Brevet FR2859021A1 — publié le 20050225

PROCEDE DE MESURE DE L'ETAT DE SURFACE D'UNE CHAUSSEE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention se rapporte à un procédé de mesure de l'état de surface d'une chaussée, permettant notamment de déterminer la température de congélation ainsi qu'à un dispositif pour sa mise en oeuvre. Une première technique pour déterminer l'état de surface, décrite dans le document FR-2.598.510, consiste à mesurer de manière active la température de congélation en utilisant l'effet Peletier. A cet effet, le dispositif comprend une sonde de température et un élément Peletier. La surface de la chaussée est préalablement chauffée grâce à l'élément Peletier afin d'obtenir une phase aqueuse en surface. En refroidissant progressivement ledit élément, on détermine la température de congélation de la solution aqueuse en notant un changement de tendance de la variation de la température au moment du changement d'état. Cette première technique a pour avantage de pouvoir anticiper les phénomènes glissants en surface en déterminant la température de congélation de la solution 15 présente en surface. Toutefois, elle ne donne pas entièrement satisfaction car la mesure est souvent entachée d'erreurs en raison de l'échauffement qui peut provoquer un séchage de la surface au dessus du capteur. Une deuxième technique consiste à mesurer directement la présence de la glace 20 en surface. A cet effet, un premier dispositif décrit dans le document FR-2.412.071 comprend un premier capteur permettant de détecter la présence d'humidité et un second capteur permettant de détecter la présence de glace lorsque le signal dépasse un certain seuil prédéterminé, réglé en fonction du produit épandu sur la chaussée. Selon une variante améliorée décrite dans le document EP-039.735, le premier capteur détectant la présence d'humidité fonctionne à deux fréquences pour limiter les risques d'erreurs et le second capteur est également utilisé pour détecter que le pourcentage d'impuretés, notamment de sel, dépasse un seuil prédéterminé afin de commander l'utilisation des deux fréquences pour le premier capteur. Un second dispositif décrit dans le document FR-2.587.135 vise à améliorer le dispositif des documents FR-2.412.071 et EP-039.735 en proposant un seul capteur permettant de mesurer l'épaisseur de la solution ou l'élément de recouvrement de la chaussée et son état en transmettant audit capteur un signal électrique particulier et en analysant le signal de retour. On note que le signal de retour sous forme analogique est analysé à distance du capteur si bien que la mesure est attachée d'erreurs, le signal analogique subissant des interférences liées à l'environnement, notamment à la présence de masses métalliques en mouvement, les véhicules, ainsi qu'à l'enroulement des câbles de liaison qui perturbent le signal. Dans tous les cas, la seconde technique consistant à mesurer directement la présence de glace n'est pas satisfaisante car hormis le peu de fiabilité des résultats, cette technique ne permet pas d'anticiper le changement d'état si bien que les opérateurs chargés de l'entretien des chaussées ne peuvent pas intervenir préalablement à la formation de conditions glissantes. Selon toutes les techniques de l'art antérieur, les mesures sont transmises sous forme de signaux analogiques si bien que lesdites mesures sont perturbées. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé fiable de mesure de l'état de surface d'une chaussée, de conception simple, permettant de déterminer la température de congélation de 2859021 3 manière passive de la solution de recouvrement de la chaussée afin d'anticiper l'apparition de conditions glissantes. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure de l'état d'une surface, notamment d'une chaussée, consistant à appliquer au moins un signal électrique aux bornes d'au moins deux électrodes, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer et traiter ledit au moins signal issu des électrodes et à le comparer à un premier abaque permettant de définir la mesure du taux d'impuretés en surface. L' invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre dudit 10 procédé. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus du dispositif de l'invention inséré dans une 15 chaussée, - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de l'invention inséré dans une chaussée, - la figure 3 est un schéma illustrant les moyens de mesure de l'épaisseur de la solution de recouvrement de la chaussée, - la figure 4 est un schéma illustrant les moyens de mesure du taux d'impuretés, notamment de sel présent au niveau de la chaussée, - la figure 5 représente une illustration d'un premier abaque, et - la figure 6 est un schéma illustrant les moyens de traitement. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un dispositif 10 permettant de mesurer l'état de surface d'une chaussée 12, ledit dispositif étant inséré dans ladite chaussée de manière à ce que sa surface supérieure 14 affleure à la surface de la chaussée. 2859021 4 Par chaussée, on entend toutes surfaces de toutes natures et de toutes formes, prévues pour le roulement de véhicules, notamment les routes ou les pistes d'aéroports. Selon l'invention, le dispositif 10 comprend des moyens 16 de mesure du taux d'impuretés, notamment de sel, présent au niveau de la surface, des moyens 18 de mesure de la température au niveau de la surface de la chaussée et éventuellement des moyens 20 de mesure de la présence d'humidité au niveau de la surface. Il comprend également des moyens 22 de traitement des mesures avec des moyens 24 de communication permettant de transmettre les résultats ou les signaux d'alarme. Les moyens 22 de traitement sont disposés de préférence dans le dispositif au plus près des moyens de mesure 16, 18, 20 pour éviter que les signaux générés par lesdits moyens de mesure soient perturbés par les éléments environnants, tels que les véhicules en mouvement ou par les phénomènes électromagnétiques dus à la longueur des câbles. Cet agencement contribue à obtenir des résultats plus fiables puisque seuls des signaux numérisés sont transmis à partir du dispositif. Selon l'invention, les moyens 16 de mesure du taux d'impuretés comprennent des moyens 26 pour générer un signal et le transmettre à au moins un couple d'électrodes 28, 30 ainsi que des premiers moyens 32 d'analyse permettant de déterminer le taux d'impuretés à partir d'un premier abaque 34 stocké dans des moyens de stockage appropriés, comme illustré par la figure 4. selon un mode de réalisation préféré, les moyens 26, 32 et de stockage de l'abaque 34 font partie des moyens 22 de traitement. Selon une caractéristique de l'invention, les électrodes 28 et 30 sont préalablement étalonnées afin de déterminer le premier abaque 34 en fonction du type d'impuretés. Les moyens de stockage peuvent contenir plusieurs premiers abaques chacun fonction d'un type d'impuretés. 2859021 5 Sur la figure 5, on a représenté une illustration du premier abaque qui permet de déterminer le taux X d'impuretés en fonction du signal électrique issu du couple d'électrodes 28, 30, notamment fonction de la tension et de la fréquence. Ainsi, les moyens 20 génèrent un signal électrique de préférence alternatif, avec une certaine fréquence et une certaine amplitude, qui est appliqué aux bornes des électrodes 28, 30. Les premiers moyens 22 d'analyse convertissent la tension alternative issue des électrodes en tension continue, le taux d'impuretés étant déterminer en fonction de la fréquence et de la tension continue. En variante, pour affiner les résultats, la mesure du taux d'impuretés est réalisée à plusieurs fréquences et plusieurs fois pour une même fréquence. be préférence, l'extrapolation permettant de déterminer le taux d'impuretés est ajustée en fonction de la fréquence du signal appliqué aux bornes des électrodes 28,30. Selon un mode de réalisation, les électrodes 28 et 30 sont en carbone pour limiter l'usure desdites électrodes. Connaissant le taux d'impuretés, des seconds moyens 36 d'analyse, de préférence inclus dans les moyens 22 de traitement, permettent de déterminer la température de congélation T c à partir d'un second abaque 37 stocké dans des moyens de stockage appropriés. Ainsi, en fonction de la mesure du taux d'impuretés présent au niveau de la surface de la chaussée, le dispositif de l'invention est capable de déterminer la température de congélation sans influencer l'élément de recouvrement de la chaussée contrairement aux dispositifs utilisant l'effet Peletier. Par ailleurs, la détermination de la température de congélation permet également de pouvoir anticiper l'apparition des phénomènes glissants contrairement aux dispositifs détectant directement la glace. 2859021 6 Les moyens 22 de traitement en comparant la température T m mesurée par les moyens 18 et la température de congélation T c sont capables de transmettre un signal d'alarme A dès que la différence entre T m et T c descend en dessous d'un certain seuil. Ainsi, si le seuil est de 0,5 C, un signal d'alarme est transmis si pour une température de congélation déterminée T c de -0,6 C la température en surface mesurée descend en dessous de -0,1 C. Avantageusement, un signal d'alarme A est transmis si la présence d'humidité est détectée au niveau de la surface de la chaussée. A cet effet, les moyens 20 de mesure de la présence d'humidité comprennent une rigole 38 au niveau de la surface du dispositif dans laquelle est susceptible de s'accumuler une solution aqueuse, par exemple de l'eau, lorsque ladite solution aqueuse est présente au niveau de la surface de la chaussée. Deux électrodes 40 et 42, de préférence en acier inoxydable, sont prévues au niveau de chaque côté de la rigole 38. Selon un mode de réalisation préféré, les électrodes 40 et 42 sont en saillie par rapport à la surface supérieure du dispositif et forment entre elles la rigole 38. Selon l'invention, la résistivité entre les électrodes est fonction de l'épaisseur de la solution aqueuse présente dans la rigole 38. Les moyens 22 de traitement comprennent des moyens pour générer un signal électrique appliqué aux bornes des électrodes 40 et 42 ainsi que des moyens pour mesurer la résistivité entre les bornes et transmettre un signal 5(e) fonction de l'épaisseur de la solution aqueuse. Ainsi, dès que 5(e) est supérieur à 0, la présence d'humidité est détectée au niveau de la surface de la chaussée. Les moyens de communication 22 sont capables de transmettre à une station de contrôle les valeurs du taux d'impuretés, la température en surface ainsi que l'épaisseur de la solution aqueuse présente au niveau de la surface. Ainsi les opérateurs peuvent prendre les mesures adéquates, notamment le salage ou la fermeture des chaussées, en fonction des valeurs transmises. En variante, un signal d'alarme est transmis dès que de l'humidité est détectée au niveau de la 2859021 7 chaussée et que la température de la surface T m devient trop proche de la température de congélation T c. Le fonctionnement du dispositif est maintenant décrit au regard des différentes figures. Préalablement à son installation, les électrodes permettant de mesurer le pourcentage d' impuretés en surface sont étalonnées. Un signal est transmis aux électrodes 28 et 30 et analysé par les moyens 32 qui en fonction du premier abaque déterminent le taux d'impuretés. A partir de ce taux d'impuretés et d'un second abaque, la température de congélation T c est déterminée. Dés que la température de la surface mesurée T m se rapproche de la température de congélation T c déterminée à partir de la mesure du taux d'impuretés, un signal d'alarme est transmis. En variante, ce signal d'alarme n'est transmis que lorsque la présence 15 d'humidité est détectée en surface. En variante, les valeurs du taux d'impuretés, de la température en surface et de l'épaisseur de la solution présente au niveau de la surface sont transmises sous forme d'au moins un signal numérisé à une station de contrôle qui peut anticiper l'apparition des phénomènes glissants. Contrairement à l'art antérieur, le dispositif de l'invention est parfaitement autonome et réalise le traitement des mesures. Grâce aux moyens de communication 24, il est possible de reconfigurer le dispositif, notamment les abaques ou les algorithmes de calcul sans qu'il soit nécessaire de le retirer de la chaussée. En variante, il est possible de prévoir au niveau du dispositif des moyens de mesure de la température à quelques centimètres au-dessous du niveau. de la surface de la chaussée afin de mieux déterminer l'évolution des phénomènes glissants. Selon une autre caractéristiques de l'invention, il est possible de relier le dispositif à d'autres capteurs météorologiques, notamment des moyens de mesure de l'hygrométrie et de la température de l'air afin de prévenir les phénomènes de givre. Contrairement aux dispositifs de l'art antérieur qui transmettent à une station des signaux analogiques non traités qui sont ensuite traités au niveau de la station par un même algorithme, les dispositifs de l'invention sont tous indépendants et traitent chacun leurs signaux grâce à leurs propres algorithmes afin de ne transmettre que des signaux numériques à ladite station. 9 REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'état d'une surface, notamment d'une chaussée, consistant à appliquer au moins un signal électrique aux bornes d'au moins deux électrodes, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer et traiter ledit au moins signal issu des électrodes et à le comparer à un premier abaque permettant de définir la mesure du taux d'impuretés en surface. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique aux bornes des électrodes au moins un signal électrique alternatif avec une fréquence et une amplitude prédéterminées, on convertit ledit signal en signal continu, et on détermine par extrapolation à partir de la fréquence du signal alternatif et de la tension du signal continu mesurée la mesure du taux d'impuretés en utilisant le premier abaque obtenu par l'étalonnage desdites électrodes. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure du taux d'impuretés est réalisée à plusieurs fréquences et plusieurs fois pour une même 15 fréquence. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on détermine la température de congélation en surface en comparant la mesure du taux d'impuretés à un second abaque mentionnant la température de congélation en fonction du taux d'impuretés. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en qu'on mesure la température T m en surface et en ce qu'on la compare avec la température de congélation T c. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on détecte la présence d'humidité au niveau de la surface. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les mesures sont transmises sous forme d'au moins un signal numérisé. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de mesure de l'état d'une surface, notamment d'une chaussée, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un couple d'électrodes (28, 30), des moyens (26) pour générer un signal électrique et l'appliquer aux bornes des électrodes, et des moyens (32) d'analyse permettant de déterminer le taux d'impuretés à partir d'un premier abaque (34) stocké dans des moyens de stockage appropriés. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36) d'analyse permettant de déterminer la température de congélation T c à partir d'un second abaque (37) stocké dans des moyens de stockage appropriés. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend 15 des moyens (18) pour mesurer la température en surface. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (22) de traitement susceptibles de comparer la température mesurée en surface et la température de congélation. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé 20 en ce qu'il comprend des moyens (20) pour détecter la présence d'humidité en surface. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens (20) pour détecter l'humidité comprennent une rigole (38) au niveau de la surface du dispositif dans laquelle est susceptible de s'accumuler une solution aqueuse, deux électrodes (40, 42) disposées au niveau de chaque côté de la rigole (38), la résistivité entre lesdites électrodes étant fonction de l'épaisseur de la solution aqueuse présente dans la rigole (38). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (24) de communication susceptibles de transmettre les mesures sous forme d'au moins un signal numérisé.