CA2491648A1 - Procede et dispositif pour mesurer le poids applique au sol par au moins un essieu - Google Patents

Abstract

Un pont comprend un tablier (1) dont une extrémité matérialisant une première ligne d'appui repose sur un épaulement (3) d'une culée (4) par deux appuis d'extrémité (2d) et (2g). Des détecteurs de variation dimensionnelle verticale (11d, 11g) sont associés aux appuie (2d, 2g). Lorsqu'un véhicule (6d) franchit l'extrémité du tablier (1), on détecte la brusque variation de la dimension verticale subie par les appuis (2d, 2g) lorsque chaque essieu (21, 22, 23, 24, 25) du véhicule aborde l'extrémité du tablier. Ces brusques variations sont analysées pour élaborer une mesure du poids transmis au sol par chacun des essieux. La somme de ces poids fournit une mesure du poids total du véhicule. En cas de dépassement d'une limite prédéterminée, des alarmes et/ou actions sont déclenchées. Utilisation pour réaliser de manière simple, économique et systématique le contrôle du respect des poids maximum autorisés pour les véhicules franchissant un pont ou plus généralement empruntant un itinéraire déterminé.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MESURER LE POIDS APPLIQUE AU SOL PAR
AU MOINS UN ESSIEU
La présente invention concerne un procédé pour mesurer le poids appliqué au sol par au moins un essieu de véhicule.
La présente invention concerne également un dispositif de mesure du poids appliqué au sol par au moins un essieu de véhicule.
Les puissances croissantes des véhicules routiers utilitaires permettent à des véhicules de plus en plus lourdement chargés de circuler d'une manière apparemment normale sur le réseau routier. I1 s'ensuit une sollicitation croissante de l'infrastructure routière, et un risque de vieillissement accéléré ou même de rupture de certains équipements. Les ponts sont particulièrement exposés à ce type de risque.
Les autorités pratiquent actuellement des contrôles consistant à installer par exemple sur une aire de stationnement une bascule sur laquelle on peut faire passer à
très basse vitesse des véhicules interceptés par la police routière parmi la circulation. Ce procédé donne des résultats précis mais sa mise en place pour une série de contrôles est fastidieuse. Pour un transporteur routier, les risques d'être intercepté en cas de circulation en surcharge sont extrêmement faibles. La protection de l'infrastructure routière n'est donc pas assurée.
On a encore imaginé d'installer des éléments de chaussée spéciaux qui seraient sensibles à la contrainte résultant du passage d'un essieu. Même en imposant un ralentissement des véhicules, les résultats obtenus ont été extrêmement imprécis car la déformation complexe d'un élément de chaussée est traduite par des jauges de contraintes en un signal en forme de dôme qui est très difficile à interpréter en termes de charge appliquée.
Le but de l'invention est de proposer un procédé et/ou un dispositif qui facilite considérablement le contrôle du poids des véhicules routiers, et le cas échéant le

2 déclenchement de mesures appropriées en cas de dépassement d'une limite autorisée.
Suivant un premier aspect de l'invention, le procédé
pour mesurer le poids appliqué au sol par au moins un essieu de véhicule est caractérisé en ce qu'on détecte la brusque variation subie par une dimension verticale d'une structure d'un pont en-dessous d'une ligne d'appui extrême matérialisée par une extrémité d'un tablier du pont lorsque l'essieu franchit ladite ligne d'appui extrême dans le cours de la circulation routière.
Lorsqu'un essieu de véhicule aborde la première ligne d'appui d'un pont, le poids que l'essieu applique au sol est soudainement transféré d'un massif essentiellement rigide et fixe à un tablier du pont. Lorsque l'essieu franchit la dernière ligne d'appui, le poids qu'il applique au sol est soudainement transféré d'un tablier (le même que précédemment ou un autre? à un massif essentiellement rigide et fixe.
On doit donc comprendre la notion de « lignes d'appui extrêmes » du pont comme désignant les deux lignes horizontales transversales de la chaussée entre lesquelles le poids appliqué
par les essieux est transféré à la structure du pont, qui peut se déformer par rapport aux massifs entre lesquels s'étend le pont.
Suivant l'invention, on exploite la brusque variation dimensionnelle subie par la structure sous-jacente à
l'extrémité du tablier du pont lorsqu'un essieu de véhicule prend appui sur cette extrémité correspondant à la première ligne d'appui du pont, ou, dans l'autre sens de circulation, lorsqu'un essieu de véhicule décharge le tablier du pont lorsqu'il dépasse la dernière ligne d'appui du pont.
I1 a été trouvé selon l'invention qu'on disposait ainsi d'une indication remarquablement pure de la charge que représente l'essieu en question. Le tablier sert d'organe de transmission directe entre l'essieu et l'infrastructure soutenant l'extrémité du tablier. Suivant l'invention, on traduit directement une variation dimensionnelle en une mesure de charge appliquée. Ceci se distingue de l'art antérieur où on

3 a voulu mesurer une répartition de contrainte dans l'espace et dans le temps pour tenter d'en déduire une valeur de charge appliquëe.
Le procédé selon l'invention ne nécessite pas de faire ralentir les véhicules. I1 peut donc être constamment opérationnel. Par conséquent, si par exemple la présence du système de mesure est annoncée en amont du pont, le pont ne sera vraisemblablement plus ou pratiquement plus franchi par des véhicules surchargés et/ou dépassant le tonnage limite pour lequel le pont en question est autorisé à la circulation.
Pour détecter la brusque variation de dimension verticale, on détecte de préférence une variation de la dimension verticale d'un appui interposé entre le tablier du pont et une culée de pont soutenant ladite extrémité du tablier.
On peut également détecter une variation de dimension verticale d'un support de pont, en particulier une culée de pont, soutenant l'extrémité du tablier.
Lorsque les appuis sont de type relativement souple, par exemple en néoprène, la sensibilité peut être suffisante si l' on détecte simplement la variation de dimension verticale de l'appui. Par contre, dans le cas d'appuis relativement raides, tels que métalliques, la diminution de hauteur de l' appui lors du passage d'un essieu même lourdement chargé peut être très petite. On préfère alors selon l'invention détecter la variation de dimension verticale le long de la hauteur du support de pont, par exemple sur quelques mètres de hauteur en dessous du tablier. La détection peut englober à la fois l'appui et une partie de la hauteur du support de pont tel que la culée.
Le procédé est particulièrement avantageux si pour détecter l.a variation dimensionnelle on utilise un mode de détection à apparition et transmission instantanées sans temps mort, d'un signal de détection entre le site de détection à
l'extrémité du tablier et le site de traitement. Un tel mode de détection est de préférence du type utilisant l'altération d'un signal lumineux. On envisage en particulier des détecteurs à

4 fibres optiques qui exploitent la particularité qu'ont les fibres optiques d'atténuer la lumière transmise lorsqu'elles sont étirées. Le EP-B 0264 622 décrit un tel détecteur pouvant mesurer une variation d'écartement entre deux points éloignés de par exemple plusieurs mètres. Le EP-B-0649 000 décrit un tel détecteur très robuste à l'égard des sollicitations en fatigue et capable de détecter de très faibles variations dimensionnelles entre deux points pouvant être relativement rapprochés, en transformant les variations dimensionnelles en variations de courbure de la fibre optique.
Dans ce genre de détecteur, une puissance lumineuse constante est appliquée à une extrémité de la fibre et la puissance lumineuse reçue à l'autre extrémité constitue un signal d'entrée indiquant en temps réel et sans délai les variations dimensionnelles subies par le détecteur.
Ainsi, selon l'invention, l'extrémité de tablier subit immédiatement et directement la variation de charge due au passage d'un essieu sur la premiëre ou la dernière ligne d'appui correspondante, et la variation dimensionnelle immédiate qui en résulte est immédiatement transformée en signal d'entrée pour un traitement d'élaboration de signaux de mesure et/ou de signaux de commande et d'action appropriés, notamment en cas de dépassement des limites autorisées. En outre cette absence de temps mort entre l'événement et sa conséquence en termes de détection élimine automatiquement l'influence des effets parasites, notamment ceux dus à la déformation éventuelle du tablier et à son inertie.
On peut ainsi effectuer des enregistrements faisant correspondre avec une grande précision les variations dimensionnelles subies par le pont à ladite extrémité d'une part et l'échelle des temps d'autre part. I1 est prévu par ailleurs, selon l'invention, de collecter un enregistrement vidéo pour la circulation des véhicules sur ladite extrémité du pont, avec une échelle des temps utilisant la même horloge que celle associée à l'enregistrement précité des variations dimensionnelles. I1 est donc possible, en cas de doute ou de contestation, de vérifier quel véhicule a provoqué un train déterminé de brusques variations dimensionnelles, et de déterminer si, pendant cette durée, un phénomène particulier a pu perturber la mesure.
Notamment lorsque le tablier repose sur le support par

5 au moins deux appuis, il est avantageux de détecter la variation dimensionnelle en au moins deux points différents de la largeur de l'extrémité du tablier, chaque point étant de préférence adjacent à l'un des appuis.
De manière particulièrement préférée, on détecte la variation dimensionnelle en associant un déflectomètre à chaque appui de l'extrémité du tablier.
Pour une chaussée à deux voies de circulation, la répartition de la variation dimensionnelle sur l'un et l'autre appuis indique sur quelle voie circule le véhicule dont l'essieu produit la variation dimensionnelle. Deux véhicules roulant sensiblement côte à côte peuvent être distingués d'après cette répartition. Un essieu d'un véhicule déterminé
produit une variation simultanée sur les deux appuis mais avec une répartition qui est caractéristique de la voie le long de laquelle circule cet essieu.
On peut calculer de manière très simple le poids appliqué par l'essieu d'après la raideur élastique de chaque appui et la déformation verticale de chaque appui. En pratique, on a de préférence recours à des courbes d'étalonnage ou lois de correspondance qui donnent la charge appliquée en fonction du signal de détection généré par la déformation verticale correspondante de l'appui. De telles lois de correspondance sont établies préalablement à la mise en service du dispositif.
Elles permettent notamment de prendre en compte les effets dynamiques qui peuvent avoir pour conséquence que la déformation subie par un appui lors du passage d'un essieu en mouvement peut être plus grande ou moins grande que la déformation qui serait due à un poids égal, mais immobile sur l'extrémité du tablier. Elles permettent également de prendre en compte une éventuelle hyperstaticité du tablier sur ses appuis.

6 I1 peut être prévu des lois de correspondance différentes pour des vitesses de passage différentes. Dans ce cas, le procédé prévoit une ëvaluation de la vitesse de circulation de l'essieu ayant produit la brusque variation dimensionnelle. On peut évaluer la vitesse d'après la durée qui sépare les brusques variations dimensionnelles successives dues au passage d'un véhicule, ou encore par un moyen de mesure de vitesse, par exemple à effet doppler placé au-dessus de la chaussée, ou encore d'après la pente de la variation dimensionnelle à partir du niveau haut du saut correspondant à
la brusque variation dimensionnelle considérée comme correspondant au passage d'un essieu. En effet, lors de la brusque variation dimensionnelle, le niveau haut correspond à
la présence de l'essieu sur le tablier et le niveau bas à son absence. A partir du niveau haut, l'essieu s'éloigne de l'extrémité vers le centre du tablier et la contrainte sur l'appui diminue à une vitesse (pente du chronogramme du signal de détection de la déformation) qui est fonction de la vitesse de déplacement du véhicule. Dans l'autre sens de circulation, la contrainte augmente jusqu'à ce que l'essieu atteigne l'extrémité du tablier (dernière ligne d'appui), instant auquel la contrainte due à cet essieu disparaît brusquement.
En :Fonction de la vitesse déterminée pour le véhicule, ou de la gamme de vitesse dans laquelle se situe la vitesse du véhicule, on choisit la loi de correspondance appropriée pour faire correspondre un poids d'essieu mesuré à une brusque variation dimensionnelle détectée.
Dans certains cas, la loi de correspondance réelle entre la brusque variation dimensionnelle et le poids de l'essieu peut dériver dans le temps. Par exemple, des appuis néoprène peuvent devenir moins éléatiques. Il peut également arriver que le joint de chaussée entre l'extrémité du tablier et la chaussée sur terre ferme se détériore avec le temps, ce qui peut modifier l'effet dynamique lors du passage de l'essieu. La courbe de réponse des détecteurs peut elle-même dériver dans le temps. Il est prévu selon l'invention de tenir, de préférence automatiquement, au moins une statistique sur les évaluations

7 de poids effectuées. Si par exemple le poids moyen relevé
présente par rapport à une valeur de consigne pré-établie un écart dépassant une valeur pré-déterminée, on en déduit qu'un ré-étalonnage est nécessaire. Un tel ré-étalonnage peut être effectué automatiquement en fonction de l'écart relevé et du sens de cet écart.
Dans une version préférée du procédé selon l'invention, on identifie les trains de variations dimensionnelles qui sont causées par les essieux successifs d'un même véhicule.
On peut ainsi calculer le poids total d'un véhicule en additionnant les poids appliqués au sol par ses différents essieux.
Suivant un second aspect de l'invention, le dispositif de mesure du poids appliqué au sol par au moins un essieu de véhicule, est caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens d'entrée pour recevoir au moins un signal d'entrée représentatif d'une déformation en fonction du temps ;
et - des moyens de traitement qui transforment une valeur de variation brusque du signal d'entrée, en au moins une sortie représentative d'un poids au moins partiel appliqué par un véhicule.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non-limitatifs.
Aux dessins annexés .
- la figure 1 est une vue schématique, partiellement en perspective avec arrachement, montrant une extrémité de pont en train d'être franchie par un véhicule utilitaire ;
- la figure 2 est une vue en élévation du pont de la figure 1, avec illustration d'une partie du dispositif de mesure selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue de l' extrémité gauche du pont de la figure 2, dans une variante de réalisation du dispositif ;

ô
- la figure 4 est une vue en coupe transversale de l'extrémité du pont lors du passage de deux véhicules circulant côte à côte dans le même sens ;
- la figure 5 est un chronogramme du signal de détection de 1a compression verticale d'appui enregistrée par un détecteur du dispositif selon l' invention dans la situation de la figure 1 ;
- la figure 6 est un chronogramme du signal de détection de la compression verticale après que l' ensemble du véhicule a franchi la première ligne d'appui du pont ;
- la figure 7 est un chronogramme du signal de détection de la compression verticale à l'autre extrémité (dernière ligne d'appui) du tablier après franchissement de cette autre extrémité par le même véhicule ;
- la figure 8 montre, à une échelle de temps plus petite, le chronogramme des trains de variation des signaux de détection produits par trois véhicules ayant successivement franchi la première ligne d'appui d'un pont ;
- la figure 9 est une vue associant les deux chronogrammes relatifs aux signaux de détection des compressions des deux appuis d'une même extrémité du tablier lors du passage simultané de deux véhicules, l'un sur la voie de gauche et l'autre sur la voie de droite, respectivement ; et - la figure 10 est exemple d'un organigramme simplifié
pour le traitement des signaux d'entrée et d'élaboration des signaux de commande et de sortie du dispositif.
Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, un pont routier comprend un tablier 1 dont la surface supérieure est constituée par une chaussée 9d. Dans l'exemple, on suppose que la chaussée a une largeur correspondant à deux voies de circulation. Toujours à titre de simple exemple, les deux voies sont supposées destinées à un même sens de circulation. On appelle longueur du tablier 1 sa dimension mesurée parallèlement au sens de circulation, et largeur du tablier 1 sa dimension horizontale perpendiculaire au sens de circulation.

A chaque extrémité de sa longueur, le tablier 1 repose par deux appuis 2 sur un épaulement 3 de la culëe 4 du pont.
L'extrémité du tablier 1 qui est franchie en premier lieu (figure 1 et partie gauche de la figure 2) par un véhicule tel que le véhicule utilitaire 6d, circulant dans le sens prévu, constitue la première ligne d'appui du pont. On appelle plus particulièrement 2d l'appui situé sous cette première extrémité
et à proximité du bord longitudinal droit, relativement au sens de circulation, du tablier 1. On appelle 2g l'appui situé sous cette même extrémité du tablier 1 mais à proximité de son bord longitudinal gauche. L'autre extrémité du tablier 1 (partie droite de la figure 2) constitue la dernière ligne d' appui du pont.
Au-delà des extrémités du tablier 1, la chaussée 9p du tablier 1 se poursuit par une chaussée 9av avant le pont et par une chaussée 9ap après le pont, les chaussées 9av,9p et 9ap constituant ensemble « la chaussée 9 ».
Conformément à l'invention, on a installé entre la sous face du tablier 1 et l'épaulement 3, le long de chaque appui 2, un détecteur respectif 11. On appelle plus particulièrement lld le détecteur associé à l'appui 2d, et on appelle 11g le détecteur associé à l'appui 2g (figure 1). Chaque détecteur 11 est par exemple conforme au EP 0 649 000, et en particulier d'un type transformant une variation dimensionnelle en une modulation de la puissance lumineuse restituée par une fibre optique. Les détecteurs 11 sont installés de manière à détecter les variations subies par la dimension verticale des appuis 2 auxquels ils sont respectivement associés.
Dans la variante représentée à la figure 3, qui concerne plus particulièrement le cas d'appuis 2 présentant une grande raideur, le détecteur 11 est une corde optique précontrainte à
l'extension, par exemple suivant le EP 0 264 622, disposée verticalement sur quelques mètres de hauteur entre un ancrage 12 à la sous-face du tablier 1 et un ancrage 13 dans la face frontale de la culée 4 du pont. Avec ce montage, la déformation en compression verticale détectée englobe la compression de l'appui 2 et la compression de la culée entre l'épaulement 3 et un plan horizontal passant par l'ancrage 13. Une augmentation de la compression verticale produit une réduction de la pré
contrainte d'extension de la fibre optique et donc une augmentation de la puissance lumineuse restituée par la fibre S optique.
Le dispositif selon l'invention, comprend une unité de traitement 14 comportant des entrées 16 pour recevoir les signaux en provenance des détecteurs tels que lld, llg, et une ou plusieurs sorties 17 raccordées à un écran vidéo 18 10 d'affichage de mesure, à un appareil photographique avec flash 19 pour la prise de vue des véhicules en infraction, ou autres encore, tels que alarme sonore ou visuelle, fermeture automatique de barrière, etc.
L'unité de traitement 14 comprend des moyens pour élaborer à partir des signaux reçus sur les entrées 16 un ou plusieurs signaux sur la sortie 17 qui sont représentatifs des poids transmis à la chaussée par les véhicules franchissant l'extrémité du pont.
La figure 5 est un chronogramme des signaux représentatifs des variations dimensionnelles enregistrées par l'un des détecteurs 11d ou llg, par exemple le détecteur 11d, dans la situation représentée à la figure 1.
On a appelé tl l' instant oü les roues de l' essieu avant 21 du véhicule 6d ont franchi la première ligne d'appui pour venir reposer sur le tablier 1. On suppose qu'avant l'instant tl la compression relevée était nulle, c'est à dire qu'on prend comme origine des déformations l'état de compression de l'appui 2 du tablier 1 sous le poids du tablier 1 lorsque aucun véhicule ne se trouve sur le tablier 1.
A la prise d'appui de l'essieu 21 celui-ci provoque une brusque variation dimensionnelle désignée par BV1. En théorie, cette variation de déformation est égale à .
Q . PEa 1 / R
expression dans laquelle .
Q est un facteur, compris entre 0 et 1, représentant la fraction du poids de l'essieu qui porte sur l'appui considéré ;

Pezi est le poids du véhicule qui est transmis au sol par l'essieu 21 ; et K est la constante élastique de l'appui 2 considéré.
Si l'on mesure simultanément les variations de S déformation des deux appuis 2d et 2g, on peut faire la somme de ces deux déformations et considérer qu'alors la déformation totale est égale à .
PEZi / K
Connaissant K d'une part, et connaissant d'autre part la loi de correspondance entre les niveaux au signal et les niveaux de déformation des appuis, cette formule permet de déterminer directement le poids PEZi d'une manière théorique.
Les calculs ci-dessus supposent que le tablier 1 s'appuie de façon isostatique sur les deux appuis 2d et 2g.
Leur mise en oeuvre nécessite par ailleurs, dans la plupart des cas, des étalonnages concernant la valeur de K pour les deux appuis 2d et 2g et concernant la réponse de chacun des deux détecteurs lld et llg à une variation dimensionnelle donnée. En outre, le calcul n'est précis que si la valeur de K est la même pour les deux appuis, et si les effets dynamiques sont négligeables.
C'est pourquoi on préfère, selon l'invention, procéder à
un étalonnage préalable pour établir au moins une loi de correspondance entre chaque poids d'essieu et les signaux de détection qui rendent compte des déformations correspondantes sur les deux appuis, lorsque le véhicule se trouve sur la voie de droite et lorsque le véhicule se trouve sur la voie de gauche. Autrement dit, selon l'invention, on préfère passer directement des signaux de détection, par exemple une variation de puissance lumineuse restituée, à une évaluation de poids, sans nécessairement chercher à connaître ni la déformation réelle ni surtout la contrainte réelle correspondante.
Il est également préféré selon l'invention, d'établir une loi de correspondance différente pour chacune de plusieurs gammes de vitesses de franchissement de l' extrémité du tablier 1 par le véhicule.

Ainsi, que ce soit d'une manière plus ou moins théorique ou de préférence sur la base d'un étalonnage préalable, l'amplitude de la brusque variation BV1 du signal permet d'évaluer un poids transmis au sol par l'essieu avant 21 du véhicule.
Ensuite, comme le montre la figure 5, la déformation subit une phase de décroissance progressive VP1 qui correspond au fait que l'essieu avant 21 s'éloigne de l'extrémité du tablier 1 en direction de l'autre extrémité du tablier 1. La pente de cette phase de décroissance progressive est sensiblement proportionnelle à la vitesse de circulation du véhicule. Cette pente constitue donc une indication de la vitesse de circulation du véhicule et cette indication permet de sélectionner la loi de correspondance entre les brusques variations dimensionnelles telles que BV1 et les poids d'essieu dans le cas où on a préétabli plusieurs lois de correspondance associées chacune à une gamme de vitesses de circulation.
A l'instant t2, l'essieu arrière 22 du tracteur de l'ensemble routier 6d vient à son tour reposer sur l'extrémité
du tablier 1 et il en résulte une nouvelle brusque variation BVz (figure 5) dans le sens de l'accroissement du niveau de compression de l'appui.
La figure 6 représente la situation quelques instants plus tard, lorsque la totalité de l'ensemble routier 6d s'est engagée sur le tablier 1. Les trois essieux arrière de la remorque 23, 24, 25 ont chacun successivement créé des brusques variations dimensionnelles BV3, BV4, BVS. Comme 1a brusque variation BV~, chacune des brusques variations BV2, BV3, BV9, BVS est suivie d' une décroissance progressive VP2, VP3, VP4, VPS.
Le signal ainsi recueilli pour l'ensemble du véhicule comporte comme éléments caractéristiques, indépendants par exemple de la vitesse du véhicule, le nombre de brusques variations, l'amplitude respective de chacune des brusques variations et leurs écartements relatifs parallèlement à l'axe des temps du chronogramme. On appelle signature d'un véhicule cet ensemble de caractéristiques du signal généré par le passage du véhicule. Cette signature permet de connaître le type de véhicule et par conséquent de se référer au poids total roulant maximal autorisé pour ce type de véhicule.
Par ailleurs, comme le montre la figure 7, lorsque le même véhicule arrive à l'autre extrémité du tablier 1, on observe une variation dimensionnelle progressive VP1 à mesure que l'essieu 21 se rapproche de la dernière ligne d'appui et charge progressivement l'extrémité correspondante du tablier 1 jusqu'à ce que, à l'instant t11, l'essieu avant 21 quitte le tablier 1 et décharge brusquement ladite extrémité
correspondante de celui-ci. Ceci se traduit par une brusque variation dimensionnelle BV1, qui est en théorie dans une relation d'égalité (ou autre si la loi de correspondance est différente) avec la variation BV1 de la figure 6, mais se produisant en sens inverse. On va ainsi assister à des brusques variations décroissantes BV2, BV3, BV4, BVS théoriquement de même amplitude que (ou d'amplitude par exemple proportionnelle à) celles de la figure 6, et avec les mêmes intervalles de temps entre elles si la vitesse du véhicule n' a pas varié, ou avec des intervalles de temps proportionnels à ceux de la figure 6 si la vitesse du véhicule a varié. Lorsque le dernier essieu 25 quitte le tablier 1, la variation dimensionnelle telle que relevée par le(s) détecteurs) revient au niveau 0 correspondant au repos du tablier 1 sur ses appuis 2.
I1 est prévu selon l'invention que l'unité de traitement 14 ayant enregistré la signature du véhicule à son entrée sur le tablier 1 (figure &) reconnaisse ensuite cette signature lorsque le véhicule quitte le tablier 1 (figure 7), compare les poids mesurés pour chaque essieu dans les deux cas et produise une mesure de poids affinée. Par exemple, l'unité de traitement 14 prend comme mesure affinée du poids appliqué par un essieu la plus petite des deux valeurs mesurées, ou la moyenne des deux valeurs mesurées, ou encore la plus vraisemblable ou la plus exploitable des deux mesures.
Si par exemple, l'une des deux mesures a été perturbée par la présence simultanée d'un autre véhicule, par exemple si un essieu de l'un des véhicules a franchi l'une des lignes d'appui extrêmes du pont exactement en même temps qu'un essieu de l'autre véhicule, la signature d'un véhicule à n essieux est alors constituée par les n-1 brusques variations qui ne sont pas perturbées. Pour le n-ième essieu, on utilise celle des deux mesures qui n'est pas perturbée.
La figure 8 montre à une échelle de temps plus resserrée les brusques variations générées par trois véhicules successifs, à savoir le train T6d généré par le véhicule 6d, un train T26d généré par une voiture particulière ou un véhicule utilitaire léger, et un train T36d généré par un deuxième véhicule utilitaire lourd ayant une signature différente du véhicule 6d.
L'analyse de cette succession de signaux permet de déterminer des intervalles de temps correspondant aux trains T6d, T26d, T36d, pendant lesquels des brusques variations se suivent avec entre elles un écart de temps « e » variable mais qui ne dépasse jamais une valeur déterminée relativement faible. Le dispositif de traitement interprète chaque durée pendant laquelle se succèdent des brusques variations séparées par de tels intervalles de temps réduits, comme correspondant à
la durée du franchissement d'un même véhicule, respectivement.
Entre ces durées, le dispositif de traitement détecte des intervalles de temps plus longs E correspondant à des espaces entre véhicules. D'après l'évaluation de la vitesse de circulation des véhicules, obtenue par exemple d'après la pente des parties progressivement variables VP de chaque train de signaux, ou par un moyen de mesure agissant au-dessus de la chaussée, l'unité de traitement choisit un seuil de durée entre variations brusques successives au-delà duquel elle considère qu'il y a deux véhicules distincts. Et en particulier on donne à ce seuil une valeur qui décroît lorsque la vitesse de circulation croît. Ainsi, la distance maximum entre deux essieux successifs considérés comme appartenant à un même véhicule peut être rendue constante et indépendante de la vitesse de circulation des véhicules.
Lorsque la vitesse de circulation diminue et atteint des valeurs très basses (cas d'un embouteillage), il est fréquent que les véhicules se suivent très près les un des autres et la distance entre le dernier essieu d'un véhicule et le premier essieu du suivant peut même devenir plus petite que la distance maximum possible entre deux essieux successifs d'un même 5 véhicule. Dans ce cas, il faut soit renoncer à mesurer le poids total de chaque véhicule, et ne mesurer que son poids appliqué
au sol par chaque essieu, ou alors utiliser d'autres moyens pour distinguer les brusques variations qui peuvent êtres associées à chaque véhicule. I1 est également possible que même 10 lorsque la vitesse de circulation est plus élevée les parties progressivement variables VP du signal soient trop distordues pour permettre totalement une évaluation de la vitesse.
Pour remédier à tout cela, on propose selon l'invention des moyens de détection de présence ayant un champ d'action au 15 dessus de la chaussée 9.
A cet effet on a représenté à la figure 4 et en partie aux figures 1 et 2 un portique 28 disposé au-dessus de l'extrémité du tablier 1 et portant au centre de sa barre transversale, à quelques mètres au-dessus de l'axe longitudinal de la chaussée 9, deux détecteurs de présence 29d et 29g dont les axes de détection sont orientés l'un vers le bord longitudinal gauche de la chaussée, l'autre vers le bord longitudinal droit de la chaussée, tous deux vers le bas et (figure 2) vers l'arrière. L'axe de détection 31d du détecteur 29d est coupé par le véhicule 6d circulant sur la voie de droite tandis que l'axe 31g du détecteur 29g est coupé par un véhicule 6g (figure 4) circulant sur la voie de gauche. Grâce à
l'inclinaison vers l'arrière (figure 2), de très faibles écarts comme par exemple entre la cabine du tracteur d'un véhicule tel que 6d et la semi-remorque attelée à ce tracteur ne sont pas détectés et ne sont donc pas interprétés comme un intervalle entre deux véhicules différents. Une inclinaison vers l'avant, relativement au sens de circulation, produirait le même résultat. Le résultat de la détection peut être envoyé à
l'unité de traitement 14 par une troisième des entrées 16.
Lorsque l'axe de détection 31 d'un détecteur n'est pas coupé, l'unité de traitement 14 considère qu'il y a intervalle entre deux véhicules successifs. Par conséquent, l'unité de traitement 14 attribue à un même véhicule, sous réserve des moyens qui seront décrits plus loin pour discriminer les véhicules circulant côte à côte sur les deux voies de la chaussée 9, les brusques variations de contrainte/déformation qui se succèdent sans être interrompues par un intervalle entre véhicules.
On va maintenant décrire en référence à la figure 9 les moyens pour discriminer deux véhicules circulant côte à côte.
La figure 9 représente l'un au-dessus de l'autre les véhicules 6d et 6g dans leurs positions relatives en ce que concerne la direction longitudinale. Le graphique dd montre les variations de contraintes/déformations enregistrées par le détecteur de droite lld et le graphique dg les variations de contrainte/déformation enregistrées par le détecteur de gauche 11g. Comme 1e véhicule 6d circule sur la voie de droite, il fait principalement porter son poids sur l'appui 2d de droite, alors que le véhicule 6g circulant à gauche fait principalement porter son poids sur l'appui 2g de gauche. Chaque passage d'essieu produit une brusque variation simultanée sur les deux détecteurs lld et llg. Toutefois, lorsque l'essieu produisant la brusque variation appartient au véhicule de droite 6d, la brusque variation enregistrée est plus forte sur le graphique dd que sur le graphique dg. Au contraire, lorsque l'essieu appartient au véhicule de gauche 6g, la brusque variation est plus forte sur le graphique d9 que sur le graphique dd. L'unité
de traitement affecte donc à l'un ou à l'autre véhicule chaque essieu et le poids associé en fonction d'une comparaison entre la brusque variation détectée par le détecteur llg et celle détectée par le détecteur 11d.
On a représenté à la figure 10 un organigramme schématique pouvant être mis en oeuvre dans l'unité de traitement 14.
Dans une étape 41, on détecte la présence d'une variation brusque dans les signaux arrivant par les entrées 16.
L'étape 42 consiste à rechercher si la variation brusque détectée est plus forte sur l'appui 2d ou sur l'appui 2g, pour déterminer la voie de circulation utilisée par le véhicule dont l'essieu a produit la brusque variation (étape 43) .
Dans une étape 44, on détermine 1a vitesse de circulation du véhicule, par exemple pour un appareil a effet doppler ayant un champ d'action au-dessus de la chaussée.
A l'étape 46 on détermine le poids appliqué par l'essieu en sélectionnant dans une mémoire 47 pour les lois de correspondance la loi correspondant à la vitesse évaluée à
l'étape 44. On appelle PEg le poids appliqué par un essieu circulant sur la voie de gauche et PEd le poids appliqué par un essieu circulant sur la voie de droite. La détermination prend en compte les deux signaux dd et dg. On peut par exemple additionner les deux charges correspondant aux deux brusques variations respectivement s'il existe une loi de correspondance pour chaque appui. En variante, il peut y avoir pour chaque gamme de vitesse une seule loi de correspondance, mais plus complexe, donnant un poids pour chaque combinaison de deux valeurs de brusque variation sur les deux détecteurs.
A l' étape 48, on communique le poids évalué P~d ou PEg, par exemple pour qu'il soit affiché sur l'écran 18 de la figure 1.
A l'étape 49, un test détermine si le poids calculé pour l'essieu dépasse une limite prédéterminée PELZM~ Si oui, une étape « alarme/action » 51 est effectuée, consistant par exemple à déclencher l'appareil de prise de vue 19. Si non, ou encore si oui mais après l'étape 51, une étape 52 ajoute le poids d' essieu PEg ou PEd à la valeur d' un paramètre PTg ou respectivement PTd représentatif du poids total du véhicule en train de franchir l'extrémité du tablier.
Ensuite, un test 53 détermine si l' essieu dont le poids vient d'être évalué est le dernier essieu du véhicule. On utilise pour cela l'une des méthodes décrites plus haut. Dans la négative, on retourne à l'étape 41 dans l'attente de l'essieu suivant.
Si au contraire l'essieu qui vient d'être mesuré est le dernier du véhicule, on passe à une étape 54 de communication ls du poids total PTg ou PTd du véhicule, par exemple pour affichage sur l'écran 18.
Une étape 56 calcule la nouvelle moyenne (M(PT)) des poids totaux des véhicules ayant franchi le pont par exemple dans les trois derniers mois.
Un test 57 vérifie si la nouvelle moyenne présente par rapport à une consigne C un écart supérieur ou égal à une valeur prédéterminée Ec. Si oui, on en conclut qu'il y a probablement eu dérive du dispositif et on engage une étape d'auto-étalonnage 58 qui modifie les lois de correspondance contenues dans la mémoire 47. En outre, on rejoint la sortie négative du test 57 pour aller à un autre test 59 qui vérifie si le poids total PTg ou PTd dépasse un poids total limite PTLIM
autorisé sur le pont. Et si oui, une étape « alarme/action » 62 est effectuée, consistant par exemple à une activation de l'appareil de prise de vue 19. Si le poids limite PTLiM n'est pas dépassé, ou après l'étape 61 s'il est dépassé, le paramètre PTg ou Prd est mis égal à zéro et on retourne à l'étape 41 attendre la brusque variation suivante.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés.
Par exemple, on pourrait évaluer la vitesse de circulation des véhicules d'après la durée entre deux variations brusques appartenant à un même train de variation.
Dans le logiciel, si la vitesse du véhicule est déterminée par 1 'analyse de particularités du train de variations dimensionnelles, l'élaboration de la mesure doit être légèrement différée dans le temps par rapport à la collecte du signal de détection.
D'une manière générale, l'invention a le mérite d'avoir découvert que l'extrémité du tablier d'un pont peut servir de moyen de transmission directe des efforts verticaux entre un essieu de véhicule et une structure porteuse que l'invention utilise à la manière d'un dynamomètre. A titre de pont, l'invention englobe les ouvrages qui seraient constitués d'un tablier de très courte longueur installé sur des appuis au-dessus d'une partie évidée de l'infrastructure sous-jacente dans le seul but de mesurer le poids des véhicules en circulation. I1 entre également dans le cadre de l'invention de monter le dispositif sur un ouvrage du genre pont situé en amont d'un ouvrage plus fragile pour que les véhicules en surcharge puissent être interceptés avant d'atteindre l'ouvrage plus fragile. I1 entre également dans le cadre de l'invention d'équiper d'un dispositif selon l'invention plusieurs ouvrages situés sur différents itinéraires possibles entre deux sites, pour éviter que des véhicules en surcharge fassent des détours pour éviter un pont équipé.
Au sens de l'invention, la mesure de poids peut consister en un simple signal binaire dont le niveau bas correspond à un poids conforme à la réglementation et le niveau haut à un poids dépassant une limite autorisée.

Claims (32)

1 - Procédé pour mesurer le poids appliqué au sol par au moins un essieu (21-25) de véhicule (6d, 6g), caractérisé en ce qu'on détecte la brusque variation dimensionnelle (BV1, ...
BV5)subie par une dimension verticale d'une structure d'un pont en-dessous d'une ligne d'appui extrême matérialisée par une extrémité d'un tablier (1) du pont, cette brusque variation étant produite lorsque l'essieu franchit ladite ligne d'appui extrême dans le cours de la circulation routière.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour détecter la variation dimensionnelle on détecte une variation de dimension verticale d'un appui (2, 2d, 2g) interposé entre le tablier (1) du pont et une culée de pont (4) soutenant l'extrémité du tablier.

3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on détecte une variation de dimension verticale d'un support de pont, en particulier une culée (4) de pont, soutenant l'extrémité du tablier (1).

4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour détecter la variation dimensionnelle on utilise un mode de détection mettant en oeuvre une apparition et une transmission instantanées d'un signal de détection entre un site de détection à l'extrémité du tablier et un site de traitement du signal.

5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit mode de détection utilise l'altération d'un signal lumineux.

6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on détecte la variation dimensionnelle en au moins deux sites différents de la largeur de la chaussée (9) le long de la ligne d'appui extrême.

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on détecte la variation dimensionnelle en associant un déflectométre (11d, 11g) à chaque appui (2d, 2g) de l'extrémité
du tablier (1) matérialisant la ligne d'appui extrême.

8 - Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on détecte la présence de deux véhicules (6d, 6g) roulant côte à côte d'après une répartition différente de la brusque variation dimensionnelle engendrée par leurs essieux respectifs en l'un et l'autre site de détection, respectivement.

9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on détecte au-dessus de la chaussée (9) la présence de deux véhicules (6d, 6g) circulant côte à côte.

10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que par analyse de signal représentatif de la variation dimensionnelle on détermine la vitesse de passage du véhicule.

11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on évalue la vitesse du véhicule d'après la durée entre des brusques variations dimensionnelles (BV1, ... ,BV5) successives.

12 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on évalue la vitesse du véhicule d'après la pente du chronogramme du signal de variation dimensionnelle (VP1, ... ,5) créé par le déplacement de l'essieu sur la zone du tablier (1) adjacente à ladite extrémité du tablier.

13 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que sur la base d'un étalonnage préalable on corrige la mesure de poids en fonction de la vitesse du véhicule (6d, 6g).

14 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on ré-étalonne automatiquement (58) une loi de correspondance entre un signal (BV1, ... , BV5) reçu comme représentatif de la brusque variation dimesionnelle et une sortie (P Eg, P Ed) produite comme représentative de la mesure du poids.

15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on établit au moins une statistique (M(P T)) relative aux mesures successives effectuées, et on effectue le ré-étalonnage (58) en fonction de l'écart entre la statistique (M(P T)) et une consigne (C).

16 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par une étape d'identification de trains (T6d, T26d.

T36d) de variations dimensionnelles comme étant causés par les essieux successifs (21, ... , 25) d'un même véhicule (6d).

17 - Procédé selon le revendication 16, caractérisé en ce qu'on identifie comme correspondant à un intervalle entre deux véhicules successifs un intervalle de temps (E) suffisamment grand sans brusque variation dimensionnelle.

18 - Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'on fait varier en fonction de la vitesse estimée du véhicule un seuil de temps au-delà duquel un intervalle de temps est considéré comme suffisamment grand.

19 - Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que par des moyens de détection (29d, 29g) ayant un champ de détection au-dessus de la chaussée (9) on détecte la présence d'un véhicule au-dessus de ladite extrémité du tablier (1) et pour l'étape d'identification on attribue à un même véhicule les variations de contrainte ayant leur origine sur une voie de circulation pendant que la présence dudit même véhicule y est détectée.

20 - Procédé selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisé en ce qu'on mesure le poids total du véhicule en traitant de façon additive des valeurs (P Eg, P Ed) obtenues chacune en réponse à l'une des brusques variations dimensionnelles (BV1, ... , BV5) du train (T6d).

21 - Procédé selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisé en ce que :
- on relève à une première ligne d'appui sur le pont une signature d'un véhicule (6d) abordant le pont, composée d'éléments (BV1, ... , BV5) caractéristiques des variations dimensionnelles causées par le passage des essieux successifs (21-25) du véhicule ;
- on détecte à une dernière ligne d'appui sur le pont le passage du même véhicule d'après une signature correspondante ;
- on tient compte des détections effectuées aux deux lignes d'appui pour élaborer une mesure affinée du poids appliqué par chaque essieu.

22 - Dispositif de mesure du poids appliqué au sol par au moins un essieu (21, ... , 25) de véhicule (6d, 6g), caractérisé
en ce qu'il comprend:
- des moyens d'entrée (16) pour recevoir au moins un signal d'entrée représentatif d'une variation dimensionnelle en fonction du temps ; et - des moyens de traitement (14) qui transforment une valeur de variation brusque du signal d'entrée, en au moins une sortie (P ed. P Eg, P TD P Tg) représentative d' un poids au moins partiel appliqué par un véhicule.

23 - Dispositif de mesure selon la revendication 22, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens d'association pour associer plusieurs variations brusques à un même véhicule, des moyens (52) pour additionner les poids (P Ed, P Eg) appliqués par les essieux successifs (21, ... , 25) d'un même véhicule, et des moyens (54) pour fournir au moins une sortie représentative du poids total d'un véhicule.

24 - Dispositif de mesure selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens d'association comprennent des moyens d'analyse du signal d'entrée entre les variations brusques.

25 - Dispositif de mesure selon la revendication 24, caractérisé en ce que les moyens d'analyse prennent en compte les durées (e, E) entre variations brusques.

26 - Dispositif de mesure selon la revendication 24, caractérisé en ce que les moyens d'association prennent en compte les pentes de signal entre variations brusques.

27 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce que les moyens d'association comprennent des moyens de détection de présence (29d, 29g) destinés à être installés pour avoir un champ d'action au-dessus de la chaussée (9).

28 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 22 à 27, caractérisé en ce que l'au moins une sortie représentative comprend un signal binaire, et le dispositif comprend des moyens d'alarme et/ou d'action (19) sensibles à
l'un des niveaux du signal binaire.

29 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 22 à 28, caractérisé en ce que les moyens d'entrée reçoivent au moins deux signaux d'entrée (d d, d g) et les moyens de traitement (14) tiennent compte des variations brusques simultanées des deux signaux d'entrée pour évaluer le poids appliqué par un essieu.

30 - Dispositif de mesure selon le revendication 29, caractérisé en ce que les moyens de traitement élaborent des signaux représentatifs des poids respectifs de deux véhicules (6d, 6g) sensiblement simultanés en formant deux sommes (P Td, P Tg) dans chacune desquelles sont additionnées les valeurs correspondant aux variations brusques qui se repartissent sensiblement dans une même proportion entre les deux signaux d'entrée (d d, d g).

31 - Dispositif de mesure selon l'une des revendications 22 à 30, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'auto-étalonnage (58).

32 - Dispositif de mesure selon la revendication 31, caractérisé en ce que les moyens d'auto-étalonnage (58) modifient une loi de correspondance en cas d'écart dépassant une valeur prédéterminée (Ec) entre une statistique (M(P T)) sur les poids relevés et une consigne préétablie (C).