parc est commandé puis le chariot emprunte alors le réseau de rails propre au parking, si nécessaire il change de direction, de niveau, tourne sa plate-forme, pour atteindre le box assigné. Pour ce faire, sa structure (dimensions Ce pignon est également débrayable manuellement, afin de roulage du chariot en cas de panne de motorisation. L'ensemble des 8 diabolos nécessite 16 mouvements (8 rotations, 8 translations), que l'on provoque avantageusement par le seul actionnement (non illustré) réversible d'un jeu de cames qui active séquentiellement chacun des mouvements élémentaires, en répartissant temporellement les efforts liés au léger soulèvement du coin du chariot lors de la rotation du diabolo et ceux liés au recentrage final par poussée des roulettes sur l'âme des rails. Naturellement la position erreur fatale (toutes les roulettes effacées) est proscrite par butées. La liaison came-diabolo est réalisée à base de câbles sous gaines (réglage souhaitable) qui actionnent des leviers-manetons de rotation-translation. Les roulettes, le diabolo, les paliers, l'arbre de transmission, les pignons extérieurs et intérieur et les leviers-manetons constituent un demi-essieu. L'entraînement des pignons des 2 demi-essieux d'un même flanc est généré à l'intérieur de la structure par une chaîne. Les 2 chaînes des 2 flancs parallèles sont entraînées par 2 pignons en bout d'arbre. Cet arbre, en son centre porte l'actionneur. La base de 2 diabolos (1 transverse, l longitudinal) est munie d'un lecteur de code-barres (9), qui lit les étiquettes (4) disposées sur l'âme des rails, une première étiquette, reconnue comme consigne, provoque la décélération, ensuite une seconde étiquette provoque l'arrêt quasi instantané, avec une précision suffisante (1mm environ), le centrage fin et final est effectué (si nécessaire) par la translation des diabolos (appui des roulettes sur l'âme du rail). Pour le sens inverse, il est nécessaire de disposer d'une deuxième seconde étiquette (symétrie par rapport à la consigne d'arrêt), ainsi le chariot sait à tout moment où il est et peut rendre compte. Une variante (Fig : 4) avec les rails en U (Ibis), les roulettes y sont entrainées par friction, évitant ainsi la translation. La conduction électrique s'effectue alors par barre plate et balai (trolley 3bis). Cette variante permet d'accroître la surface de la structure, de limiter les porte-à-faux et la hauteur de l'ensemble rails + chariot, par contre J'équilibre dynamique ne doit pas générer de basculement. Arrivé au box requis, le chariot affale sa plate-forme d'une valeur : E+E1+2 cm environ, au passage, il dépose les roues du véhicule sur les 4 plages du box (fig 3). Ces plages (d'épaisseur El) sont dimensionnées selon la capacité d'accueil du box, tout en épousant les découpes bâbord et tribord (Fig : 2) de la plate-forme du chariot. Elles peuvent être éventuellement biaises pour une dépose en épis. La plate-forme (5) est hissée ou affalée par 4 vérins (Fig : 5 ; course : E+E1+20mm) à vis (10) et écrou (11) à billes recyclées dont le mouvement non commandé est irréversible. Ceux-ci ont leurs écrous solidaires de la plate-forme (via la couronne et la virolel 2), immobilisés en rotation et en translation. Leurs vis, solidaires de la structure du chariot sont immobilisées en translation. Leur rotation est provoquée par une double courroie (14) disposée sur le périmètre extérieur des 4 vérins. Un seul actionneur démultiplié (à embrayage à friction pour limiter les efforts), suffit. La rotation de la plate-forme s'effectue exclusivement en position haute.-Une seule couronne située au bas de la virole (12) est liée aux 4 vérins par une protubérance (13) de leur écrou incluant des billes recyclées (fig : 6) La couronne est entraînée par une courroie (15) et un actionneur-frein à mouvement non commandé irréversible (solidaire de l'un des écrous). Le mécanisme hissé est inclus dans un cercle de diamètre inférieur à Vmm-LPm, afin de passage longitudinal entre les plages des box et du plan de sol du hall. Le chariot ainsi libéré du véhicule, retourne vers le hall ou à un poste d'attente, plate-forme baissée, il peut par exemple aller charger au niveau -1. n empruntera alors le dispositif (non illustré) suivant : une fois positionné sur l'aire adaptée, il rend compte et le mécanisme de changement de niveau effectue alors la manoeuvre en affalant le tronçon ( > LM/laM) de rails qui supporte le chariot (vide ou chargé). Ce tronçon mobile de rails nécessite d'être renforcé.. Le chariot ne s'engage sur cette aire qu'après vérification de la présence du tronçon au niveau requis, néanmoins, dans l'hypothèse ou il y a plusieurs chariots, il est préférable d'envisager des butées effaçables motorisées sur les rails fixes, évitant la chute. - S'il n'y a que 2 niveaux, le mécanisme sera réalisé par 4 vérins analogues aux précédents, disposés hors du rectangle LM/laM, cette fois la course diffère, mais un actionneur suffit - S'il y a plusieurs niveaux, l'ensemble rails+chariot sera hissé par un système de câbles, réas, treuil, toujours disposé hors du périmètre : LM/laM. Les traits de peinture au sol du hall sont complétés par ceux du platelage et de la plate-forme du chariot. Cette dernière est lestée si nécessaire pour compenser l'écart de masse entre les essieux avant et arrière du majorant. Le platelage du hall qui comporte des découpes tronquées à la largeur : LiTR, sera motorisé de même, par un ensemble de vérins entraîné par une chaîne et un seul actionneur. Son affaissement l'amènera au niveau des rails. La conduite générale de processus est réalisée par l'électronique centrale et une instrumentation, incluant avantageusement un ordinateur personnel puissant et de périphériques commercialisés. L'instrumentation fixe comprend : - Une borne (extérieure à l'immeuble) de lecture de carte magnétique ou optique ou clavier codé, ou un récepteur de télécommande, par lequel l'usager décline son identité et son type de véhicule. Cette borne détecte aussi magnétiquement la sortie. - Les actionneurs et contrôles du portail d'entrée, de l'ouvrant du parking, du platelage. - L'actionnement et l'acquisition des états du système de changement de niveau et des verrous périphériques éventuels. - Un écran (moniteur) lisible par le conducteur, un éventuel écran déporté pour l'aide lors de la sortie, la cellule d'acquisition des acquittements, un micro-clavier à codes permettant l'appel du véhicule sortant et le démarrage du parcage. - Les 4 caméras, l'ordinateur (dont clavier, souris, lecteurs, graveurs seront sous clefs) - L'acquisition des états de vacance ou d'occupation de chacun des box. - L'émetteur-récepteur de liaison radio avec le chariot : (conforme à l'une des normes : homeRF, IEEE 802-1 la ou b, bluetooth, hiperlan2, dévolues au dialogue inter-ordinateurs). Ce composant a une puissance réglementée telle qu'il sera parfois nécessaire d'en répartir judicieusement plusieurs dans cet environnement métallique pour couvrir la totalité du parking, malgré les atténuations locales. Dans le chariot, un seul suffit. - Le commande-contrôle de l'énergie de tous les éléments fixes et de la liaison avec le chariot via les crémaillères, celle-ci sera préférentiellement en TBTS (très basse tension de sécurité), en courant continu rechargeant la batterie du chariot. Cette dernière, en floatting, alimentera le chariot en attenuant les variations d'impédance de ligne et les appels de courants. Le chariot mobile relié à l'installation fixe sans câble électrique, comportera : -l'alimentation des 5 actionneurs. Si ceux-ci sont à courant continu, l'arrêt par shuntage d'induit sera privilégié. S'ils sont en alternatif, le choix du diphasé (meilleur couple de démarrage) assorti d'un onduleur-variateur de fréquence permettra d'asservir les accélérations et décélérations. - un automate programmable émulé par un ordinateur (relié à celui du hall via la liaison radio), capables d'enchaîner les commandes élémentaires nécessaires pour rallier le point assigné en gérant les données des capteurs. Le processus et la sécurité reposent sur des logiciels répondant à certains critères : - Unicité de mouvement sauf cas ou la sécurité n'est pas enjeu. Par exemple on autorisera la permutation nécessaire de rails durant le changement de niveau (gain de temps). - Limitations de vitesse et d'effort tenant compte d'une relative inefficacité du frein à main. - Reconnaissance du véhicule et son appairage avec un box compatible par croisement des fichiers : usagers, véhicules-propriétaires, véhicules tolérés dans chacun des box, gestion des box vacants et occupés, affectation finale du véhicule entrant dans le box qui lui est ainsi dédié. - Contrôle temporel des passages au droit de chacun des capteurs (étiquettes 4 fig3). - Mémorisation de l'état du véhicule entrant puis sortant et des acquittements : ce dernier point pour couvrir d'éventuels contentieux, cette mémorisation peut être, soit effacée automatiquement après un délai initié par la sortie constatée, soit gravée sur un support adapté. - Contrôle par l'un des ordinateurs des commandes ordonnées par l'autre et inversement. - En absence de mouvement : échange de messages de routine contrôlant le bon fonctionnement. Le processus surveille donc le trajet du chariot, il ordonne si nécessaire l'arrêt ; en l'absence d'exécution rapide, la coupure d'une des porteuses radio provoque l'arrêt d'urgence. Le moniteur indique à tout moment : la position du chariot, son chargement identifié ou convoité, le temps d'attente, etc. La maintenance ne présente pas de difficultés particulières, elle se prête bien aux télé-diagnostics (auxquels on associera avantageusement une télésurveillance, via un réseau de communication et modem), néanmoins pour les actions correctives, il conviendra de procéder à quelques aménagements permettant notamment d'évacuer le véhicule du chariot afin d'intervenir sur celuici, les débrayages manuels des pignons intermédiaires des diabolos vont dans ce sens. Les actionneurs seront doublés de commandes manuelles activables par une visseuse capable de provoquer le mouvement malgré la friction. La révision du chariot en usine est facilitée par un enlèvement aisé (et substitution) dans le hall. A cette description d'un des modes de construction, des variantes comptables permettent de couvrir de multiples aménagements, citons : - La variante déjà décrite avec des rails en U (Fig : 4), ou les diabolos comportent 2 flasques. - Deux ou plusieurs chariots, intervenant sur un ou plusieurs niveaux, aboutissant à un ou plusieurs halls, les chariots gérés par le même ordinateur, sont alors dotés de radars ou autres senseurs de proximité, répartis sur leurs 4 flancs, par sécurité. Déjà un second chariot apporte un gain par l'utilisation possible des extrémités d'allées en box supplémentaires, ceci nécessite d'évacuer ces nouveaux box (en temps masqué), pour accéder aux box adjacents. - Une variante VOITURETTES et/ou MOTOS : Les voiturettes sans permis (longueur maxi : LM/2) sont chargées longitudinalement par deux sur un plateau intermédiaire sans découpe (dimensions = LM/laM), hissé par la plate-forme du chariot. Les motos sont embarquées de même à 2 ou 3, en quinconce, sur un plateau dédié similaire, doté d'arceaux escamotables pour maintenir les motos verticales et calées. Dans ces cas, l'ordinateur doit gérer l'entrée et les places élémentaires disponibles, et ordonner au chariot d'aller préalablement chercher le plateau dont une place est vacante. Le retour doit s'effectuer en position haute. Ceci permet d'utiliser des allées et des box dont la hauteur utile est très faible, par exemple l'aire située sous le centre du hall (encombrée par le platelage affaissé). - Une variante RANGEMENT en EPIS : obtenue soit par la non-perpendicularité des rails (sur tout le réseau), soit par la dépose biaise (légère rotation finale) qui permet de s'affranchir de certaines difficultés d'aménagement liées à la configuration du bâtiment. - Une variante PARC PUBLIC compilant les caractéristiques des variantes ci-dessus, dotée de moyens informatiques spécifiques : en entrée : désignation du véhicule, émission d'un ticket ; en sortie : terminal de payement. Le tarif peut alors tenir compte de la taille du véhicule. REMARQUES : 1 0 Dans cette description, le génie civil du bâtiment n'est pas évoqué, un espacement des poteaux légèrement supérieur à 1 LM x 3 laM semble convenir, par contre nul n'est besoin d'un plancher entre les différents niveaux si ce n'est pour : récupérer les suintements d'huile et les gouttes d'eau d'un véhicule mouillé, assurer le maillage entre les poteaux supportant le bâtiment, permettre la circulation des intervenants en maintenance. Dès lors, un plancher d'épaisseur réduite doit suffire, sauf s'il supporte directement les rails (charge roulante) et les plages des box (charge statique). La trémie de changement de niveau a une surface supérieure à LM/laM. Il apparaît que le système décrit avec ses variantes ne sont pas contraignants pour la conception et la réalisation du bâtiment classique d'accueil, il est même envisageable de les installer dans le cadre d'un réaménagement. 2 Une co-propriété dotée d'un tel parking pourrait adopter une classification des tantièmes tenant compte de la taille des box, voire du délai d'entrée-sortie. REVENDICATIONS 1) Système robotisé de parcage de véhicules automobiles, à très grande densité, applicable à de petits immeubles classiques (neufs ou réaménagés) caractérisé par son moyen principal de manutention, du type chariot très plat dont la plate-forme (5) vient saisir le véhicule dans le seul hall d'entrée-sortie, par son interface roues-route, grâce à sa découpe pseudo-sinusoïdale en le hissant au-dessus du sol d'une hauteur légèrement supérieure à celle de sa plate-forme. 2) Système de parcage de véhicules selon la revendication 1 dont le chariot est caractérisé en ce qu'il évolue en alternat sur des rails (1) en forme de C (découpés aux carrefours), horizontaux, longitudinaux et transversaux, grâce à ses 8 jeux (6) de roulettes dont 4 sont effacés (lorsque non utilisés) pour passer au-dessus des crémaillères (3). 3) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé par son système de rotation de sa plate-forme (5) n'utilisant qu'une seule couronne (12) prenant appui sur les écrous (11) des vérins. 4) Système robotisé de parcage de véhicules selon la revendication 2 caractérisé en ce que les rails (3bis) peuvent etre en forme de U, ou les roulettes sont entraînées par friction. 5) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé par son aptitude à déposer les véhicules sur les plages des box : soit normalement (parallèlement et/ou perpendiculairement aux rails) soit en épis (en biais) par la non-perpendicularité des rails et/ou par une légère rotation finale. 6) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé par son deuxième moyen de manutention permettant le changement de niveaux en levant ou affaissant le chariot (vide ou chargé) ainsi que le tronçon de rails qui le supporte (tronçon dont les longueur et largeur sont égales à celles du véhicule majorant). 7) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mobile (le chariot) n'est relié à l'installation fixe par aucun câble électrique : l'énergie de puissance transite par contacts mécaniques, les messages bi-directionnels de conduite de processus par liaison radio en utilisant des émetteurs-récepteurs normalisés. 8) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé par son électronique de conduite de processus incluant 4 caméras fixées au plafond du hall, visant les zones des roues du véhicule dont les images sont présentées au conducteur pour l'aider à positionner correctement le véhicule par rapport à des marquages codés au sol et mémoriser les dernières images prises par ces caméras. 9) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ses moyens de manutention sont capables de manutentionner des voiturettes et/ou des motos (par 2 ou 3) posées sur des plateaux intermédiaires rectangulaires dont les longueur et largeur sont égales à celles du véhicule majorant 10) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que son électronique de conduite de processus permet d'affecter le véhicule entrant dans le plus petit des emplacements capable et vacant. 11) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que son électronique de conduite de processus embarquée dans le chariot est connectée à des lecteurs (9) de code-barres lisant des étiquettes (4) collées sur les rails (3) afin de décélérer puis arrêter le chariot à la position requise. 12) Système robotisé de parcage de véhicules selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que son électronique de conduite de processus est connectable à des moyens informatiques permettant de désigner le type de véhicule, émettre un ticket et payer lors de la sortie, dans le cadre d'une utilisation en parc public.