Brevet FR3088759A1 — publié le 20200522

Description Titre de l'invention : Dispositif de comptage dynamique de véhicules amélioré Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne le domaine des capteurs utilisés dans les systèmes de comptage dynamique des véhicules circulant dans les voies de circulation de véhicules, notamment dans les parcs de stationnement qu'ils soient en ouvrage ou en surface. Art antérieur [0002] La présente invention est une amélioration du dispositif de comptage dynamique de véhicules dans une voie d'un parc de stationnement, déposé par la demanderesse et délivré sous le numéro FR 15 00833, et dont une version améliorée apte à une radiocommunication sans fil a été délivrée sous le numéro FR 16 00249. Ces inventions ont pour but de réaliser des comptages plus précis que les comptages par boucles magnétiques en limitant le phénomène appelé du « petit train », qui conduit, lorsque deux véhicules se suivent de trop près, à ce que ces deux véhicules soient comptabilisés comme un seul et même véhicule par le dispositif de comptage. [0003] Les dispositifs précités de comptage dynamique ont pour objectif de comptabiliser les véhicules circulant au-dessus d'un capteur magnétique, en utilisant un magnétomètre à semi-conducteurs de type anisotropique intégré dans un ralentisseur routier. Le principe de fonctionnement de ces capteurs magnétiques est la mesure de la variation du champ magnétique terrestre lorsqu'une masse métallique se rapproche du dit capteur. [0004] Selon une caractéristique préférée de ces inventions, l'enveloppe du dispositif de comptage est constituée d'un ralentisseur routier traditionnel. L'utilisation d'un ralentisseur routier en tant qu'enveloppe du dispositif de comptage présente les avantages d'être résistant au passage des véhicules, de permettre d'y loger une électronique et une source d'alimentation et de canaliser et séparer les véhicules. [0005] La distance minimale entre deux véhicules qui se suivent, pour qu'ils soient comptés individuellement par les capteurs de comptage, est usuellement appelée « distance de non-discrimination ». Cette distance de non-discrimination est de l'ordre d'un mètre pour un capteur de comptage utilisant la technologie à boucles magnétiques, et de l'ordre d'un demi-mètre dans le cas de la technologie utilisant des capteurs magnétiques de type magnétomètres. Ainsi, si deux véhicules se suivent à moins d'un demi-mètre, ils seront comptabilisés que comme un seul véhicule du fait de la superposition d'une partie des deux courbes de déviation magnétique. Cette distance de non-discrimination relativement importante est liée aux limites techniques des capteurs ma- 2 gnétiques de technologie magnétomètres à semi-conducteurs anisotropiques, qu'ils soient à effet Hall, inductifs, Fluxgate ou magnétorésitifs. [0006] Or, les parcs de stationnement sont de plus en plus proches d'une saturation du fait de l'augmentation du nombre de véhicules en circulation sans augmentation du nombre de parcs de stationnement du fait des lois environnementales limitant la construction de nouveaux parcs de stationnement. De fait, les files d'attente de plus en plus nombreuses et importantes se forment en entrées et sorties de parcs de stationnement et les véhicules sont les uns derrières les autres avec une grande proximité et souvent inférieure au demi-mètre. D'autre part, il apparaît que la précision de comptage demandée par les exploitants est de plus en plus importante afin de limiter les risques de faire entrer des véhicules dans un parc dc stationnement saturé où l'usager ne trouvera pas de place. [0007] D'autres technologies de comptage n'utilisant pas la détection magnétique ont été en- visagées, mais se sont avérées ne pas être à même de répondre aux problématiques de comptage de véhicules dans les parcs dc stationnement. Ainsi, les technologies de type infrarouge ou ultrasoniques ne sont pas à même de répondre aux besoins dc comptage du fait de leur incapacité à distinguer efficacement entre un véhicule, un piéton ou un chariot de supermarché. Les systèmes de comptage dynamiques de véhicules à base de reconnaissance d'image vidéo sont connues de l'état de l'art mais nécessitent une infrastructure plus lourde correspondant à un coût plus élevé Objectifs de l'invention [0008] La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur, et notamment l'inconvénient dc manque de précision des dispositifs dc comptage dc véhicules connus de l'état de l'art. [0009] En particulier, un objectif de l'invention est de fournir un dispositif de détection ma- gnétique du passage d'un véhicule, permettant de réaliser des discriminations de deux véhicules se suiwnit de très près, plus finement et efficacement que les dispositifs de 1' ut antérieur. Exposé de l'invention 100101 Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de comptage de véhicules circulant dans des voies de circulation, comprenant : - une enveloppe ; - un dispositif de détection magnétique, placé dans l'enveloppe ; - un dispositif de détection de choc sur l'enveloppe ; des moyens dc traitement des données mesurées par le dispositif de détection magnétique et le dispositif de détection de choc. 3 100111 Avantageusement, le dispositif de détection magnétique comprend au moins un ma- gnétomètre à semi-conducteurs (7). [0012] Avantageusement, le dispositif de détection de choc sur l'enveloppe comprend au moins un accéléromètre (11). [0013] Avantageusement, le dispositif de détection de choc sur ladite enveloppe comprend au moins un générateur piézoélectrique (8). [0014] Avantageusement, dans cc cas, le générateur piézoélectrique (8) est constitué d'un film souple dont une première extrémité est fixée à l'intérieur de ladite enveloppe (3), et la seconde extrémité, libre, est équipée d'une masse apte à augmenter son inertie. [0015] Avantageusement, les moyens de traitement des données comprennent une carte élec- tronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5). [0016] Avantageusement, dans cc cas, la carte électronique de gestion est installée dans une cavité de l'enveloppe (3) et est encapsulée de gel silicone réticulé de type polydirnéthylsiloxane (PDMS) apte à conserver le phénomène vibratoire. [0017] Avantageusement, le dispositif de comptage comprend une interface de commu- nication filaire ou radio communication (6) apte à transmettre vers un équipement tiers des informations générées par lesdits moyens de traitement. [0018] L'invention concerne également un procédé de comptage de véhicules circulant dans des voies de circulation, comprenant : une étape de mesure d'une variation du champ magnétique terrestre, une étape de détection d'un choc sur une enveloppe placé sur ladite voie de circulation, une étape de détection d'un second choc sur ladite enveloppe placée dur ladite voie de circulation, une étape de comptage. Liste des figures [0019] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnée à titre de simple exemple figuratif et non limitatif, et accompagnée des figures parmi lesquelles : la figure 1A représente un exemple de signal capté par un dispositif de détection magnétique lors du passage d'un véhicule ; la figure 1B représente un exemple de signal capté par un dispositif de détection magnétique lors du passage de deux véhicules proches l'un de l'autre ; la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de comptage selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 3A est une section schématique de l'architecture d'un dispositif de comptage selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 3B est une section schématique de l'architecture d'un dispositif de comptage de la figure 3A, lors du choc d'une roue sur ce dispositif, la figure 4 représente un exemple de signaux captés par les capteurs d'un dispositif de comptage selon un mode de réalisation de l'invention, lors du passage de deux véhicules proches l'un de l'autre. Exposé de modes de réalisation de l'invention [0020] La figure 2 montre l'architecture d'un dispositif de comptage de véhicule selon un mode de réalisation dc l'invention. Ce dispositif de comptage (4) comprend une enveloppe (3) dans laquelle sont disposés : [0021] - une carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) et une alimentation par pile, [0022] - une interface de communication filaire ou radio (6), [0023] - un magnétomètre à semi-conducteurs (7), [0024] - un générateur piézoélectrique (8), [0025] - un accéléromètre (11). [0026] Avantageusement, l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4) est un ralentisseur routier qui un est équipement standard disponible sur le marché, composé de caoutchouc recyclé. Cc ralentisseur est usiné pour permettre de créer un logement dans sa partie basse qui est posée sur le sol, cc logement contenant les autres composants du dispositif de comptage (4). [0027] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) est installée dans ce logement de l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4) et est encapsulée de gel silicone réticulé de type polydiméthylsiloxanc (PDMS). Un tel gel silicone a des propriétés diélectriques et possède des qualités de protection contre les agressions extérieures telles que l'humidité et la corrosion. [0028] D'autre part, le gel silicone réticulé de type polydiméthylsiloxane (PDMS) est de consistance molle, et va se comporter comme un amortisseur des vibrations produites par le choc produit par les roues (11) des véhicules sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4), créant ainsi un continuum mécanique du phénomène vibratoire permettant la conservation du dit phénomène vibratoire et donc du signal de l'accéléromètre (11). [0029] L'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4) est installée perpendicu- lairement à la voie de circulation. Elle a notamment pour fonction de ralentir la vitesse des véhicules, et à incitation à la séparation entre les véhicules se suivant. En effet, le conducteur d'un véhicule suivant un autre véhicule qui ralentit sur un ralentisseur routier a naturellement tendance à créer volontairement une séparation physique entre son véhicule et celui qu'il suit. [0030] Dans le mode de réalisation représenté, la détection de la présence d'un véhicule est réalisée par une électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5), comprenant notamment un magnétomètre à semi-conducteurs (7), un générateur piézoélectrique (8), un accéléromètre (11). [0031] Le magnétomètre à semi-conducteurs (7) est un capteur sensible au champ ma- gnétique terrestre et aux variations de ce champ magnétique, encore appelées « déviations magnétiques ». [0032] Dans les dessins qui illustrent l'invention, la figure 1A, montre la déviation ma- gnétique mesurée par ce magnétomètre lors du passage d'un véhicule (1) sur le dispositif de comptage (4). [0033] La courbe (14) représente ainsi la déviation magnétique, lors du passage dudit véhicule (1) au-dessus de l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4). La hauteur de chaque point de cette courbe (14) correspond à déviation magnétique mesurée par le magnétomètre à semi-conducteur (7) quand le dispositif de comptage (4) est positionné, par rapport au véhicule (1), à la même abscisse que ce point de la courbe (14). [0034] Un véhicule (1) est détecté par le magnétomètre à semi-conducteurs (7) lorsque la mesure de la déviation magnétique (14) est comprise entre le niveau zéro (15) de la courbe magnétique et le maximum (16) de la courbe de déviation magnétique (14). [0035] Au passage du véhicule (1) au-dessus du dispositif de comptage (4), on remarque sur la courbe de la déviation magnétique (14) les variations jusqu'au niveau maximal (16), qui sont proportionnelles à la quantité de masse métallique modifiant la mesure du magnétisme terrestre. Le niveau maximal, en l'occurrence, est atteint à l'instant du passage (17) des essieux du véhicule (1) sur le dispositif de comptage (4). [0036] La figure 1B montre le cas du passage successif de deux véhicules (1) et (2) sur le dispositif de comptage (4). On constate au niveau de la courbe indiqué par le repère (18), alors que le véhicule (1) est déjà passé sur le dispositif de comptage (4), que la présence du second véhicule (2) fait déjà varier la mesure du champ magnétique terrestre alors que le premier véhicule (1) est encore détecté. La mesure de la déviation magnétique (14) de la courbe est encore supérieure au niveau zéro (15) de la courbe de déviation magnétique (14). [0037] Si le comptage des véhicules n'était basé que sur la valeur mesurée par le ma- gnétomètre à semi-conducteurs (7), le dispositif de comptage (4) pourrait considérer, lors du passage du second véhicule (2), qu'il s'agit toujours du premier véhicule (1). En effet, lors du passage de ces deux véhicules, la valeur de la déviation magnétique (14) reste supérieure au niveau Ode la courbe de la déviation magnétique (15), sans re- 6 descendre à ce niveau 0. De cc fait, le véhicule (2) ne sera pas comptabilisé ce qui induit une erreur de comptage, puisque les véhicules (1) et (2) ne seront considérés que comme un seul et unique véhicule. [0038] Pour éviter de telles erreurs de comptage, il est prévu selon l'invention que le dispositif de comptage comprenne au moins un dispositif détection de choc sur l'enveloppe (3), dont les données, combinées à celle du magnétomètre à semiconducteur, permettent un comptage plus précis. Dans le mode de réalisation représenté, ce détecteur de choc est constitué par la combinaison d'un générateur piézoélectrique et d'un accéléromètre. Il est cependant possible, dans d'autres mode de réalisation, que le dispositif détection de choc sur l'enveloppe (3) ne comprenne qu'un seul de ces capteurs. La combinaison de ces capteurs permet cependant une détection particulièrement efficace des chocs sur l'enveloppe (3). [0039] Le générateur piézoélectrique (8) est un générateur d'énergie dont le principe de fonctionnement, connu de l'état de l'art, repose sur la génération d'une énergie électrique lorsqu'il est soumis à une contrainte mécanique conduisant à une déformation, un choc ou une pression, transformant une énergie cinétique en une énergie électrique. [0040] Dans le cas de la présente invention, la contrainte mécanique est provoquée par le choc des roues (12) avant et arrière d'un véhicule sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4), qui conduit à une déformation du générateur piézoélectrique (8), ce qui génère une énergie électrique. [0041] Dans le mode de réalisation représenté, le générateur piézoélectrique (8) utilisé est constitué d'un film piézoélectrique (9) souple, apte à se déformer, et dont une première extrémité est fixée à l'intérieur (le l'enveloppe (3). [0042] Avantageusement, le générateur piézoélectrique (8) est équipé d'une masse (10), fixée à la seconde extrémité, libre, du film piézoélectrique (9) pour augmenter son inertie. Lors du choc d'une roue (12) sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4), l'énergie cinétique résultant du choc va créer un mouvement oscillatoire de la masse (10) fixée à la seconde extrémité du film (9) autour de sa position (l'équilibre et ainsi amplifier le moment cinétique appliqué au générateur piézoélectrique (8). [0043] La figure 3 A montre le générateur piézoélectrique (8) en position statique. La figure 3B montre ce générateur piézoélectrique (8) en position dynamique lorsque le film (9) souple du générateur piézoélectrique (8) oscille du fait de la masse (10) fixée au générateur piézoélectrique (8), sous l'effet du choc d'une roue (12) sur l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4), le moment cinétique appliqué au dit générateur piézoélectrique (8) lors du choc produit par les roues (11) des véhicules (1), (2) ou n sur le corps de l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4), [0044] L'énergie électrique, générée par le générateur piézoélectrique (8) lors de sa dé- 7 formation, est transmise à la carte électronique de gestion intégrant un système microprogramme (5). L'énergie électrique ainsi produite est utilisée pour le déclenchement de l'exécution d'un premier processus informatique, également appelé trigger. Ces triggers sont représentés schématiquement sur la figure 4, sous la référence 19. [0045] L'accéléromètre (11) est un capteur à détection de déplacement utilisé en mode non asservi et apte à détecter des vibrations aléatoires. Avantageusement, la technologie de l'accéléromètre (11) utilisé est de type capacitif, apte à mesurer de faibles accélérations correspondant aux vibrations produites par le choc produit par la roue (12) du véhicule (1) ou (2) ou d'un quelconque véhicule sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4). L'information de détection d'une vibration produite par le choc de la roue (12) sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4) est utilisée par la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) pour le déclenchement de l'exécution d'un second processus informatique, également appelé trigger. [0046] Pour permettre une discrimination entre deux empreintes magnétiques de véhicules partiellement superposées, la présente invention consiste à introduire une nouvelle donnée physique et mesurable apte à la différentiation entre les deux empreintes magnétiques. [0047] La présence d'un second véhicule (2) suivant le premier véhicule (1) doit être détectée par une autre donnée physique qu'uniquement l'empreinte magnétique. La proposition de l'invention est d'intégrer une donnée physique factuelle de la présence du second véhicule (2). [0048] Ainsi, la présence physique et factuelle d'un véhicule peut être déterminée par la détection, en plus d'une variation du champ magnétique ten-estre, (lu choc des roues (12) de ce véhicule, correspondant dans le mode de réalisation représenté à l'occurrence simultanée, ou quasi simultanée, des deux évènements suivants : une mesure de l'énergie produite par un générateur piézoélectrique (8), générée du fait du choc produit par une roue du véhicule sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4), une mesure par un accéléromètre à semi-conducteurs (19) des vibrations générées du fait du choc produit par une roue (12) du véhicule sur l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4). [0049] Ces deux mesures sont aptes à générer un déclencheur, ou trigger informant qu'un véhicule doit être comptabilisé. [0050] Dans une autre réalisation préférée de l'invention, la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) est installée dans une cavité de l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4) et encapsulée de gel silicone réticulé de type polydiméthylsiloxane (PDMS). Le dit gel silicone a des propriétés diélectrique et possède des qualités de protection contre les agressions extérieures telles que 8 l'humidité et la corrosion. D'autre part, le gel silicone réticulé de type polydiméthylsiloxane (PDMS) est de consistance molle, et va se comporter comme un amortisseur des vibrations produites par le choc produit par les roues (11) du véhicule (1) ou (2) ou d'un quelconque véhicule sur l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4), créant ainsi un continuum mécanique du phénomène vibratoire permettant la conservation du dit phénomène vibratoire et donc du signal de l'accéléromètre (11).La séquence de fonctionnement du dispositif de comptage du présent mode de réalisation, pour la détection de deux véhicules proches, est décrite ci-après et illustré par la figure 4. [0051] Quand le premier véhicule (1) s'approche du dispositif de comptage (4), dans le sens de déplacement (13), le magnétomètre à semi-conducteurs (7) détecte la présence du véhicule (1). Ace moment, le processus de comptage est enclenché mais le passage du véhicule (1) n'est pas encore comptabilisé. [0052] La roue (12) avant du véhicule (1), se déplaçant dans le sens de déplacement (13) du véhicule (1), heurte l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4). Cc choc entraine concomitamment : la génération d'une énergie électrique par le générateur piézoélectrique (8), cette énergie électrique constituant une information à destination de la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) qui déclenche un premier processus informatique. la détection d'un choc par l'accéléromètre (11), se traduisant par des vibrations et générant une information à destination de la carte électronique de gestion intégrant un système micro- programmé (5) qui déclenche un second processus informatique. [0053] La carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5), constituant un moyen de traitement des données mesurées, enregistre ces données et valide le début de la séquence de comptage. Le processus de comptage est alors en attente du passage des roues arrière (12) du véhicule (1). [0054] La roue (12) arrière du véhicule (1), se déplaçant dans le sens de déplacement (13) du véhicule (1), heurte alors l'enveloppe (3) du dispositif de comptage (4). Ce choc entraîne concomitamment : la génération d'une énergie électrique par le générateur piézoélectrique (8), cette énergie électrique constituant une information à destination de la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) qui déclenche un troisième processus informatique. la détection d'un choc par l'accéléromètre (11), se traduisant par des vibrations et générant une information à destination de la carte électronique de gestion intégrant un système micro- programmé (5) qui déclenche un 9 quatrième processus informatique. [0055] Le processus de comptage géré par la carte électronique de gestion intégrant un système micro- programmé (5) valide et comptabilise le passage du véhicule (1) lorsque les quatre processus informatiques se sont déroulés, alors que potentiellement le véhicule suivant (2) est en approche et que le capteur magnétique (7) le détecte déjà. [0056] La séquence de comptage du véhicule (1) est terminée et le processus de comptage géré par la carte électronique de gestion intégrant un système micro-programmé (5) est alors en attente de l'information venant du générateur piézoélectrique (8) et de l'accéléromètre (11) correspondant au choc de la roue (12) avant du véhicule (2) sur l'enveloppe (3) contenant le dispositif de comptage (4) pour comptabiliser le véhicule (2). [0057] Dans d'autres modes de réalisation possibles de l'invention, la séquence peut se dérouler différemment. De façon plus générale, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes suivantes : une étape de mesure d'une variation du champ magnétique terrestre, une étape de détection d'un premier choc sur une enveloppe placé sur la voie de circulation, une étape de détection d'un second choc sur l'enveloppe placée sur la voie de circulation, suite aux étapes précédentes une étape de comptage. 10