Simulation de bandes rugueuses

Le SAAM est équipé d’un système de vibreurs (Figure 28) permettant de simuler la rugosité de la route. Les différents vibreurs permettent à l’utilisateur de percevoir au travers des vibrations le contact pneu/route. Ces vibrations permettent d’améliorer le réalisme de la simulation et le sentiment de présence [100].

Le matériel installé sur le simulateur est le suivant :

- un Clark Synthesis TST429 pour l’assise (5-17 000 Hz) - un ButtKicker LFE pour le sol (5-200 Hz)

- un ButtKicker Gamer 2 pour les pédales (5-200 Hz)

Figure 28 : Eléments vibrants pour la simulation de conduite

Ces dispositifs permettent de transmettre les vibrations au conducteur par l’intermédiaire du siège, du sol et des pédales suivant les équations déterminées lors de l’étude sur le contact pneu/route [100] (Équation 1). 𝑉𝐺𝑟𝑜𝑢𝑛𝑑= [tanh (0.4 ∗ (0.1 ∗ (𝑆 − 𝑆𝑙𝑖𝑚))) + 1] 2 ∗ [ 10 19∗ cos(2 ∗ 𝜋 ∗ 4 ∗ 𝑡) + 5 19∗ cos(2 ∗ 𝜋 ∗ 12 ∗ 𝑡) + 4 19∗ cos(2 ∗ 𝜋 ∗ 18 ∗ 𝑡)] 𝑉𝑆𝑒𝑎𝑡 = [tanh (0.4 ∗ (0.1 ∗ (𝑆 − 𝑆𝑙𝑖𝑚))) + 1] 2 ∗ [cos(2 ∗ 𝜋 ∗ 12 ∗ 𝑡)]

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𝑉𝑃𝑒𝑑𝑎𝑙𝑠 =

[tanh (0.4 ∗ (0.1 ∗ (𝑆 − 𝑆𝑙𝑖𝑚))) + 1]

2 ∗ [cos(2 ∗ 𝜋 ∗ 30 ∗ 𝑡)]

Avec : Vi les signaux envoyés dans les systèmes de vibrations

S la vitesse du véhicule

Slim la vitesse limite de la route (représente la qualité de la route)

t le temps

Équation 1 : Equations de contrôle des vibrations du rendu du contact pneu/route (simulation de conduite)

Dans cette expérimentation, nous utilisons ce dispositif pour simuler les bandes rugueuses qu’on retrouve sur la route en présence d’une intersection ou d’une zone de danger. L’objectif de cette expérimentation est de montrer l’impact des vibrations sur le sentiment de présence dans la simulation, et de montrer l’impact de ces vibrations sur le comportement de conduite. Avec cette expérimentation, on souhaite répondre à la question suivante :

Quel est l’impact de bandes rugueuses virtuelles sur le comportement du conducteur en cas de danger ?

La plupart des vibrations ressenties par le conducteur lorsqu’il est sur la route proviennent de l’interaction des pneus avec la route. Ces vibrations dépendent de la qualité de la route et de la vitesse du véhicule mais les fréquences provenant de l’interaction pneu/route ne dépassent pas les 30Hz. [100]. Il est possible de différencier plusieurs sortes de vibrations suivant leur provenance. Les premières sont continues et sont produites majoritairement par la rugosité de la route, elles peuvent être assimilées à la qualité de la route. Cette qualité est différente suivant l’utilisation de la route. Ainsi, une route où la limitation de vitesse est haute aura une rugosité plus fine soit une meilleure qualité qu’une route où la limitation de vitesse est basse. Cela permet d’avoir des vibrations possédant des longueurs d’onde relativement constantes sur les différents revêtements, c’est pourquoi les vibrations dues à cette interaction pneu/route ont des fréquences pratiquement constantes. Le second type de vibrations provient des irrégularités présentes sur les routes telles que les nids de poules, les raccords de routes, … Ces irrégularités produisent des vibrations similaires à des chocs. Enfin, il y a des vibrations conçues pour alerter le conducteur d’un danger possible. C’est le dernier type de vibrations produites par le contact pneu/route. Ces vibrations sont produites à l’aide de bandes rugueuses. Il en existe deux types, longitudinales et transversales (Figure 29). Dans les deux cas, elles permettent la production d’un son d’alerte accompagné de fortes vibrations [101].

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Figure 29 : Gauche : Bandes rugueuses longitudinales / Droite : Bandes rugueuses transversales

Les bandes rugueuses longitudinales permettent d’avertir le conducteur lorsqu’il dévie de la route. Ces bandes peuvent être positionnées sur les bords de la route pour éviter les sorties de route, mais elles peuvent également être positionnées le long des lignes médianes afin d’éviter les accidents avec les véhicules roulant dans la direction opposée [102].

Les bandes rugueuses transversales ont deux objectifs différents. Elles sont conçues soit pour avertir le conducteur d’un danger possible qui pourrait le surprendre, soit pour attirer l’attention du conducteur sur une signalétique supplémentaire indiquant un danger. Ces bandes rugueuses sont présentes dans les situations où les autres signalisations verticales et horizontales ne sont pas suffisantes pour améliorer la sécurité routière. Généralement, elles sont disposées à l’approche d’un virage dangereux, d’une intersection ou d’une zone à vitesse réduite.

Pour déterminer quel est l’impact de ces vibrations sur le comportement du conducteur, nous mettons en place le scénario suivant : les utilisateurs devront conduire la voiture sur une route avec trois intersections différentes, et lors de la dernière intersection, un cycliste passera au dernier moment devant la voiture. Si le conducteur n’anticipe pas son arrivée sur l’intersection, il heurtera le cycliste. Certains utilisateurs auront des bandes rugueuses avec un retour vibratoire sur chaque intersection tandis que les autres n’auront que le retour visuel de ces bandes. Les bandes rugueuses placées avant chaque intersection permettent au conducteur une phase d’apprentissage, les bandes rugueuses annoncent une intersection avec danger possible. Il est demandé aux participants de conduire en respectant le code de la route tout en suivant l’itinéraire indiqué.

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Figure 30 : Placement des bandes rugueuses transversales [103] [104].

Comme présenté sur la Figure 30, les bandes rugueuses sont positionnées avant chaque intersection dangereuse. Il y a deux séries de bandes composées de trois et deux passages vibrants. Les passages vibrants sont espacés de 4.5 m, sont longs de 1.5 m et il y a 75 m de distance entre les deux séries. Le dernier passage vibrant est positionné à 150 m avant l’intersection.

Lorsque le conducteur roule sur les bandes rugueuses, les vibreurs transmettent des vibrations fortes accompagnées du bruit caractéristique que font les bandes rugueuses lorsqu’on roule dessus. Ces deux composantes font que le conducteur perçoit ces vibrations comme de vraies bandes rugueuses. Plus il roule vite, plus les vibrations sont fortes.