Brevet FR2830358A1 — publié le 20030404

DISPOSITIF ANTI-FRAUDE POUR BARRIÈRE AUTOMATIQUE DE PÉAGE La présente invention concerne le domaine des barrières automatiques de péage pour véhicules, qu'il s'agisse d'un péage routier, d'un péage de parking, ou analogue. L'invention concerne, plus particulièrement, un dispositif anti-fraude évitant le passage de plusieurs véhicules à la queue leu leu, à l'ouverture d'une barrière automatique de péage. La figure 1 illustre, par une vue de dessus très schématique un péage routier équipé de plusieurs barrières 1 définissant des voies ou chenaux de circulation. Par barrière de péage, on entend l'ensemble du système contrôlant le passage des véhicules dans chaque chenal. Au sens de l'invention, une barrière de péage ne comprend donc pas uniquement l'élément de fermeture amovible bloquant le chenal, mais également tous les éléments de signalisation et de contrôle associés. Dans l'exemple schématique de la figure 1, chaque barrière 1 comporte un élément de fermeture 2 commandable (par exemple, une barrière rabattable) et un dispositif de paiement automatique 3. Lorsqu'un véhicule V se présente dans un chenal, devant la barrière de péage, le conducteur effectue le paiement demandé. Le paiement s'effectue, par exemple, par pièces, par carte à unités de compte prépayées ou non, par détection d'abonné en télé-péage, etc. Une fois ce paiement enregistré, l'élément de fermeture 2 s'ouvre comme 1'illustre le deuxième chenal en partant de la gauche en figure 1, permettant le passage du véhicule V. L'élément 2 referme la voie de circulation par abaissement de la barrière une fois que l'on a détecté le passage du véhicule V (troisième chenal en partant de la gauche en figure 1). Un problème qui se pose avec les barrières automatiques de péage classiques est que 1'on rencontre souvent une fraude de passage à la queue leu leu de plusieurs véhicules. Ce type de fraude est communément appelé"petit train". Les trois chenaux de droite de la figure 1 illustrent le passage de véhicules en petit train. Il suffit que deux véhicules se suivent suffisamment près pour que le paiement opéré par le premier de ces deux véhicules permette le passage du suivant, sans que la barrière de péage ait détecté la fin du premier véhicule. Dans ce cas, il y a un manque à gagner certain pour l'organisme de gestion du péage. En figure 1, on a représenté arbitrairement trois passages corrects et trois passages frauduleux de véhicules. Ces passages ont été illustrés à des instants différents du processus de paiement et de franchissement de la barrière automatique de péage, de façon à mieux en illustrer le fonctionnement. La figure 2 représente, par une vue de dessus schématique, un exemple classique de barrière 1 de péage automatique telle que représentée en figure 1. La figure 2 est une vue légèrement plus détaillée illustrant le détecteur 4 de passage du véhicule en aval de l'élément de fermeture 2 de la barrière de péage. L'élément de fermeture est le plus souvent associé à un élément 5 de signalisation de type feu bicolore (vert et rouge). Lors de l'ouverture de l'élément 2, après enregistrement du paiement du véhicule V, le feu 5 passe au vert. Dès que le passage du véhicule V a été détecté par l'élément 4, le feu passe au rouge. Le fonctionnement de la barrière automatique est géré par un dispositif de commande 7 (CT). Ce dispositif reçoit bien entendu une énergie d'alimentation PW ainsi qu'un signal d'autorisation ACK provenant du système de paiement 3 (non représenté en figure 2). L'élément de commande CT présente des liaisons avec l'élément de fermeture 2, l'élément de signalisation 5 et l'élément de détection aval 4. On connaît principalement deux catégories de systèmes de détection aval dé passage de barrière de péage permettant de provoquer la fermeture de l'élément 2 après passage d'un véhicule. Une première catégorie est constituée par des systèmes à balayage optique comprenant, de part et d'autre du chenal de circulation, généralement délimité par des murets 8 ou analogues, un émetteur et un récepteur optique. De tels systèmes s'avèrent relativement précis. Toutefois, ils ont l'inconvénient rédhibitoire d'être très sensibles à l'envirormement, que ce soit par encrassement des émetteurs et des récepteurs par projections de saletés, par perte du faisceau en cas de pluie ou de neige, par réflexion parasite due au soleil, etc. En outre, de tels dispositifs de détection sont inopérants dans le cas où les véhicules fraudeurs sont réellement touche-touche lors du passage de la barrière de péage. Une deuxième catégorie de systèmes de détection correspond à l'exemple représenté en figure 2. Il s'agit d'une boucle électromagnétique qui utilise la signature magnétique des véhicules. Plus précisément, un bobinage 41 est enterré dans la chaussée, en aval de l'élément de fermeture 2 dans le sens de passage des véhicules symbolisé par la flèche F. Le bobinage est enterré approximativement perpendiculairement au sens de circulation. Les deux extrémités de l'enroulement 41 sont reliées à un dispositif 42 d'excitation et de mesure comprenant, entre autres, un oscillateur d'excitation de l'enroulement 41 et des moyens de mesure d'une variation de la fréquence du signal alternatif dans l'enroulement 41. Le passage d'un véhicule à l'aplomb du bobinage 41 provoque une variation du champ magnétique qui se traduit par une variation de la fréquence du signal dans le bobinage. En surveillant les variations de fréquence, on peut détecter le passage des véhicules. Un inconvénient de ces dispositifs classiques à boucle électromagnétique est qu'ils ne sont pas suffisamment précis pour pouvoir détecter les fraudes par passage en petit train. En particulier, ces détecteurs sont sensibles aux masses métalliques des véhicules. Par conséquent, la distance minimale de détection doit leur permettre de tenir compte de la garde au sol des véhicules, ce qui impose une tolérance qui peut être mise à profit dans le cas d'une fraude par petit train. La présente invention vise à pallier les inconvénients des barrières automatiques de péage classiques. Plus précisément, l'invention vise à proposer un dispositif anti-fraude pour barrière automatique de péage pour véhicules permettant d'éviter les fraudes par petit train. L'invention vise également à proposer un dispositif anti-fraude qui ne nécessite aucune modification des barrières automatiques de péage classiques, et dont l'utilisation soit compatible avec ces barrières classiques. L'invention vise également à proposer un dispositif anti-fraude permettant de détecter le passage de deux véhicules touche-touche. Pour atteindre ces objets et d'autres, la présente invention prévoit un dispositif anti-fraude pour barrière automatique de péage, comportant un détecteur d'essieu de véhicule, positionné à proximité de l'aplomb d'un élément amovible de fermeture d'un chenal de circulation et un dispositif de comptage d'essieux pour actionner une alarme quand le nombre d'essieux dépasse un seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le compte du dispositif de comptage est réinitialisé à chaque ouverture de l'élément de fermeture de la barrière de péage ou d'un élément de signalisation associé. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le détecteur d'essieu est constitué d'un capteur magnétique de passage de roues de véhicules et d'un circuit d'excitation et d'exploitation des mesures. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit capteur comporte un enroulement conducteur d'au moins une spire et une structure en ferrite s'inscrivant dans une surface allongée, l'élément conducteur étant enroulé autour d'une portion de la structure en ferrite parallèlement à sa plus grande dimension. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la structure en ferrite est positionnée de sorte qu'au moins un entrefer soit dirigé vers la surface de la chaussée. La présente invention prévoit aussi une barrière automatique de péage comprenant un élément amovible de fermeture d'un chenal de circulation ; un élément de détection de passage d'un véhicule en aval de l'élément de fermeture dans le sens de circu- lation ; un dispositif de commande de la fermeture de l'élément amovible après détection d'un passage par l'élément de détection ; et en outre un dispositif anti-fraude du type ci-dessus. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dépassement du seuil de comptage d'essieux du dispositif antifraude provoque une alarme visuelle ou sonore. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif anti-fraude déclenche l'enregistrement, au moyen d'une caméra vidéo, d'images prises sur le chenal de la barrière automatique. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 qui ont été décrites précédemment sont destinées à exposer l'état de la technique et le problème posé ; la figure 3 représente, par une vue de dessus très schématique, un mode de réalisation d'une barrière automatique de péage routier équipée d'un dispositif anti-fraude selon la présente invention ; la figure 4 représente, vue de dessus, un mode de réalisation préféré d'un détecteur d'essieu d'un dispositif anti-fraude selon la présente invention ; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne B-B'de la figure 4 ; et la figure 6 représente, sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif d'excitation du détecteur de la figure 4 et d'exploitation des résultats selon la présente invention. Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments d'une barrière de péage et du dispositif anti-fraude de l'invention qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés aux figures et seront décrits par la suite. En particulier, les circuits électroniques de commande et d'exploitation des détections effectuées par le dispositif anti-fraude de l'invention n'ont pas été représentés et sont à la portée de l'homme du métier. La figure 3 représente, par une vue de dessus très schématique, une barrière 10 automatique de péage selon la présente invention. Comme précédemment, cette barrière comporte un élément de fermeture 2 commandé par un dispositif 7 (CT) et dont l'ouverture est déclenchée par un paiement enregistré par un système 3 de paiement par pièces, par carte ou analogue. Le dispositif de commande 7 contrôle également le fonctionnement d'un élément de signalisation 5 de type feu bicolore et est associé à un détecteur 4 aval de l'élément de fermeture. Le détecteur 4 est, par exemple, un détecteur classique de type boucle électromagnétique noyée dans la chaussée. Jusqu'ici, la barrière de péage de l'invention reprend l'ensemble des éléments d'une barrière classique telle qu'illustrée par la figure 2. Une caractéristique de la présente invention est de prévoir, à proximité de l'élément de fermeture 2 et préférentiellement à l'aplomb ou presque à l'aplomb de l'élément de fermeture, un détecteur d'essieu 20 noyé dans la chaussée. A tout le moins, le détecteur d'essieu est à une distance inférieure à la longueur d'un véhicule, de l'élément de fermeture 2. De préférence, le détecteur est à moins d'un mètre de l'élément de fermeture et, de préférence, en amont de cet élément dans le sens de circulation. Selon l'invention, le détecteur d'essieu est contrôlé par un dispositif 50 (CTRL) et est associé à un dispositif de comptage 30 (COMPT) destiné à compter le nombre d'essieux détectés après l'ouverture de l'élément de fermeture 2. Le fait de recourir à un comptage d'essieux rend le système insensible aux perturbations atmosphériques. De plus, pourvu bien entendu que le détecteur d'essieu soit capable de distinguer deux essieux proches, on détecte ainsi une fraude de type petit train de véhicules. En effet, en associant le dispositif 30 de comptage à un seuil d'essieux, le dispositif anti-fraude, constitué du détecteur 20, de son système de commande 50 et du dispositif de comptage 30, peut générer une alarme AL si le nombre prédéterminé d'essieux est dépassé avant que le compteur soit réinitialisé. La réinitialisation du compteur d'essieux 30 s'effectue, par exemple, à chaque nouvelle ouverture de l'élément 2 ou passage au vert de l'élément 5 de signalisation. Le seuil d'essieux est, par exemple, de deux ou de trois essieux selon que l'on souhaite ou non autoriser le passage des véhicules à deux essieux tractant une remorque mono-essieu. On notera que, même avec un seuil à trois essieux, on détecte toujours le passage de véhicules à la queue leu leu, le nombre minimal d'essieux étant, dans ce cas, quatre. L'alarme déclenchée par le dispositif anti-fraude de l'invention peut être visuelle ou sonore. Elle peut également servir à déclencher un dispositif de surveillance vidéo enregistrant en continu le chenal équipé du dispositif anti-fraude, afin de stocker une séquence d'images avant, pendant et après l'incident. Le dispositif de comptage et plus généralement le système de l'invention est bien entendu alimenté (PW) comme le dispositif 7 classique. On notera que l'objet de l'invention n'est pas de provoquer la fermeture de l'élément 2 de la barrière de péage mais de déclencher une alarme. En effet, le déclenchement de la fermeture est toujours, selon l'invention, effectué par le détecteur 4 en aval de la barrière de péage. Il n'est généralement pas souhaitable d'endommager les véhicules mêmes fraudeurs, en faisant se rabaisser l'élément de fermeture sur un petit train de véhicules. Il est donc préférable de ne pas améliorer l'impréci- sion du dispositif 4 de déclenchement de fermeture, mais d'associer à la barrière un deuxième détecteur 20, ici d'essieux, dont le rôle est d'avertir. Un avantage de la présente invention est qu'elle s'adapte à toutes les barrières de péage classiques. En particulier, la mise en oeuvre de l'invention ne nécessite aucune modification de la commande en ouverture et en fermeture de la barrière. On notera que l'invention s'applique plus particulièrement aux barrières automatiques dans lesquelles un opérateur n'est pas là pour détecter, de visu, une éventuelle fraude. Pour la mise en oeuvre de l'invention et de son dispositif anti-fraude, on pourra recourir à tout détecteur d'essieu suffisamment précis pour distinguer (discriminer) deux essieux proches l'un de l'autre. La figure 4 représente, vu de dessus, un exemple de capteur ou détecteur magnétique 20 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 4 sera décrite en même temps que la figure 5 qui représente le même capteur 20, vu en coupe selon la ligne B-B'de la figure 4. Le capteur 20 est constitué d'une structure 21 en ferrite ayant une forme générale allongée et concentrant un champ électromagnétique vers le haut du capteur, c'est-à-dire en direction de la chaussée dans laquelle il est intégré (ou sur laquelle il est, en variante, posé). La surface active du capteur est constituée, dans l'exemple des figures 4 et 5, de deux entrefers 22 et 23 parallèles dans la direction de la plus grande dimension du capteur. La structure 21 en ferrite renferme un bobinage 25 constitué d'un grand nombre de spires enroulées autour d'une armature centrale 26 de la structure en ferrite. Le capteur constitué de la structure en ferrite 21 et du bobinage 25 est enfermé dans une enveloppe protectrice 27 qui est elle-même généralement noyée dans la chaussée. Le capteur 20 est positionné sensiblement perpendiculairement à la direction de passage des véhicules. En pratique, la grande dimension du capteur peut faire un angle compris entre 20 et 900 par rapport à l'axe de déplacement des véhicules sur la chaussée. Par exemple, la structure en ferrite 21 a une forme E dont la branche centrale constitue l'armature 26 autour de laquelle est enroulé le bobinage 25. Les entrefers 22 et 23 sont refermés sur eux-mêmes par l'armature (treillis) métallique des pneumatiques au moment de leur passage au-dessus du capteur. Cela induit une variation du signal d'excitation qui est au repos avant et après le passage de la roue. Pour l'exploitation des signaux du capteur, les deux extrémités du bobinage 25 sont reliées au dispositif 50 d'excitation et d'exploitation des mesures dont un mode de réalisation sera décrit ci-après en relation avec la figure 6. La figure 6 représente un mode de réalisation d'un dispositif 50 d'excitation d'un capteur 20 selon la présente invention et d'interprétation des mesures. Le capteur 20 est symbolisé par une inductance L dont les bornes 51 et 52 correspondant aux extrémités du bobinage (25, figures 4 et 5) sont reliées à des bornes d'entrée du dispositif 50. L'élément inductif constitué par le capteur est connecté en parallèle aux bornes d'un condensateur C, de façon à former un circuit bouchon. Le dispositif 50 comporte un oscillateur 53 (OSC) d'excitation du circuit bouchon. Les dimensionnements du bobinage (donc de l'inductance L correspondante) et du condensateur C sont choisis en fonction de la fréquence d'excitation souhaitée du circuit bouchon. En pratique, on choisit des valeurs selon la loi 1/2n, IL-C. Le dispositif 50 comporte également un circuit 54 à boucle à verrouillage de phase (PLL) dont une entrée est connectée à une des bornes 51 ou 52 du circuit bouchon. Le rôle du circuit 54 est de fournir une tension continue fonction de la fréquence dans le circuit bouchon. De façon connue, le circuit 54 est basé sur l'utilisation d'un comparateur de phase (A (p) associé à un oscillateur commandé en tension (VCO). La sortie du circuit 54 est envoyée à un différentiateur 55 (DIFF) dont le rôle est d'éliminer les variations lentes de la fréquence afin de permettre une autorégulation du système. La sortie du différentiateur 55 est reliée à une première entrée d'un comparateur 56 (COMP) dont la deuxième entrée reçoit une valeur seuil (TH). La sortie du comparateur 56 fournit l'information correspondant à la présence ou à l'absence d'un essieu de véhicule sur le capteur. Cette information est, selon l'invention, fournie à l'élément 30 (figure 3) de comptage du nombre d'essieux détectés. L'oscillateur commandé en tension du circuit 54 est asservi sur la fréquence du circuit bouchon. On effectue alors une auto-adaptation du système sur les variations lentes de la fréquence, de façon à ne prendre en compte que les variations brusques dues au passage d'un essieu. Le différentiateur 55 évite la prise en compte des variations lentes par le comparateur 56. Le différentiateur 55 pourra, en pratique, être constitué d'un condensateur de forte valeur (par exemple, de l'ordre du millifarads). En figure 6, on s'est contenté d'indiquer les liaisons fonctionnelles entre les différents circuits. Leur réalisation est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données cidessus. La variation d'inductance du circuit bouchon à laquelle on assiste en présence d'un essieu sur le capteur est de l'ordre de 1/100000. En excitant le circuit bouchon à une fréquence comprise entre, par exemple, dix et une centaine de kHz, il est particulièrement aisé d'isoler les variations de champ magnétique dues au passage d'un essieu de véhicule. Le recours à un élément en ferrite pour concentrer le champ magnétique est particulièrement avantageux en ce qu'il permet de prévoir un champ magnétique de portée plus faible, donc insensible à la masse métallique du véhicule qui se trouve plus éloignée du capteur par rapport aux roues. De plus, un tel capteur selon le mode de réalisation préféré de l'invention est particulièrement étroit, ce qui facilite la discrimination entre différents essieux proches l'un de l'autre. En pratique, on prévoira une largeur d'entrefer comprise entre 1 et 50 centimètres et, de préférence, comprise entre 2 et 10 centimètres. La longueur de l'entrefer dans de la structure en ferrite dépend de la largeur de la chaussée et de la détection souhaitée. On notera que la largeur à prévoir pour l'entrefer est indépendante de la bobine utilisée pour détecter la signature magnétique des véhicules. Différentes variantes pourront être apportées à la réalisation du capteur tel qu'illustré par les figures 4 à 6. Par exemple, on pourra utiliser une structure en ferrite ayant une section en U, le bobinage étant alors enroulé autour de la portion constituant le fond du U. La profondeur d'enterrement du capteur dans la chaussée dépend de l'application et, plus précisément, de la portée du champ souhaité. Celle-ci sera réglée pour que le capteur prenne en compte le treillage métallique des roues et non les masses métalliques des véhicules. Par ailleurs, la fréquence d'excitation du circuit bouchon sera adaptée à l'application et, plus précisément, aux types de roues de véhicules à détecter. De plus, d'autres circuits de détection 50 pourront être prévus, sous réserve de respecter les fonctionnalités décrites ci-dessus et, notamment, le choix d'une fréquence d'excitation permettant de ne détecter que les treillis métalliques des roues de véhicules sans tenir compte des masses métalliques des véhicules eux-mêmes. Par ailleurs, différentes formes de structures en ferrite pourront être choisies selon les structures disponibles sur le marché et l'isolement magnétique souhaité par rapport au reste de la chaussée. Si l'on fait varier l'entrefer, on pourra faire varier les paramètres électroniques du montage afin de conserver les zones de fréquences souhaitées. Son seul rôle est d'isoler le champ magnétique par rapport aux structures métalliques de perturbations en se refermant en dehors des zones massives du véhicule. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le nombre d'essieux détecté à partir duquel une alarme est déclenchée selon l'invention dépend de l'application. Ce nombre est, de préférence, paramétrable au sein du dispositif 30 de comptage de façon à pouvoir être modifié par l'exploitant du péage. De plus, la détermination de la position du capteur d'essieu à proximité de l'élément de fermeture de la barrière de péage est à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-fraude pour barrière automatique de péage, caractérisé en ce qu'il comporte : un détecteur (20,50) d'essieu de véhicule, positionné à proximité de l'aplomb d'un élément amovible de fermeture (2) d'un chenal de circulation ; et un dispositif (30) de comptage d'essieux pour actionner une alarme (AL) quand le nombre d'essieux dépasse un seuil prédéterminé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compte du dispositif de comptage (30) est réinitialisé à chaque ouverture de l'élément (2) de fermeture de la barrière de péage ou d'un élément de signalisation (5) associé. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur d'essieu est constitué d'un capteur (20) magnétique de passage de roues de véhicules et d'un circuit (50) d'excitation et d'exploitation des mesures. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit capteur (20) comporte un enroulement conducteur (25) d'au moins une spire et une structure en ferrite (21) s'inscrivant dans une surface allongée, l'élément conducteur étant enroulé autour d'une portion (26) de la structure en ferrite parallèlement à sa plus grande dimension. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure en ferrite (21) est positionnée de sorte qu'au moins un entrefer soit dirigé vers la surface de la chaussée. 6. Barrière automatique de péage comprenant : un élément amovible (2) de fermeture d'un chenal de circulation ; un élément (4) de détection de passage d'un véhicule (V) en aval de l'élément de fermeture dans le sens de circulation et un dispositif (7) de commande de la fermeture de l'élément amovible après détection d'un passage par l'élément de détection, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif anti-fraude conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Barrière automatique de péage routier selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dépassement du seuil de comptage d'essieux du dispositif anti-fraude provoque une alarme visuelle ou sonore. 8. Barrière automatique de péage routier selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le dispositif anti-fraude déclenche l'enregistrement, au moyen d'une caméra vidéo, d'images prises sur le chenal de la barrière automatique.