Brevet FR2953624A1 — publié le 20110610

PROCEDE DETECTION DE L'ETAT DE SIGNALISATION D'UN SIGNAL LUMINEUX ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE L'invention a trait à un procédé de détection de l'état de signalisation d'un signal lumineux, en particulier un signal lumineux ayant un fonctionnement cyclique entre au moins deux états de signalisation. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé. De tels signaux lumineux, dont font notamment partie les feux tricolores, sont utilisés dans le domaine du transport pour informer l'usager, par exemple au niveau d'une intersection entre une voie de circulation et une autre voie, routière ou ferrée. Ces signaux lumineux peuvent également être utilisés pour signaler l'entrée d'un lieu ou pour informer d'un danger potentiel. En particulier, un feu tricolore peut se trouver dans au moins deux états de signalisation, à savoir, un état où il signale à l'usager que la voie est libre, par exemple en France le feu tricolore est alors vert ou éteint, et un état où il signale à l'usager qu'il convient de s'arrêter ou du moins de prendre des précautions lors de la poursuite de son trajet. Dans ces deux derniers cas, en France, le feu tricolore est rouge ou orange clignotant. Un feu tricolore peut également présenter un troisième état où il informe l'usager que le feu va passer d'un état de signalisation « voie libre » à « voie non libre ». En France, cet état correspond à un feu tricolore orange. Dans d'autres pays, par exemple en Grande Bretagne ou en Suisse, le signal lumineux présente un état supplémentaire indiquant lorsque le signal lumineux est sur le point de passer de l'état de signalisation « voie non libre » à « voie libre » et/ou « voie libre » à « voie non libre ». Cet état supplémentaire peut être, par exemple, un feu orange ou la combinaison de deux lampes du feu allumées simultanément. Le fonctionnement de ces signaux lumineux est généralement cyclique, c'est-à-dire qu'ils passent régulièrement d'un état de signalisation à un autre, soit selon une fréquence préétablie, soit sous la dépendance d'un capteur détectant l'approche d'un véhicule, par exemple une voiture ou un train. Afin d'améliorer la sécurité, il est important de vérifier si l'information délivrée par ces signaux lumineux est prise en compte par l'usager. Pour cela, on connaît par FR-A-2 885 438 un dispositif où l'on utilise une détection de l'état de signalisation du feu tricolore lors de la vérification du respect, par un véhicule, de l'information délivrée par ce feu cela en fonction de la vitesse du véhicule. Ce dispositif détecte, dans le cas d'un feu 2 tricolore comprenant trois lampes de différentes couleurs, telles que rouge, orange, vert, si telle ou telle lampe est allumée. Le dispositif utilise pour cela des photodiodes placées en regard de chaque lampe. Ce dispositif effectue, pour apprécier l'état de signalisation d'un feu tricolore, une comparaison de la luminosité de deux lampes voisines dont le cycle d'allumage et d'extinction est connu. Cela suppose que les lampes s'éteignent et s'allument à tour de rôle, sans temps mort entre les changements d'état des deux lampes. En d'autres termes, lorsque la première lampe baisse en luminosité, il y a baisse de la tension de la photodiode située en regard de cette première lampe et, presque simultanément, la luminosité de la seconde lampe augmente, d'où une augmentation de la tension de la photodiode placée en face de cette seconde lampe. En fait, par ce dispositif, on apprécie l'état, allumé ou éteint, de deux lampes voisines constitutives du signal lumineux et dont l'allumage est consécutif lors du cycle de fonctionnement du feu, par comparaison de leurs tensions respectives. Ce mode de détection de l'état de signalisation d'un feu tricolore, dans certaines conditions, n'est pas adapté. En effet, sur des feux à faible luminosité tels que des feux dont les vitres sont sales, en cas de brouillard, de pluie ou de neige, la lumière n'est pas toujours suffisante en intensité pour discriminer l'allumage de l'extinction des deux lampes voisines. Il en est de même sur les feux tricolores à LED où, en fait, il y a plusieurs sources lumineuses par signal lumineux. De plus, ce type de mesure, par comparaison entre deux intensités lumineuses, n'est applicable que dans le cas d'un fonctionnement cyclique du feu tricolore avec, pour chaque état de signalement, une couleur de lampe donnée. Dans le cas d'un signal orange clignotant, le dispositif nécessite un étalonnage particulier pour détecter cet état. Or, le clignotement des feux n'est pas un phénomène prévisible tant en durée qu'en ce qui concerne son déclenchement puisque, par définition, le clignotement peut indiquer un événement imprévu. En d'autres termes, un tel étalonnement est délicat à réaliser. En d'autres termes, une reconnaissance de l'état de signalement d'un feu tricolore basé sur la comparaison de l'intensité lumineuse de deux lampes voisines du feu tricolore n'est pas satisfaisante. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé de détection de l'état d'un signal lumineux dont la fiabilité est améliorée. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection de l'état de signalisation d'un signal lumineux ayant un fonctionnement cyclique entre au moins deux états de signalisation, ce procédé comportant une étape d'acquisition de l'état, allumé ou éteint, de chaque lampe constitutive du signal lumineux, à l'aide de phototransistors placés devant chaque lampe, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des étapes supplémentaires consistant à : -a) effectuer une première mesure de la tension d'au moins un phototransistor placé en regard d'une lampe à un instant donné, -b) effectuer une seconde mesure de la tension de ce même phototransistor après un délai prédéfini, -c) comparer les première et seconde mesures de la tension ainsi effectuées pour un même phototransistor, - d) en déduire l'état de fonctionnement de la lampe en regard du phototransistor. Ainsi, en mesurant périodiquement la tension des phototransistors, on vérifie l'état, allumé ou éteint, de chaque lampe, cela quelles que soient les conditions environnementales et le cycle de fonctionnement du signal lumineux. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - lors de l'étape c), on compare l'écart, en valeur absolue, entre les première et seconde mesures de la tension à un seuil prédéfini. - Lors de l'étape c), lorsque l'écart est supérieur ou égal au seuil, si la valeur de la seconde mesure est supérieure à la valeur de la première mesure, la lampe est considérée comme allumée. - Lors de l'étape c), lorsque l'écart est supérieur ou égal au seuil, si la valeur de la seconde mesure est supérieure à la valeur de la première mesure pendant une durée inférieure à une durée prédéfinie, la lampe est considérée comme clignotante. - Lors de l'étape c), lorsque l'écart est supérieur ou égal au seuil, si la valeur de la première mesure est supérieure la valeur de la seconde mesure pendant une durée au moins égale à une durée prédéfinie, la lampe est considérée comme éteinte. - Lors de l'étape c), lorsque l'écart est supérieur ou égal au seuil, si la valeur de la seconde mesure est inférieure à la valeur de la première mesure pendant une durée inférieure à une durée prédéfinie, la lampe est considérée comme clignotante. - On effectue les étapes a) à d) simultanément pour chaque phototransistor placé en regard de chaque lampe. - Lorsque à l'étape d), toutes les lampes constitutives du signal lumineux sont dans un même état, un message d'alerte est émis. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une des caractéristiques précédentes caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur pourvu d'au moins un phototransistor placé devant une lampe constitutive du signal lumineux et relié à un module de calcul. - Le dispositif comprend également un module de stockage des données et un module de transmission des données. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un procédé et d'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé, réalisés conformément à un mode de réalisation de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation, en perspective, d'une partie d'un signal lumineux, de type feu tricolore, équipé d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue, de côté et à plus grande échelle, d'un capteur utilisé dans le dispositif illustré à la figure 1 et - la figure 3 est un schéma bloc, représentatif de la mise en oeuvre du procédé. Le signal lumineux ou feu tricolore 1 illustré à la figure 1 comporte un mât 2, représenté en position verticale en regardant la figure 1. La partie terminale 3 de ce mât 2 forme un support pour trois lampes 4, 5, 6 constitutives de la partie active du feu tricolore 1. Avantageusement, les trois lampes 4, 5, 6 sont montées sur un support commun fixé sur la tête de mât 3 par des colliers. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, le feu comprend simplement deux, voire une seule lampe. Ces lampes 4, 5, 6 sont disposées de sorte que leurs faces 7, 8, 9 visibles sont alignées selon une direction F parallèle à l'axe longitudinal X2 du mât 2. Ainsi, un utilisateur placé devant le feu 1 peut, à tout moment, voir si l'une des lampes 4, 5 ou 6 est allumée ou éteinte. Les lampes 4, 5, 6 ont, en l'espèce, des couleurs normalisées en accord avec la réglementation applicable en France. Pour un feu tricolore 1 utilisé à l'intersection de routes, la lampe 4 du haut, en regardant la figure 1, est rouge, celle 5 du milieu orange et celle 6 du bas verte. Ces lampes 4, 5, 6 sont équipées chacune d'une casquette de protection 10, 11, 12. Les casquettes de protection 10, 11, 12 permettent de limiter l'illumination directe des lampes 4, 5, 6 par des rayons solaires ou par une autre source de lumière parasite, par exemple un lampadaire. Une telle illumination directe des lampes 4, 5, 6 est une source d'erreur pour un utilisateur placé devant le feu 1. L'utilisateur a, dans ce cas, des difficultés pour distinguer quelle lampe est allumée ou éteinte. Un capteur 13, 14, 15 est fixé sur le côté de chaque casquette 10, 11, 12. Chaque capteur 13, 14, 15, dont un est représenté en gros plan à la figure 2, comprend un bras 130, 140, 150, flexible, avantageusement recouvert d'un matériau de couleur neutre et résistant aux conditions environnementales, par exemple un polymère. Une extrémité 131, 141, 151, dite extrémité libre, de chaque bras 130, 140, 150 est pourvue d'un logement de réception pour au moins un phototransistor 132, 142, 152, connu en soi, c'est-à-dire une cellule photoélectrique. Cette dernière est éventuellement composée de plusieurs phototransistors. En variante, la cellule photoélectrique comprend des photodiodes, connues en soi, à la place des phototransistors. Pour la clarté de l'exposé, on décrit par la suite le cas où un seul phototransistor est polarisé ou non par la lumière d'une lampe, étant entendu que la mise en oeuvre du procédé est identique pour toutes les lampes du feu tricolore. Chaque phototransistor 132, 142, 152 génère un signal électrique lorsque la lampe 4, 5, 6 située en regard est allumée. Ainsi, selon que la lampe 4, 5, 6 est allumée ou éteinte, la tension de sortie T du phototransistor 132, 142, 152 varie. La tension T est plus forte lorsque le phototransistor 132, 142, 152 est polarisé, sous l'effet de la lumière émise par la lampe 4, 5, 6 allumée. L'extrémité 133, 143, 153 de chaque bras 130, 140, 150 opposée au phototransistor 132, 142, 152 comporte un organe de fixation sur la casquette, en l'occurrence une pince 16, 17, 18. Cet organe de fixation 16, 17, 18 peut être monté de façon définitive sur la casquette de manière à éviter toute dégradation, volontaire ou non, du dispositif. Dans l'exemple, les organes de fixation 16, 17, 18 sont identiques. En variante, ils sont différents. Chaque capteur 13, 14, 15 est relié par un câble électriquement conducteur 25 à un boîtier 19, réalisé en un matériau résistant aux chocs et insensible aux conditions environnementales, fixé sur la tête 3 du mât 2. Ce boitier 19 forme un logement de réception pour un module de calcul 20 et, avantageusement, un module de stockage des données 21, ces modules étant illustrés en traits fantômes à la figure 1. De manière préférée, il comporte également un module de transmission des données 22 à une unité centrale, ce module étant également représenté en traits fantômes à la figure 1. Le boitier 19 et les capteurs 13, 14, 15 sont avantageusement montés de manière amovible sur le mât 2 du feu tricolore 1. En d'autres termes, il est possible d'équiper de manière temporaire un feu tricolore 1 avec le dispositif permettant de détecter l'état de signalement du signal lumineux. Le procédé de détection de l'état de signalisation du feu tricolore 1, à l'aide du dispositif, est maintenant décrit. Le procédé objet de l'invention permet de détecter l'état du feu tricolore 1 quel que soit le fonctionnement de ce dernier, cela même en cas de changement de cycle, par exemple lors du passage à l'état clignotant. Pour cela, on n'effectue pas une comparaison entre les états de signalisation de deux lampes voisines mais on réalise un suivi de la variation de l'état de signalisation de chaque lampe. Préalablement à la mise en oeuvre proprement dite du procédé, il convient de définir certaines caractéristiques du signal lumineux 1. Il s'agit, notamment, de connaître le cycle normal de fonctionnement du feu tricolore 1, c'est-à-dire la séquence d'allumage des lampes 4, 5, 6 composant le feu tricolore 1. Cette étape préalable comprend également un étalonnage du module de calcul 20. On rappelle ici que l'invention est basée sur l'évolution d'une caractéristique électrique dans le temps. En l'espèce, on suit les variations du changement de la tension des phototransistors. Lors de cette étape d'étalonnage, on définit au moins trois grandeurs caractéristiques dépendant du signal lumineux à contrôler. Ces grandeurs caractéristiques comprennent l'intervalle de temps, noté At, entre deux mesures consécutives de la tension, ces mesures étant effectuées pour un même phototransistor. Cet intervalle At est généralement compris entre 10 ms et 50 ms et, avantageusement, voisin de 15 ms. On définit également, comme deuxième gradeur caractéristique, un seuil S de variation d'une caractéristique électrique mesurée, en l'espèce la tension électrique T délivrée par chaque phototransistor polarisé. Ce seuil S correspond à une valeur à partir de laquelle une variation OT de la tension T, c'est-à-dire un écart OT en valeur absolue entre deux mesures de la tension T d'un phototransistor, est considérée comme significative. Ce seuil S est fonction, d'une part, des sensibilités des phototransistors et du dispositif de mesure de la tension et, d'autre part, des caractéristiques des lampes testées, en particulier de leur puissance. En l'espèce, une variation d'au moins 3 mV de la tension T est considérée comme un seuil S significatif. La troisième grandeur caractéristique définie est la durée D pendant laquelle la tension est maintenue à une valeur correspondant à une variation de la tension au moins égale au seuil S. En d'autres termes, il s'agit de définir quelle est la durée D minimale de mesure d'une variation de tension minimale S pour que l'on estime que la lampe 4, 5, 6 est allumée ou éteinte. En deçà de cette durée minimale D, on considère que la lampe n'est pas passée à l'état allumé ou éteint mais qu'elle clignote. En France, la plupart des feux tricolores sont clignotants lorsque la durée D où une lampe 4, 5, 6 est allumée, c'est-à-dire où l'on mesure une variation de la tension du phototransistor au moins égale à s, est inférieure à deux secondes. L'étape suivante consiste à mesurer, individuellement, la tension T de chacun des phototransistors 132, 142, 152, situés, respectivement, en face des lampes 4, 5, 6 constitutives du signal lumineux 1. Cette mesure est effectuée à un instant donné, pris comme origine temporelle des mesures et noté to. La tension T mesurée à l'instant to est affectée d'une valeur No, c'est-à-dire une valeur numérique correspondant à une valeur dite de départ de la tension T. Après un temps d'attente At correspondant au temps d'attente prédéfini entre deux mesures consécutives, on effectue une autre acquisition de la valeur de la tension T. Cette tension acquise à un temps t = to +At est affectée d'une valeur numérique X. Le module 20 effectue, dans une étape suivante, l'opération X-No, c'est-à-dire calcule la différence entre les tensions T mesurées aux instants to et t. Ceci revient à comparer les valeurs mesurées de la tension T entre deux instants, donc à suivre la variation de la tension T pendant une période donnée. On compare le résultat obtenu, noté AT, à la valeur S précédemment définie comme étant le seuil de variation de la tension considérée comme représentatif de l'état, allumée ou éteint, de la lampe en regard du phototransistor concerné. Si cette valeur OT est inférieure au seuil S défini, soit OT S, le module 20 note si la valeur X de la tension mesurée à l'instant to + At est supérieure ou égale à la valeur initiale No de la tension T à l'instant to, soit X>No. Dans ce cas, l'information délivrée est « lampe allumée », puisque la tension T a augmentée entre l'instant to l'instant t= to+ At. On réalise ainsi une détection rapide de l'état allumée d'une lampe. Si cette valeur X est inférieure à la valeur initiale No, soit X Si la lampe passe en mode allumé, la valeur X devient supérieure à la valeur initiale No et cela, pendant une durée D' de plus de deux secondes. En d'autres termes, la valeur X de la tension T est au moins égale à la valeur initiale No de la tension T indiquant ainsi que la lampe est allumée. Lorsque l'information « lampe allumée », « lampe clignotante » ou « lampe éteinte » est délivrée, cela pour chaque lampe 4, 5, 6 du feu 1, on poursuit la mise en oeuvre du procédé en effectuant, à partir d'un autre instant initial t'o, une nouvelle série de mesures de la tension pour chaque lampe. Cette nouvelle tension initiale est notée N'o. On poursuit ensuite le procédé, selon les étapes décrites précédemment, en effectuant régulièrement de nouvelles mesures de la tension T, notée X' à Xn, à des instants t'= t'o + At. Le dispositif a besoin d'au moins un changement d'état de signalisation de chaque lampe pour être correctement initialisé. Il est à noter que, pour faciliter la lecture, le procédé a été décrit dans le cas du suivi de l'état de signalisation d'une seule lampe, étant entendu que l'ensemble des étapes sont réalisées indépendamment et simultanément sur toutes les lampes constitutives du signal lumineux. On obtient ainsi régulièrement des informations collectées indépendamment les unes des autres sur l'état de signalisation des lampes du feu. Un tel procédé permet aisément de s'affranchir du cycle de fonctionnement des signaux lumineux, quel que soit l'ordre de fonctionnement des lampes, même lorsque celui-ci change en cours de mesures. Par ailleurs, lorsque l'ensemble des mesures réalisées sur toutes les lampes fournit comme information « lampes éteintes », il est possible de prévoir l'émission d'un message d'alerte pour signaler un problème sur le feu tricolore concerné. Par analogie, lorsque le système détecte que toutes les lampes sont allumées ou clignotent en même temps, un message d'alerte peut être envoyé pour signaler un problème électrique sur le feu tricolore concerné. Le fait de mesurer, régulièrement et indépendamment, les variations de tension de chaque lampe permet de s'affranchir des problèmes d'artéfact liés, par exemple, à la présence de brouillard, à l'apparition ou à la disparition du soleil ou à un éclairage parasite, par exemple l'allumage lent d'un lampadaire. Ce dispositif est aisément paramétrable et il peut être monté tant sur un feu tricolore « traditionnel » que sur un feu de signalisation sur une voie ferrée, sur une voie navigable, sur un passage à niveau ou un feu utilisé pour des tramways ou autres. De même, des feux ayant des fonctionnements de type vert, jaune, rouge, jaune comme rencontrés en Grande-Bretagne ou en Suisse, peuvent être équipés de ce dispositif pour autant que l'on définisse au préalable l'intervalle de temps entre les mesures, la durée minimum d'allumage et le seuil significatif de variation de la tension. REVENDICATIONS1.- Procédé de détection de l'état de signalisation d'un signal lumineux (1) ayant un fonctionnement cyclique entre au moins deux états de signalisation, ce procédé comportant une étape d'acquisition de l'état, allumé ou éteint, de chaque lampe (4, 5, 6) constitutive du signal lumineux (1), à l'aide de phototransistors (132, 142, 152) placés devant chaque lampe (4, 5, 6), caractérisé en ce qu'il comprend au moins des étapes supplémentaires consistant à : -a) effectuer une première mesure (No) de la tension (T) d'au moins un phototransistor (132, 142, 152) placé en regard d'une lampe (4, 5, 6) à un instant (to) donné, -b) effectuer une seconde mesure (X) de la tension (T) de ce même phototransistor (132, 142, 152) après un délai (At) prédéfini, -c) comparer (OT=X-No) les première (No) et seconde (X) mesures de la tension (T) ainsi effectuées pour un même phototransistor (132, 142, 152), - d) en déduire l'état de fonctionnement de la lampe (4, 5, 6) en regard du phototransistor (132, 142, 152). 2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), on compare l'écart (AT), en valeur absolue, entre les première (No) et seconde (X) mesures de la tension (T) à un seuil (S) prédéfini. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), lorsque l'écart (AT) est supérieur ou égal au seuil (S), si la valeur (X) de la seconde mesure est supérieure à la valeur (No) de la première mesure, la lampe est considérée comme allumée. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), lorsque l'écart (AT) est supérieur ou égal au seuil (S), si la valeur (X) de la seconde mesure est supérieure ou égal à la valeur (No) de la première mesure pendant une durée (D') inférieure à une durée prédéfinie (D), la lampe D est considérée comme clignotante. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), lorsque l'écart (AT) est supérieur ou égal au seuil (S), si la valeur (No) de la première mesure est supérieure ou égal à la valeur (X) de la seconde mesure pendant une durée (D') au moins égale à une durée prédéfinie (D), la lampe est considérée comme éteinte. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de l'étape c), lorsque l'écart (AT) est supérieur ou égal au seuil (S), si la valeur (X) de la secondemesure est inférieure à la valeur (No) de la première mesure pendant une durée (D') inférieure à une durée prédéfinie (D), la lampe est considérée comme clignotante. 7. procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on effectue les étapes a) à d) simultanément pour chaque phototransistor (132, 142, 152) placé en regard de chaque lampe (4, 5, 6). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque à l'étape d), toutes les lampes (4, 5, 6) constitutives du signal lumineux (1) sont dans un même état, un message d'alerte est émis. 9. Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur (13, 14, 15) pourvu d'au moins un phototransistor (132, 142, 152) placé devant une lampe (4, 5, 6) constitutive du signal lumineux (1) et relié à un module de calcul (20). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend également un module de stockage des données (21) et un module de transmission des données (22).