Conclusion

Cet article présente une méthode de détermination des vitesses limites en virage pour des véhicules lourds de types articulés. Cette méthode est basée sur une approche cinématique qui prend en compte le comportement dynamique du véhicule en interaction avec l’infrastructure. Le comportement dynamique du véhicule articulé est représenté par un modèle « bicyclette étendu ».

Il permet à la fois de présenter la dynamique en virage du véhicule (dynamique latérale) ainsi que les forces de contact pneu/chaussée. De plus, l’infrastructure est prise en compte au travers de ses caractéristiques géométriques (rayon, dévers) et de surface (adhérence disponible). En revanche, le conducteur est caractérisé par ses actions (commandes) d’une façon indirecte dans le modèle.

La comparaison de la Vmax et de la V85 a permis de mettre en évidence le risque sur certaines configurations de l’infrastructure, comme des courbes de faible adhérence et faible rayon (CFT <

0, 55 et R < 140m). Ces résultats sont utilisés dans le cadre du développement du logiciel AlertinfraPL.

Ces travaux vont se poursuivre par l’amélioration du calcul de la vitesse limite en prenant en compte de nouveaux paramètres comme la pente, et la dynamique longitudinale de l’ensemble tracteur semi-remorque. Une analyse de sensibilité et d’influence des différents paramètres sur le calcul des vitesses limite en virage en fonction de la précision des données d’entrées notamment celles relatives à l’infrastructure est envisagée.

Références

• Bouteldja, M. (2005), « Modélisation des interactions dynamiques poids lourd/infrastructures pour la sécurité et les alertes », Thèse de doctorat, Univ de Versailles St Quentin-en-Yvelines.

• Bouteldja, M. et Cerezo, V. (2009), « Méthodologie de détermination des vitesses limites de perte de stabilité des poids lourds en virage », Rapport interne de l’opération de recherche PLINFRA.

• Dupré, G., Floris, O., Patte, L. (2002), « Amélioration de la sécurité des virages, des routes principales et en rase compagne », CETE-Normandie-Centre et SETRA, Ref E0214, pp. 36.

• Glaser, S. (2004), « Modélisation et contrôle d'un véhicule en trajectoire limite : application au développement d'un système d'aide à la conduite », Thèse de l’université Evry-Val-D'Esonne.

• Glaser, S., Mammar, S., Daklallah, J. (2008), « Méthode de calcul de la vitesse de référence », Livrable 2.D2, Projet DIVAS.

• ONISR, (2003-2005), « Impact du contrôle sanction automatisé sur la sécurité routière », rapport de l'ONISR avec les contributions du Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA), du réseau technique (DREIF et CETE NC), et de l'Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité (INRETS).

• Varhelyi, A., Hjalmdahl, M., Hyden, C., Almqvist, S., (2000), “Preliminary Results from A Large Scale Trial with Intelligent Speed Adaptation in Lund, Sweden”, Proceedings of 7^th ITS World Congress.

• Baker, D., Bushman, R., Berthelot, C., (2007), “Effectiveness of Truck Rollover Warning Systems”, Journal of the Transportation Research Board, Vol 1779 / 2001, pp 134-140.

• SETRA, Facteurs d'accidents liés à l'infrastructure, disponible sur le site : http://www.setra.equipement.gouv.fr/Fiches-Savoirs-de-Base-en-Securite.html

NOUVELLE APPROCHE POUR L’ESTIMATION DES FORCES D’IMPACT D’UN POIDS LOURD

Omar KHEMOUDJ Hocine IMINE Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Paris, France

Mohamed DJEMAÏ LAMIH, CNRS FRE 3304 Université de Valenciennes

Valenciennes, France Résumé

Les poids lourds de par leurs caractéristiques géométriques et physiques sont une source importante d’insécurité routière pour l’ensemble des utilisateurs du réseau routier. Une connaissance des transferts de charges dynamiques dans le véhicule constitue une information utile permettant de limiter les risques d’accident à l’aide de systèmes d’alerte et de contrôle actif embarqués. Dans cet article, une méthode d’estimation robuste des forces d’impact de véhicules poids lourd est présentée. Un modèle couplé est utilisé : un modèle de dynamique du châssis dans le plan de lacet et un modèle de dynamique de l’essieu dans le plan de roulis. Dans la méthode proposée, les capteurs issus du bus CAN du véhicule sont exploités auxquels seront ajoutés des capteurs à faible coût. En vue d’optimiser la configuration de capteurs, on introduit un différentiateur exact afin d’estimer les accélérations à partir des vitesses mesurées. Le modèle est ensuite inversé afin de reconstituer les forces inconnues. L’approche est validée à l’aide du simulateur de dynamique véhicule PROSPER.

Mots-clés: Poids lourds, Forces d’impact, Renversement, Estimations.

Abstract

Heavy duty vehicles are particularly dangerous and usually involved in accidents and road insecurity. A clear knowledge of the load transfers in the vehicles is a very useful information that could be used to prevent accidents by alerting the driver at right time and to use on-board active systems. In this paper, an estimation method for impact forces is proposed. It is a model based method making use of a yaw plane dynamics model for chassis and roll plane dynamics model for axles. The main sensors of the vehicle CAN bus with some additional low cost sensors are used. In order to optimize sensor configuration, a robust differentiator is used to derive acceleration from measured velocities. The global model is then inverted and the unknown forces are reconstructed. The approach is validated using the software simulator PROSPER.

Keywords: Heavy duty vehicles, Impact forces, Rollover, Estimation.

1. Introduction

L’estimation des forces d’impact est primordiale pour l’implémentation de systèmes d’alerte et de contrôle actif sur les poids lourds en vue d’améliorer leur sécurité routière (renversement) et diminuer leur agressivité sur la chaussée. La prédiction du renversement est basée sur le

coefficient de transfert de charge qui dépend des forces d’impact dynamiques.

L’estimation des forces de contact est traitée dans (Ray, 1995) par un filtre de Kalman étendu utilisé pour estimer les forces longitudinales et latérales d’un modèle de véhicule bicyclette. Les forces sont considérées comme des états supplémentaires. Siegrist (2003) a appliqué un algorithme d’estimation similaire sur des poids lourds. L’inconvénient principal de cette approche est la sensibilité des forces estimées vis-à-vis des paramètres du filtre.

Bouteldja (2005) et Imine (2008) ont utilisé des observateurs à modes glissants pour estimer les forces de contact des poids lourds, fonction du profil de la chaussée mesuré par exemple avec un APL, et du déplacement vertical de la roue estimé. La force verticale est obtenue en multipliant la déformation du pneumatique par sa constante de raideur. Les forces longitudinales et latérales sont obtenues par un modèle de pneumatique de Pacejka. Cette méthode nécessite la connaissance exacte des paramètres du véhicule et du pneumatique.

Les forces d’impact peuvent aussi être déterminées par des jauges de déformation collées sur le moyeu de la roue. Cette solution de mesure précise reste coûteuse. La barre d’essieu peut également être instrumentée par des jauges mesurant les déformations en cisaillement. Cette méthode est néanmoins limitée à une conduite en ligne droite et ne convient pas pour des manœuvres en virage avec de larges forces latérales (Davis, 2008). De plus, l’utilisation des jauges dans le véhicule présente une complexité d’installation et d’étalonnage nécessitant un banc d’essai.

La méthode proposée consiste à utiliser un observateur à mode glissant (Khemoudj, 2009 et 2010) pour évaluer les forces considérées comme des entrées inconnues du modèle de véhicule.

L’avantage de cette approche est d’éviter l’utilisation de tous les paramètres dynamiques du véhicule tels que la raideur, coefficient d’amortissement, rayon de la roue, etc. en simplifiant le modèle du véhicule et en ne s’intéressant qu’aux parties les plus pertinentes pour l’étude. Cette méthode permet aussi d’optimiser le nombre de capteurs, en utilisant les capteurs logiciels (observateur d’états).