Brevet FR2829860A1 — publié le 20030321

SYSTEMES DE SIGNALISATION, D'ECLAIRAGE ET DE BALISAGE D'AMENAGEMENTS D'INFRASTRUCTURES ROUTIERS REALISES PAR FIBRES OPTIQUES. La présente invention concerne des systèmes de signalisation, d'éclairage et de balisage des divers aménagements d'infrastructures routières actuellement implantés dans les zones urbaines et rurales, dont la nouveauté réside principalement dans l'utilisation de fibres optiques, notamment plastiques. Les aménagement routiers concernés sont, à titre non limitatif, les ralentisseurs de type dos d'âne ou trapézoïdal, les rétrécissements de chaussées, les chicanes, les avancées de trottoir, les rond-points, les virages dangereux, les péages, etc. Généralement, ces aménagements sont signalés en amont par des panneaux souvent mal éclairés la nuit et peuvent ainsi surprendre les divers usagers avec tous les risques correspondants. L'invention est relative à un nouveau type d'éclairage par fibres optiques notamment plastiques, dont le mode d'utilisation, la commande éventuelle du fonctionnement à distance... permet aux usagers et dans de meilleures conditions de sécurité qu'actuellement, de prendre conscience de l'existence et de l'implantation par exemple d'un ralentisseur et d'attirer leur attention sur la localisation, la forme géométrique et l'environnement du ralentisseur par exemple. La figure 1 montre schématiquement et d'une manière non limitative le principe général de fonctionnement du nouveau système d'aménagement optique, objet de l'invention. Un générateur de lumière 1, associé à une électronique de commande 2 alimente à la fois un faisceau de fibres optiques 5 destiné à l'aménagement routier concerné et un faisceau de fibres optiques 7 destiné à la réalisation d'un panneau placé à proximité de l'aménagement routier et signalant sa présence aux usagers. Des dispositifs 4 et 6 de filtrage et de coloration de la lumière émise par le générateur de lumière 1 sont inclus dans le système. Un capteur 3 a pour fonction de détecter la présence de l'usager, habituellement un véhicule. La figure 2 montre, suivant l'invention, un exemple d'implantation relatif à un ralentisseur par exemple, éclairé par fibres optiques. L'infrastructure du ralentisseur 8 est équipé d'un réseau de fibres optiques 9, réalisé à partir des faisceaux de fibres optiques 5 montrés sur la figure 1. Un panneau de signalisation 10 constitué par les faisceaux de fibres optiques 7 montrés sur la figure 1 signale à l'usager la présence de l'obstacle ralentisseur. Le générateur de lumière 1, associé aux dispositifs de filtrage et de coloration de la lumière 4 et 6 est placé à proximité du panneau de signalisation 10, dans un emplacement réservé à cet effet. Le capteur de présence 3 est disposé sur le montage support du panneau de signalisation ou peut être directement fixé sur la route avec les protections mécaniques nécessaires. Le générateur de lumière 1 est constitué d'une ou plusieurs lampes, par exemple du type halogène ou iodure métallique, et équipé d'une optique de focalisation et de filtres athermiques permettant une excitation de lumière maximale et refroidie dans les faisceaux de fibres optiques plastiques 5 et 7. La puissance délivrée par les générateurs peut atteindre par exemple 250 watts avec des lampes du type halogène et iodure. L'électronique de commande 2 reçoit du capteur 3 une information de courant ou tension, qui est généralement amplifiée pour assurer le fonctionnement d'un interrupteur destiné à mettre ou non sous tension le générateur. Tous les types de fibres optiques connus peuvent être utilisés. Cependant, les fibres optiques plastique seront préférentiellement choisies par suite de leur excellente résistance mécanique, de leur grande ouverture numérique et de leur insensibilité quasi totale du point de vue de la transmission lumineuse à l'essence, aux vapeurs d'essence, au fuel pour diesel, à l'huile de transmission et à de nombreux autres fluides et gaz de voiture comme le liquide des freins, l'acide sulfurique dilué à 10%, etc. Les fuites fréquentes de ces divers produits, en provenance des véhicules, auront donc une influence négligeable sur le comportement des réseaux de fibres optiques. Par ailleurs, la souplesse d'emploi inégalée des fibres optiques plastiques permet au niveau de l'installation, la réalisation de coudes et changements de direction sans modification significative des caractéristiques de la transmission optique. La figure 3 montre selon l'invention un faisceau de fibres optiques plastiques 5 destiné à l'éclairage des aménagements routiers. Le faisceau 5 est constitué par un assemblage 11 de fibres optiques plastiques compactées en leur totalité à une extrémité et séparées à l'autre extrémité en n câbles élémentaires régulièrement espacés et fixés dans l'aménagement routier de façon à réaliser un réseau éclairant 9. Le réseau éclairant 9 peut, selon un autre objet de l'invention, montré sur la figure 4, être recouvert d'une plaque transparente et diffusante 12 de façon à diminuer, si nécessaire et à proche distance du véhicule de l'aménagement, l'effet de pointillisme. La figure 5 montre selon un autre objet de l'invention un réseau éclairant 9 pour aménagement routier réalisé sous forme d'une réglette à l'intérieur de laquelle les fibres optiques plastiques 13 sont insérées de façon adjacente. Une telle disposition, voisine de celle de la figure 3 permet avec un générateur de lumière de même puissance, une utilisation de fibres optiques plastiques de plus faible diamètre, en éliminant l'effet de pointillisme et sans l'emploi d'une plaque diffusante. La figure 6 montre, selon un autre objet de l'invention un réseau éclairant 9 pour aménagement routier voisin de ceux montrés sur les figures 3 et 5 mais réalisé de telle sorte que la disposition des fibres optiques plastiques permet une excellente protection du réseau éclairant 9 proprement dit contre les contraintes diverses et notamment mécaniques liées aux nombreux passages des véhicules. Dans ce type de réseau, les fibres optiques plastiques 13 sont disposées de telle sorte que leurs extrémités sont très en retrait par rapport à la face d'entrée de l'aménagement routier. Des lentilles 15 convergentes réalisées de préférence en matériau plastique et placées à proximité des extrémités des fibres concentrent la lumière rayonnée par les fibres dans le plan de face d'entrée 14. Si nécessaire, une plaque transparente et diffusante peut être fixée sur la face d'entrée 14. Cette plaque assure de plus une protection supplémentaire notamment contre les poussières et autres polluants liquides et solides. La figure 7 montre selon un autre objet de l'invention, l'utilisation de câbles à fibres optiques diffusants 16 pour l'éclairage des faces d'entrée des aménagements routiers. Ces câbles développés notamment par la société Optectron Industries ont la propriété de diffuser latéralement la lumière qu'ils recoivent en provenance par exemple d'un générateur de lumière 1 placé à l'extérieur mais à proximité de l'aménagement routier. Ces câbles diffusant latéralement la lumière sont à l'inverse des tubes néon, d'une très grande souplesse et peuvent si nécessaire représenter des signes lumineux complexes conformes à la sécurité routière plutôt qu'une simple ligne droite. La figure 8 montre selon un autre objet de l'invention un système d'éclairage utilisé dans le cas d'aménagements utilisés dans les 2 sens de la circulation. Un générateur de lumière alimente un faisceau de câbles répartis également sur les 2 faces d'entrée de l'aménagement routier de façon à constituer 2 réseaux éclairants 9. Dans la majorité des applications, les câbles de lumière à fibres optiques plastiques qui peuvent être posés au moment de la construction des aménagements routiers sont protégés mécaniquement par des gaines plastiques et métalliques qui conservent la souplesse nécessaire aux câbles de lumière à fibres optiques plastiques. Le capteur 3 montré sur la figure 1 et devant détecter la présence d'un usager, notamment d'un véhicule, pourra être un capteur de précision pneumatique très utilisé en matière de trafic routier ou un capteur optique infrarouge constitué simplement par une diode électroluminescente d'émission et une photodiode de réception ou encore une cellule photoélectrique. Ces procédés sont connus et les électroniques de commandes correspondantes 2 comme montré sur la figure 1 ne présentent pas un caractère innovatif fondamental. La figure 9 montre selon un autre objet de l'invention un nouveau type de capteur basé sur l'utilisation de fibres optiques plastiques fluorescentes. Ces fibres optiques fluorescentes commercialisées par la Société Optectron Industries sont très sensibles à la lumière ambiante ou artificielle. Lorsque une fibre optique fluorescente 15 est soumise à un éclairement extérieur, elle délivre à ses extrémités une lumière de grande intensité qui peut être transformée en courant électrique grâce par exemple à un récepteur très simplifié 18 constitué d'une photodiode et d'une amplification appropriée. Toute autre photoélectronique de réception plus ou moins complexe et adaptée au type d'aménagement routier à signaler peut être utilisée dans le cadre de l'invention. Comme il est montré sur la figure 9, la fibre optique fluorescente 15 est placée dans une gorge 20 aménagée dans la voie de circulation. Lorsque la fibre 15 est partiellement masquée par un véhicule à son passage, la lumière émise par la fibre 15 est réduite et le récepteur 18 délivre un courant beaucoup plus faible. Cette variation de niveau entre fibre éclairée et fibre masquée par un véhicule est mise à profit pour mettre en oeuvre l'électronique de commande 2 par la fermeture par exemple d'un simple relais.. La distance du capteur à fibre fluorescente à l'aménagement routier 8 doit être assez grande (quelques dizaines de mètres) pour que le temps de réaction du conducteur soit suffisant. Comme il est montré sur la figure 9, on peut augmenter le niveau de réception du récepteur 18 en métallisant la 2ème extrémité 23 de la fibre 15. Le niveau d'énergie lumineuse ainsi réfléchie à l'extrémité métallisée vient s'ajouter dans le récepteur optoélectronique à l'énergie lumineuse reçue à l'autre extrémité. Le fonctionnement du capteur à fibres fluorescentes doit être indépendant de la luminosité ambiante. Selon un autre objet de l'invention, on utilise comme il est montré sur la figure 9 une deuxième fibre fluorescente 21, placée sur le côté de la voie de circulation et en dehors du trafic routier. Cette deuxième fibre fluorescente est donc insensible à la présence des véhicules à détecter. Le signal électrique fournit par la deuxième fibre 21 est envoyé dans le récepteur optoélectronique 18 et selon des procédés electroniques connus permet une commande automatique du gain de l'amplificateur du récepteur 18 en fonction de l'éclairement extérieur De cette façon, pour un véhicule donné se préparant à aborder l'aménagement routier concerné, le niveau d'information fournit par le récepteur 18 est sensiblement indépendant de la luminosité ambiante. La figure 10 montre à titre indicatif la variation relative du niveau de sortie du récepteur 18, pour plusieurs véhicules d'empatement croissant. Les fibres optiques plastiques fluorescentes utilisées étaient des fibres de la série F202 fabriquées par la société Optectron Industries. La figure 11 montre le schéma de principe d'un panneau de visualisation 10 signalant par exemple la présence d'un obstacle ralentisseur. L'information destinée à l'usager est écrite sur le panneau par l'intermédiaire de points lumineux, ou pixels, régulièrement espacés sur le panneau et représentant par exemple des lettres ou des signes. Les points lumineux sont créés par les extrémités des fibres optiques du faisceau 7, alimenté par le générateur 1, lui-même commandé par le capteur 3, à chaque passage du véhicule. Dans cette représentation, la nature de l'information reste toujours la même. On montre sur la figure 12, un autre exemple de signalisation permettant de faire varier l'information suivant un programme de signalisation ou d'animation plus complexe. Dans ce cas, on utilise par exemple, un système diaporama 22 qui permet de faire défiler à l'entrée du faisceau de fibres 7 une série de diapositives ou éventuellement un film. Les différentes images reçues sur le faisceau 7 sont transmises sans déformation au panneau 10, à condition que les fibres optiques soient correctement ordonnées. Les fibres de la face de sortie 7 doivent se retrouver exactement à une même place sur l'écran de visualisation 10. La réalisation du faisceau 7 sous forme de rubans superposés facilite la réalisation de l'ordonnancement sur le panneau 10. REVENDICATIONS 1) Nouveaux systèmes de signalisation, d'éclairage et de balisages d'aménagements routiers caractérisés en ce que ces différentes fonctions sont commandées d'une manière simultanée par un capteur et sont réalisées par des fibres optiques, notamment plastiques. 2) Capteur de présence selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de détection est une fibre optique plastique fluorescente pouvant être masquée par la présence mobile à détecter et délivrant à ses extrémités un signal lumineux dépendant de la surface de masquage. 3) Capteur de présence selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités de la fibre optique plastique fluorescente est recouverte d'une matière réfléchissante métallique destinée à augmenter le signal lumineux reçu à l'autre extrémité de la fibre. 4) Capteur de présence selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une deuxième fibre optique plastique fluorescente insensible à la présence à détecter, est placée au voisinage de la fibre optique plastique fluorescente du capteur et permet de réguler la lumière émise par la fibre du capteur en fonction de l'intensité de la lumière ambiante. 5) Système d'éclairage et de balisage d'un aménagement routier du type ralentisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éclairage est réalisé par des câbles à fibres optiques plastiques régulièrement espacés et insérés dans la masse du ralentisseur. 6) Système d'éclairage et de balisage selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la face éclairée du ralentisseur est recouverte d'une plaque transparente et diffusante de la lumière. 7) Système d'éclairage et de balisage selon les revendications 1,5 et 6 caractérisés en ce que les câbles à fibres optiques plastiques sont placés de manière adjacente dans la masse du ralentisseur. 8) Système d'éclairage et de balisage selon les revendications 1, 5,6 et 7 caractérisé en ce que les faces terminales des câbles éclairants sont placées à l'intérieur de la masse du ralentisseur, la lumière étant focalisée sur la face du ralentisseur par des lentilles convergentes. 9) Système d'éclairage et de balisage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'éclairage de l'aménagement routier est obtenu par un câble à fibre optique plastique diffusant latéralement la lumière et créant un éclairage continu. 10) Système de visualisation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il utilise essentiellement un réseau de fibres optiques plastiques ordonnées pour la visualisation d'images variables dont le passage séquentiel est commandé par le capteur.