Brevet FR2916565A1 — publié le 20081128

- 1- " Dispositif de détection de véhicules." La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de véhicules le long d'une voie de circulation. Elle trouve une application particulièrement intéressante en tant que séparateur pour classifier des véhicules en mouvement. Toutefois, l'invention est d'un cadre plus large car elle peut être appliquée à des systèmes de mesure du trafic de véhicules automobiles où il est nécessaire de comptabiliser le nombre de véhicules circulant sur une voie donnée pour une période donnée. io D'une façon générale, pour détecter un véhicule en mouvement, les systèmes de détection actuels comportent généralement des boucles magnétiques intégrées dans la chaussée. Cependant, de tels systèmes à base de boucles magnétiques présentent l'inconvénient d'être peu précis. Il est généralement difficile dans ces systèmes de dénombrer les véhicules surtout 15 lorsqu'il s'agit de véhicules équipés d'un attelage ou encore de camions équipés de plusieurs remorques. En effet, dans de telles situations, le système à base de boucles magnétiques peut par erreur détecter deux ou trois véhicules alors qu'il s'agit d'un seul véhicule attelé. On connaît également des systèmes équipés d'émetteur et récepteur 20 placé en hauteur au-dessus de la voie de circulation et balayant cette voie de circulation au moyen d'un faisceau infrarouge ou un faisceau laser. Les systèmes à base de faisceau infrarouge sont très sensibles au milieu ambiant tel qu'un soleil rasant. De plus, le faisceau infrarouge présente l'inconvénient d'être divergent, ce qui ne permet pas réellement de réaliser des systèmes 25 d'une très grande précision. Les systèmes à base de balayage laser depuis un point haut au-dessus de la voie de circulation sont généralement complexes et onéreux à mettre en oeuvre. La présente invention a pour but un système permettant de dénombrer efficacement des véhicules en mouvement sur une voie de circulation. Pour ce 30 faire, la présente invention a pour but un système séparateur très précis apte à détecter de petits éléments tels qu'un timon reliant une caravane à un véhicule. Un autre but de l'invention et la réalisation d'un système séparateur permettant de classifier des véhicules selon différentes catégories. 35 La présente invention a encore pour but un système séparateur de véhicules peu onéreux. - 2- On atteint au moins l'un des objectifs précités avec un dispositif de détection de véhicules le long d'une voie de circulation, caractérisé en ce qu'il comprend : -deux montants respectivement disposés de chaque côté de la voie de circulation, - plusieurs couples d'émetteurs-récepteurs disposés sur ces montants et aptes à émettre des faisceaux lasers parallèles qui traversent ladite voie de circulation, et - une unité de traitement pour gérer les couples émetteurs-récepteurs io afin d'en déduire la détection. Un véhicule en mouvement est détecté lorsqu'au moins un faisceau laser du dispositif selon l'invention est coupé. Avec un tel dispositif selon l'invention, on peut utiliser des microlasers peu onéreux émettant un faisceau laser très fin. On atteint ainsi une grande précision dans la détection 15 d'élément de liaison tel qu'un timon de caravane ou de remorque. La séparation de véhicules est alors très efficace puisqu'un véhicule tractant une caravane sera considéré comme un seul véhicule dans la mesure où on parvient à détecter la liaison entre le véhicule et la caravane. De plus, l'utilisation de faisceau laser procure une immunité totale 20 contre tout type de lumière ambiante : soleil rasant, reflets, éclats,... Avantageusement, on atteint une bonne précision en utilisant des microlasers aptes à émettre des faisceaux laser très directifs présentant un diamètre de l'ordre de 5mm. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les faisceaux laser 25 sont orthogonaux ou quasi-orthogonaux à la direction de déplacement des véhicules dans la voie de circulation. En fait, les faisceaux lasers sont parallèles au plan contenant la voie de circulation. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les couples émetteurs-récepteurs peuvent être disposés de telle sorte que les faisceaux 30 laser forment deux rangées. De préférence, il s'agit de deux rangées rectilignes sensiblement verticales, mais pas forcément. L'une ou les deux rangées peuvent être de forme adaptée (avec des courbes notamment) pour par exemple détecter efficacement le sens de déplacement des véhicules. D'une façon générale, une disposition en deux rangées permet de détecter le 35 sens de circulation des véhicules. En fonction de l'ordre de coupure des 2916565 -3- faisceaux laser lors du passage d'un véhicule, on détermine la rangée ayant été touchée en premier, puis on en déduit le sens de circulation du véhicule. Par ailleurs, sur un montant donné, les émetteurs des deux rangées peuvent être disposés en quinconce. 5 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif selon l'invention les deux montants sont disposés verticalement, c'est-à-dire qu'ils sont orthogonaux par rapport au plan comprenant la voie de circulation. L'homme du métier comprendra aisément que ces montants peuvent être légèrement obliques. Avantageusement, les deux montants peuvent être io mobiles et montés sur des rails. Le dispositif selon l'invention peut ainsi être déplacé aisément. Selon une première variante de l'invention, pour chaque couple émetteur-récepteur, l'émetteur est disposé sur un montant, le récepteur étant disposé sur l'autre montant de l'autre côté de la voie de circulation. Le 15 faisceau laser émis par l'émetteur traverse donc la voie de circulation pour être recueilli de l'autre côté de la voie par le récepteur. Tous les émetteurs peuvent être sur un même montant ou non. Selon une seconde variante de l'invention, pour chaque couple émetteur-récepteur, l'émetteur et le récepteur sont disposés sur un même 20 montant, un réflecteur étant placé sur l'autre montant de l'autre côté de la voie de circulation. On peut imaginer que chaque montant comporte à la fois des couples émetteurs-récepteurs et des réflecteurs (non associées à ces couples). Mais de préférence, tous les couples émetteurs-récepteurs sont sur un même montant, tous les réflecteurs étant sur l'autre montant. Cela évite 25 une éventuelle interconnexion filaire entre les deux montants. Dans cette seconde variante, les éléments actifs sont disposés du même côté de la voie de circulation, le réflecteur étant un élément passif ne nécessitant aucune alimentation ou gestion particulière. De préférence, dans cette seconde variante, l'émetteur et le récepteur sont concentriques ; une 30 lentille convergente est disposée entre le récepteur et l'émetteur de façon à faire converger le faisceau laser renvoyé par le réflecteur vers le récepteur, ce dernier étant placé en aval de l'émetteur lorsqu'on considère le sens du faisceau réfléchi. 35 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'espacement vertical entre deux couples émetteursrécepteurs successifs est plus réduit sur - 4- la partie basse des montants que sur la partie haute. On améliore ainsi l'efficacité du dispositif puisque la densité des couples émetteurs-récepteurs est supérieure dans la zone où l'on risque de trouver d'éventuels attelages ou timons. Avantageusement, les couples émetteurs-récepteurs peuvent être disposés de façon à constituer plusieurs groupes successifs alignés, de préférence verticalement. Au sein de chaque groupe, l'espacement entre deux couples émetteurs-récepteurs successifs peut être fixe. L'espacement au sein d'un groupe peut être supérieur à l'espacement au sein du groupe placé en io dessous. Une telle disposition permet de réunir les couples émetteurs-récepteurs dans plusieurs groupes de façon à définir notamment des seuils de détection. Par ailleurs, l'espacement, au sein d'un groupe ou même lorsque les groupes ne sont pas constitués, peut être variable selon une fonction linéaire ou non. 15 A titre d'exemple, pour obtenir une excellente densité, l'espacement entre deux couples émetteurs-récepteurs successifs placés sur une partie basse des montants est de 35mm. Les couples émetteurs-récepteurs sont répartis verticalement sur une hauteur permettant de détecter des véhicules de différentes catégories. En 20 effet lorsqu'on dispose des émetteurs-récepteurs jusqu'à une hauteur suffisante, par exemple plus de trois mètres, il est possible de détecter des véhicules particuliers de faible hauteur et des véhicules de transport tels que des camions. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'unité de 25 traitement est apte à commander de façon séquentielle les couples émetteurs-récepteurs. Plutôt que d'activer tous les émetteurs en même temps et de façon continue, on les sélectionne un à un. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à 30 l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique simplifiée d'une partie du dispositif selon l'invention comportant deux montants verticaux ; La figure 2 est une vue de face schématique simplifiée d'un montant du 35 dispositif selon l'invention ; 2916565 - 5- La figure 3 est une vue simplifiée d'une disposition des émetteurs laser sur un montant du dispositif selon l'invention ; La figure 4 est une vue simplifiée illustrant les espacements théoriques des émetteurs laser de la figure 3 ; 5 La figure 5 est une vue schématique simplifiée illustrant un couple émetteur- récepteur ainsi que le cheminement du faisceau laser ; La figure 6 est une vue schématique simplifiée d'un véhicule franchissant deux montants selon l'invention ; La figure 7 est une vue schématique du dispositif selon l'invention dans io le cadre d'un péage autoroutier ; et La figure 8 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de chauffage/ventilation autour d'un montant selon la présente invention. Sur la figure 1 le dispositif 1 selon l'invention comporte deux montants 15 ou poteaux : un premier montant 2 et un second montant 3. Ces deux montants sont distantes l'une de l'autre d'environ 2,90 m et se font face. À titre d'exemple, la distance entre ces deux montants peut être comprise entre 2 et 8 m. Le montant 2 est équipé de plusieurs couples émetteurs récepteurs 5a-5d, 6a-6d disposés verticalement face au second montant 3. Sur la figure 20 2, on a une représentation de face du montant 2. On remarque que les couples émetteurs-récepteurs sont disposés en deux rangées. Une première rangée à gauche comprenant les couples émetteurs-récepteurs 5a-5d et une seconde rangée à droite comprenant les couples émetteurs-récepteurs 6a-6d. Comme on peut le voir sur la figure 1, chaque couple émetteur-récepteur est 25 apte à émettre un faisceau laser 4 dirigé vers le second montant 3. Sur la figure 1 (et d'autres figures par la suite), les faisceaux laser 4 de tous les couples émetteurs-récepteurs sont simultanément représentés. Ces faisceaux laser peuvent donc être émises de façon simultanée mais de préférence ils sont émis les uns à la suite des autres de façon séquentielle, ce qui simplifie 30 ensuite le traitement des données. Sur la figure 1, chaque faisceau laser 4 est dirigé vers un réflecteur 5e-5h, 6e-6h prévu sur le second montant 3 et disposé de préférence face au couple émetteur-récepteur ayant émis le faisceau considéré. Chaque réflecteur est conçu et disposé de façon à renvoyer le faisceau laser reçu vers 35 son point d'origine, c'est-à-dire vers le couple émetteur récepteur correspondant. Lorsque les couples émetteurs-récepteurs 5a-5d, 6a-6d sont 2916565 - 6- commandés de façon séquentielle, chaque couple émetteur-récepteur émet un faisceau laser pendant un très court instant, par exemple quelques microsecondes. Pour chaque couple émetteur-récepteur, le rapport entre la phase d'émission et la phase de repos est de l'ordre de 1/300. Ce rapport est 5 déterminé en fonction de l'application envisagée, en particulier en fonction de la vitesse des véhicules lorsque ceux-ci passent entre les deux montants. Sur les figures 1, 2 et 3 on distingue clairement la disposition sous forme de deux rangées des couples émetteurs-récepteurs. En particulier, ces couples sont disposés en quinconce de façon à gagner de la place sur la face io du montant et à améliorer l'efficacité du dispositif en évitant une éventuelle perturbation entre couples voisins. Sur la figure 3 par exemple, on prévoit un écartement entre les deux rangées d'environ 5cm. Une telle disposition en deux rangées permet avantageusement de détecter le sens de circulation d'un véhicule entre les deux montants 2 et 3. 15 La figure 4 est une représentation linéaire de l'ensemble des couples 5a-5d, 6a-6d du montant 2. On remarque que ces couples sont disposés de façon à constituer des groupes A, B, C et D. Le groupe A correspond aux couples émetteurs-récepteurs se trouvant sur la partie basse du montant 2 alors que le groupe D correspond aux couples émetteurs-récepteurs se 20 trouvant sur la partie haute du montant 2. Au sein de chaque groupe, l'espacement est fixe entre les couples émetteurs-récepteurs. Mais chaque groupe présente un espacement différent par rapport à un autre groupe. En particulier, l'espacement dans le groupe A est inférieur à celui dans le groupe B, qui est inférieur à celui dans le groupe C, qui est inférieur à celui dans le 25 groupe D. Ainsi, l'espacement des faisceaux laser est optimisé suivant la zone à contrôler : haute densité dans la zone des attelages. A titre d'exemple non limitatif, chaque montant peut présenter les paramètres suivants : - distance par rapport au sol : 20cm - distance entre le bas du montant et le premier couple émetteur- 30 récepteur : 2,5cm - distance entre le sommet du groupe A et le sol : 54cm - distance entre le sommet du groupe B et le sol : 84cm - distance entre le sommet du groupe C et le sol : 116cm - distance entre le sommet du groupe D et le sol : 152cm 35 - espacement au sein du groupe A : 3,5cm - 7- - espacement au sein du groupe B : 5cm - espacement au sein du groupe C : 8cm -espacement au sein du groupe D : 9cm La hauteur totale d'un montant peut être de 1,4mètre pour la détection et la séparation de voitures en mouvement sur une voie de circulation. Mais, pour certaines applications où l'on prend en compte des camions par exemple, on peut envisager des montants jusqu'à 3,2mètre de haut. Il sera alors possible de réaliser de la détection, de la séparation de véhicules et de la classification. La classification consiste à déterminer si un véhicule dépasse un io seuil de hauteur prédéterminé. On peut ainsi différencier une voiture d'un camion. De préférence ce seuil est réglable. On peut même prévoir plusieurs seuils. Sur la figure 5 on voit un peu plus en détail un couple émetteur-15 récepteur 6a par exemple disposé sur le montant 2. Ce couple comporte principalement un émetteur laser 6a3 disposé de façon à émettre un faisceau laser vers un réflecteur 6e placé sur le montant 3. Ce couple 6a comporte également un récepteur ou détecteur de faisceau laser 6a1 pour recueillir la plupart des faisceaux laser réfléchis par le réflecteur 6e. Le faisceau laser 20 émis 4 est très directif, alors que le faisceau réfléchi diverge légèrement. Pour que le récepteur 6a1 réceptionne le maximum de faisceaux réfléchis, on associe à ce récepteur 6a1 une lentille convergente 6a2 disposée entre le récepteur 6a1 et l'émetteur 6a3. Ces trois éléments sont concentriques, l'émetteur 6a3 étant le plus proche de la face de sortie du montant 2. Le 25 récepteur 6a1 transmet ensuite un signal électrique vers une unité de traitement 7, proche ou distant, qui gère l'ensemble des couples émetteurs-récepteurs. La liaison entre l'unité de traitement 7 et l'émetteur 6a3 n'est pas illustrée afin de ne pas alourdir la figure 5. L'unité de traitement peut être équipée de moyens conventionnels d'acquisition et de traitement de signaux. 30 Il est notamment équipé d'un microprocesseur et de mémoire flash pour stocker un programme de traitement et des paramètres de fonctionnement. On va maintenant décrire une application du dispositif selon la présente invention pour la mise en oeuvre d'un séparateur de véhicules en mouvement, 35 en particulier dans le cadre d'un système de péage automatique sur autoroute. Sur les figures 6 et 7 on distingue un dispositif 1 selon l'invention comportant deux montants 2 et 3. Ces montants sont respectivement disposés de chaque côté d'une voie de circulation 8.Un véhicule 9 est en train de passer entre les deux montants 2 et 3. Ce véhicule 9 tracte une remorque au moyen d'un attelage 11. Cet attelage est fixé de façon conventionnelle à l'arrière du véhicule 9 à quelques centimètres du sol. Le dispositif selon l'invention est justement conçu avec une forte densité de faisceaux laser sur la partie basse afin de détecter tout attelage. Pour de raisons de simplifications, tous les faisceaux laser ne sont pas représentés sur la figure 6. io On voit qu'un faisceau laser 12 est coupé par le passage de l'attelage 11 : l'unité de traitement sait ainsi que le véhicule 9, l'attelage 11 et la remorque 10 font partie d'un même ensemble. Sur la figure 7 on voit le dispositif selon l'invention intégré dans le système de péage. Les montants sont disposés à l'entrée de la zone de péage. Une barrière est disposée à la 15 sortie de la zone de péage. La borne de péage 13 indique au conducteur du véhicule 9 le montant de la transaction en fonction de la classification déterminée au moyen des montants 2 et 3. L'unité de traitement peut interdire la levée de la barrière si plus d'un véhicule est détecté dans la zone de péage. 20 On va maintenant décrire grâce à la figure 8 un exemple non limitatif de réalisation d'un dispositif de chauffage/ventilation. Le montant 2 est par exemple équipé de couples émetteurs-récepteurs doté chacun d'un hublot de sortie (non représenté) transparent au faisceau laser 17. Pour éviter que de la condensation ne vienne se former sur ce hublot, on prévoit un dispositif de 25 chauffage/ventilation comprenant : - un caisson 13 entourant le montant 2, ce caisson laissant passer le faisceau laser 17 via sa face avant 13a, un chauffage 14 disposé sur la face arrière 13b du caisson 13, et - des ventilateurs 15 et 16 faisant circuler l'air suivant les flèches. 30 Avec un tel dispositif, on crée un mouvement d'air chaud au sein du caisson de façon à éviter toute formation de condensation susceptible de perturber la circulation des faisceaux laser 17. On peut aussi prévoir l'utilisation du chauffage seul ou de la ventilation seule. - 9- Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. 15 REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de véhicules (9) le long d'une voie de circulation (8), caractérisé en ce qu'il comprend : s - deux montants (2, 3) respectivement disposés de chaque côté de la voie de circulation, -plusieurs couples d'émetteurs-récepteurs (5a, 6a) disposés sur ces montants et aptes à émettre des faisceaux lasers (4) parallèles qui traversent ladite voie de circulation, et 10 - une unité de traitement (7) pour gérer les couples émetteurs-récepteurs afin d'en déduire la détection. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux laser (4) sont très directifs et présentent un diamètre de l'ordre de 5mm. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les faisceaux laser (4) sont orthogonaux ou quasi orthogonaux à la direction de déplacement des véhicules dans la voie de circulation (8). 20 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couples émetteurs-récepteurs (5a, 6a) sont disposés de telle sorte que les faisceaux laser forment deux rangées. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en que sur un montant 25 donné, les émetteurs des deux rangées sont disposés en quinconce. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux montants sont disposés verticalement. 30 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en que les deux montants sont mobiles et montés sur des rails. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour chaque couple émetteur-récepteur, l'émetteur est 35 disposé sur un montant, le récepteur étant disposé sur l'autre montant de l'autre côté de la voie de circulation.- 11- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour chaque couple émetteur-récepteur, l'émetteur et le récepteur (5a-d, 6a-d) sont disposés sur un même montant, un réflecteur (5e-h, 6e-h) étant placé sur l'autre montant de l'autre côté de la voie de circulation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont concentriques, une lentille convergente (6a2) est disposée entre le récepteur(6a1) et l'émetteur (6a3) de façon à faire converger le faisceau laser renvoyé par le réflecteur vers le récepteur, ce dernier étant io placé en aval de l'émetteur lorsqu'on considère le sens du faisceau réfléchi. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espacement vertical entre deux couples émetteurs-récepteurs successifs est plus réduit sur la partie basse des montants que sur 15 la partie haute. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couples émetteurs-récepteurs sont disposés de façon à constituer plusieurs groupes successifs alignés (A-D), au sein de chaque 20 groupe l'espacement entre deux couples émetteurs-récepteurs successifs est fixe, l'espacement au sein d'un groupe étant supérieur à l'espacement au sein du groupe placé en dessous. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce que l'espacement entre deux couples émetteurs-récepteurs successifs placés sur une partie basse des montants est de 35mm. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couples émetteurs-récepteurs sont répartis 30 verticalement sur une hauteur permettant de détecter des véhicules de différentes catégories. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de traitement (7) est apte à commander de façon 35 séquentielle les couples émetteurs-récepteurs. 5 2916565 - 12 - 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des montants comporte un dispositif de chauffage (14) pour éviter toute condensation sur les couples émetteurs-récepteurs. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est associé à des moyens de ventilation (15, 16) pour faire circuler l'air au sein d'un caisson (13) contenant ledit au moins un des montants (2).