FR3104117A1 - Systeme de transport en commun - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de transport urbain collectif formé par une pluralité de boucles interconnectés, chaque boucle étant constituée par une voie de circulation à sens unique, ainsi qu’une pluralité de stations de prise en charge, lesdits voies de circulation étant constituées de tronçons préfabriqués modulaires, l’interconnexion entre deux boucles étant réalisée par un tronçon de transfert comprenant une bifurcation d’entrée et une jonction de sortie, le système de transport comporte en outre une pluralité de capsules de transport motorisées autonomes. Figure de l’abrégé : Figure 1
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un système de transport en commun mettant en œuvre des véhicules autonomes individuels circulant en site propre.
L'objet de l'invention est un procédé de transport en masse de personnes ou de marchandises, en particulier dans les zones urbaines, dans lequel des personnes ou des marchandises sont transportées par des véhicules mécaniques autonomes le long de corridors de communication.
De nombreuses solutions de circulation urbaine avec des véhicules collectifs ont été imaginés, tels que le métro ou le tramway utilisant des véhicules autonomes circulant en site propre en surface ou dans un tunnel.
Au moyen de ces solutions connues, des personnes ou des marchandises sont généralement transportées sur des itinéraires et des heures prédéterminés, définis généralement par des horaires fixes, en utilisant des véhicules mécaniques comme des trains, métros, tramways, adoptés pour transporter un grand nombre de personnes ou de marchandises, tandis que les trains sont généralement contrôlés manuellement par des conducteurs, sans possibilité de choisir de manière autonome un itinéraire ou de changer le temps de trajet.
Il existe également des solutions connues concernant les méthodes de transport de personnes ou de marchandises, les solutions concernant les infrastructures de transport utilisées pour le transport de personnes ou de marchandises, en particulier dans les zones urbaines, dans lesquelles des personnes ou des marchandises sont transportées par des véhicules mécaniques tels que des taxis de passagers ou des camions de marchandises, contrôlés manuellement par des conducteurs et utilisés essentiellement sur les routes publiques, souvent encombrées.
Récemment on a connu un engouement pour le projet «hyperloop» proposé par Elon Musk, prévoyant un double tube surélevé dans lequel se déplacent des capsules transportant des voyageurs et/ou des marchandises. L'intérieur du tube est sous basse pression pour limiter les frictions de l'air. Les capsules devaient être surélevées grâce à des coussins d'air, ce qui a rapidement été remplacé par les compagnies travaillant sur ce concept par des systèmes de sustentation électromagnétique, les tubes dans lesquels les véhicules circulent étant vidés de l'essentiel de leur air. Les capsules sont propulsées par un champ magnétique créé par des moteurs à induction linéaires placés à intervalles réguliers à l'intérieur des tubes.
Cette solution nécessite toutefois une infrastructure extrêmement complexe et couteuse, et présente un coût de fonctionnement élevé, et l’invention vise à proposer une solution facile à déployer à un coût raisonnable, avec une grande flexibilité pour les utilisateurs et une capacité de transport élevée.
Etat de la technique
On connaît dans l’état de la technique la demande de brevet internationale WO2006107224 décrivant une solution connue de transport en masse de personnes ou de marchandises, en particulier dans les zones urbaines, dans lequel des personnes ou des marchandises sont transportées par des véhicules mécaniques entre les gares, via des couloirs de communication séparés. Une personne, un petit groupe de personnes ou une cargaison sont transportés individuellement dans des véhicules mécaniques convenablement adoptés, appelés véhicules individuels, le long d'un itinéraire commandé, au moins depuis la gare de départ, directement ou presque directement vers la gare de destination, dans les limites suivantes : les couloirs de communication et, le plus souvent, vers la gare de départ et depuis la gare de destination le long des voies publiques. En outre, au moins dans les couloirs de communication, chacun des véhicules est sans conducteur, contrôlé de manière centralisée et autonome. Chaque véhicule individuel est sans conducteur, contrôlé de manière centralisée et autonome.
On connaît aussi le brevet français FR2325111 décrivant un procédé de transport automatiques de personnes ou d'objets au moyen de véhicules stockés dans des gares ou des dépôts de réserve qui, une fois déployés, sont continuellement et toujours guidés dans la même direction vers leurs destinations finales en réponse aux instructions d'un ordinateur saisies avant leur départ, instructions tenant compte arrimage prévisible sur n'importe quelle section du réseau comprenant plusieurs routes à voie unique indépendantes partageant des zones entre convergences et divergences. Sur chacune des routes, il est possible de diriger en continu des marques de guidage dans la même direction entre lesquelles une distance contrôlée est maintenue. Des marques de guidage pour guider les véhicules qui leur sont couplés sont utilisées sur la base d'un système de programmation qui est réglable pendant le trajet. Les véhicules sont équipés de moyens pouvant être utilisés pour passer d'une rangée de marques de guidage à une autre, et changer de voie. La position des véhicules est contrôlée par rapport aux marques de guidage de chaque voie et une redistribution des véhicules aux marques de guidage est effectuée. Des signaux stationnaires ou des arrêts mécaniques sont définis. Une commande permet de modifier la série de repères de guidage tout en exécutant une commande permettant de modifier l'itinéraire.
On connaît aussi le brevet américain US10359783 décrivant un système qui comprend un ou plusieurs véhicules au moins partiellement autonomes, une ou plusieurs routes interconnectées au moins partiellement séparées, et un système de gestion. Chacun des un ou plusieurs véhicules au moins partiellement autonomes est configuré pour coopérer avec au moins un autre véhicule et un contrôleur de zone. Le système de gestion est configuré pour recevoir des demandes de transport, qui peuvent avoir des points de départ et des destinations respectifs. De plus, le système de gestion est configuré, en réponse à la réception de la demande, pour affecter l'un des véhicules autonomes à répondre à la demande et informer le véhicule autonome attribué d'une affectation. Le véhicule autonome attribué est configuré pour transporter, en réponse à l'attribution, au moins une personne du point de départ respectif, au moins en partie via la ou les routes interconnectées au moins partiellement séparées, jusqu'à la destination respective.
La demande de brevet internationale WO2019170559A1 décrit un système de distribution de marchandises en milieu urbain, comportant :
- au moins un micro-tunnel formant au moins une boucle detransport,
- des navettes circulant, notamment de façon unidirectionnelle, dans le micro- tunnel,
- un ensemble de containers dont les dimensions externes sont adaptées à leurtransportpar les navettes, et présentant un volume intérieur adapté à recevoir des marchandises conditionnées sur des palettes au format standard,
- une pluralité de stations d’échange avec la surface, permettant la remontée des containers.
Il a été proposé un système de convoyage automatisé de marchandises dans la demande CN105046474, comportant un pipeline en boucle avec un certain nombre de dérivations. Le pipeline est muni de rails qui servent à l’alimentation électrique des véhicules qui circulent dans celui-ci.
Le brevet FR3056200 de la société VINCI CONSTRUCTIONS décrit un système enterré de distribution de marchandises en milieu urbain, comportant :
- au moins un micro-tunnel formant au moins une boucle, s'étendant sous des fondations de bâtiments de surface et/ou infrastructures préexistantes, dans lequel circulent des containeurs de marchandises dont le transport est automatisé,
- une pluralité de stations d'échange avec la surface, comportant chacune un puits permettant la descente des containeurs jusqu'au micro-tunnel et leur remontée après transport au sein du micro-tunnel.
Inconvénients de l’art antérieur
Les solutions de l’art antérieur nécessitent des infrastructures lourdes et spécifiques à chaque zone à aménager. Les solutions souterraines nécessitent d’importants travaux de terrassement, généralement avec un tunnelier, avec de grandes difficultés en raison de l’encombrement des sous-sols urbains.
Par ailleurs, beaucoup de solutions de l’art antérieur manquent de flexibilité, en imposant des trajectoires et des horaires de passage fixes.
Solution apportée par l’invention
L’objectif de l’invention est de fournir des solutions aux problèmes de l’état de la technique, permettant un transport rapide et sans collision de personnes ou de marchandises, en particulier dans les zones urbaines, afin de réduire la congestion des véhicules, les embouteillages et les accidents sur la voie publique et, pour réduire la consommation d’énergie nécessaire à l’alimentation des véhicules mécaniques et la pollution de l’environnement par une solution facilement industrialisable et reproductible avec des coûts d’installation et de fonctionnement faibles.
A cet effet, l’invention concerne selon son acception la plus générale un système de transport urbain collectif formé par une pluralité de boucles fermées interconnectés, chaque boucle étant constituée par une voie de circulation à sens unique, ainsi qu’une pluralité de stations de prise en charge, lesdits voies de circulation étant constituées de tronçons préfabriqués modulaires, l’interconnexion entre deux boucles étant réalisée par un tronçon de transfert comprenant une bifurcation amont et une jonction aval, le système de transport comportant en outre une pluralité de capsules de transport motorisées autonomes caractérisé en ce que:e:
- certains au moins desdits tronçons sont constitués par une enveloppe tubulaire présentant une lame longitudinale supérieure transparente destinée à affleurer à la surface du sol après pose dans une tranchée dudit tronçon,
- et en ce que lesdites bifurcation et jonctions sont passives, lesdites capsules comportant des moyens de sélection de l’une des voie de la bifurcation en fonction des informations délivrés par un calculateur embarqué dans ladite capsule,
De préférence, lesdites voies de circulation comportent pour chacun desdits tronçons au moins un identifiant unique, lesdites capsules comportant des moyens de lecture dudit identifiant unique et de transmission audit calculateur embarqué
- ledit système comportant un superviseur recevant de chacune des capsules des messages numériques contenant l’identifiant horodaté du tronçon parcouru et transmettant à chacune des capsules des messages numérique correspondant aux tronçons à parcourir .
On entend par «station de prise en charge» une zone d’arrêt temporaire d’une capsule pour la montée ou la descente d’un utilisateur, ou éventuellement le chargement ou le déchargement d’un fret. La station de prise en chargeest précédée par un tronçon d’extraction intégrant une bifurcation et suivie par un tronçon d’injection intégrant une jonction.
Une bifurcation désigne un aiguillage où la voie d’amont se divise en deux voies de sorties, avec une structure fixe des rails permettant à la capsule de sélectionner l’une ou l’autre des voies.
Une jonction désigne un aiguillage où deux voies d’amont se rejoignent pour se prolonger par une seule voie de sorties, avec une structure fixe des rails permettant à la capsule de rejoindre la voie de sortie quelle que soit la voie d’entrée de laquelle elle provienne.
Avantageusement, lesdits tronçons préfabriqués intègrent un au moins conduit de transport de fluide et/ou un câble électrique ou optique muni à chaque extrémité d’un connecteur.
De préférence lesdits tronçons préfabriqués intègrent au moins un module encastré dans la paroi de ladite paroi tubulaire et comprenant au moins un conduit de transport de fluide et/ou un câble électrique ou optique sont constitués de modules longitudinaux logés dans la paroi de ladite paroi tubulaire.
Selon un mode de mise en œuvre particulier, lesdits tronçons préfabriqués présentent un conduit de collecte des fluides communiquant avec le fond de ladite enveloppe par une fente longitudinale.
De préférence le réseau selon l’invention comporte des segments d’injection de capsules autonomes constitués de tronçons rectilignes inclinés.
Avantageusement, lesdites capsules individuelles sont commandées pour un déplacement nominal entre une station d’injection et une station d’extraction à une vitesse sensiblement constante.
On entend par «déplacement nominal» le déplacement en situation normale conforme aux spécifications déterminées par le constructeur, en l’absence de perturbations ou d’incidents. Selon cette caractéristique, la vitesse est fixée à une valeur déterminée et constante, et non pas ajustée en permanence par le calculateur local ou par un superviseur central, sauf pour prendre en compte une anomalie, un incident ou un disfonctionnement.
On entend par «vitesse sensiblement constante» une vitesse conforme à une référence prédéterminée, aux erreurs de mesure près, typiquement une vitesse V±5%.
Selon une variante lesdits tronçons sont constitués par une enveloppe tubulaire formée par des tôles métalliques.
Selon un mode de mise en œuvre préféré le système comporte en outre des tronçons constitués par un tube en matière plastique transparente pour une pose en surface.
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où:
- [Fig.1] La figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d’un tronçon selon l’invention
- [Fig.2] La figure 2 représente une vue schématique en coupe transversale d’un tronçon selon une variante de réalisation de l’invention.
Contexte général de l’invention
La présente invention s’inscrit dans le cadre d’une conception originale du réseau de transport en commun, basé sur une solution collective assurant des trajets individualisés, selon des trajectoires entre deux points quelconques sans rupture de charge, c’est-à-dire sans correspondances ni contrainte temporaire pour l’usager.
Le réseau est formé de boucles fermées interconnectées avec une multitude de stations d’injection ou d’extraction de capsules. Chaque trajet est effectué par le déplacement unidirectionnel d’une capsule depuis une station d’injection jusqu’à une station d’extraction, par le passage optimisé d’une boucle à l’autre via des segments d’interconnexion.
Cette solution permet de maximiser la fonction d’utilité composée des trois éléments suivants :
- la pénibilité générée par le fait même de devoir changer de véhicule ;
- le temps consacré au transfert entre véhicules
- le temps d’attente pour la connexion.
Elle permet aussi d’améliorer la satisfaction d’un déplacement en réduisant l’effort physique impliqué par une correspondance, d’autant plus important que l’usager est âgé, l’effort mental et cognitif, requis pour rechercher et interpréter correctement les informations relatives à la correspondance et l’effort affectif, quand la correspondance est source d’inquiétude relative au risque de rater sa correspondance ou à sa sécurité personnelle, son confort et son bien-être.
La mise en place d’un tel réseau se heurte toutefois aux difficultés d’implantation dans une zone urbanisée: l’installation en surface se heurte à des difficultés considérables liées aux intersection avec d’autres modes de circulation (routes, pistes cyclables, voies de tramway,…). L’installation en souterrain nécessite d’importants travaux réalisés généralement par un tunnelier, ou par le défonçage de la chaussée la rendant impraticable pendant des périodes de plusieurs mois.
Ce réseau de boucles fermées interconnectées est parcouru par des capsules individuelles se déplaçant à une vitesse sensiblement constante, typiquement de 60 km/h sur toute la trajectoire comprise entre la zone d’injection et la zone d’extraction. Une capsule n’a pas de trajectoire prédéfinie ni une séquence d’arrêt ou de déplacement prédéterminée. Chaque capsule reçoit à la station d’injection une trajectoire assignée sous forme d’une séquence de sélections pour chaque interconnexion rencontrée, pour atteindre une station d’extraction, avant de recevoir ensuite une nouvelle assignation de trajectoire.
Structure d’un tronçon
Les boucles sont composées de tronçons courbes d’une dizaine de mètres de long, intégrant les principales fonctionnalités nécessaires au déplacement d’une capsule.
Un tronçon est représenté à titre d’exemple en vue de coupe en figure 1. Il est constitué par un tuyau droit ou arqué en béton armé d’un diamètre intérieure de 200 centimètres et d’une épaisseur comprise entre 5 et 15 centimètres. La face intérieure (10) du tronçon (1) est coulée lisse autour d'un moule en présentant un aspect aussi proche que possible de l'aspect fini souhaité. Par contre, la face extérieure (11) est réalisée soit en béton rugueux sans coffrage extérieur, soit avec un coffrage comportant des irrégularités ou des empreintes aboutissant à créer par moulage une surface comportant des aspérités. En outre, la face extérieure comporte des armatures d'attente (12) et/ou des douilles d'ancrage avec tiges filetées et/ou des plaques métalliques avec des doguets et des cavaliers ce qui permet de mettre en place après durcissement du béton et décoffrage du béton préfabriqué des armatures périphériques qui seront fixées sur les armatures d'attente, sur les tiges filetées ou sur les cavaliers.
Cette enveloppe en béton (1) est fermée à sa partie supérieure par une dalle en transparente (2), par exemple en verre ou en verre armé. Cette dalle (2) peut s’étendre sur toute la longueur du tronçon, ou seulement sur une partie de la longueur. Il assure l’éclairage intérieur du tronçon en réduisant les besoins d’éclairage artificiel consommateur d’énergie.
La partie inférieure du tronçon comprend des traverses (3) supportant des rails (4, 5), au-dessus d’un vide sanitaire permettant le recueil des eaux et fluides de ruissèlement et leur évacuation via un fente longitudinale ou des conduits verticaux (7) débouchant dans un conduit d’évacuation (6) formé dans l’épaisseur de l’enveloppe (1) ou adjacente à cette enveloppe.
L’enveloppe (1) présente également une rainure longitudinale dans laquelle est encastré un profilé (8) fermé par une trappe d’accès (9). Ce profilé (8) peut renfermer des sections de canalisations pour recevoir un câble électrique (15), un faisceau de fibres optiques (16) ou encore un fluide, par exemple de l’eau (17).
Ces profilés (8) peuvent être posés dans les tronçons (1) après leur pose dans la tranchée et assemblage.
Les tronçons (1) intègrent également des rampes d’éclairage (13, 14), par exemple des bandes LED munis à leurs extrémités de connecteurs.
Pose d’un réseau
Les différents tronçons d’une boucle d’un réseau peuvent être préparé dans un site de fabrication et d’assemblage préparant les tronçons, avec un rayon de courbure approprié et équipés des traverses (3) et des rails (4, 5) ainsi éventuellement des lignes d’éclairage (13, 14). Les tronçons préfabriqués peuvent ensuite être livrés sur le site par container maritimes ou ferroviaires, ou encore livrés par dirigeable. Sur le site, les travaux publics sont limités à l’excavation à l'aide de pelles mécaniques pour former une tranchée d’une profondeur d’environ 2,5 m et d’une largeur de 2,5 m, par exemple pour suivre le tracé d’une piste cyclable ou d’un trottoir en zone urbaine, ou une bordure de route dans les zones non construites. On dépose les tronçons dans cette tranchée et on les assemble deux à deux avant de couler du béton dans la tranchée pour stabiliser les tronçons en laissant la dalle transparente (2) affleurer au niveau de la voie de circulation.
Selon une alternative de réalisation, les tronçons préfabriqués sont réalisés en métal (acier, fonte, tôle ondulée.) ce qui permettrait d'avoir des épaisseurs plus fines et des couts de productions plus bas.
Variante de réalisation
La figure 2 représente une variante de réalisation d’un tronçon aérien, posé sur le sol et non pas enterré. Il est constitué par un élément cylindrique, préférentiellement transparent, par exemple en polycarbonate, avec une partie inférieure (31) fermée pour empêcher toute pénétration de salissures, et la une partie supérieure (30), séparé par une fente latérale (32) pour la ventilation.
Les rails (3, 4) sont protégé par des plaques de polycarbonates . Ces plaques forment une protection tubulaire (30, 31) empêchant les perturbations extérieures (traversées de voie, chute de feuilles, pluie neige, animaux, végétation...) . Cette protection tubulaire peut être de forme ovoïde selon les cas, elle permet d'augmenter la sécurité. La structure tubulaire présente une ouverture (32) d'environ 5 cm tout le long de la voie. Une grille empêche l'entrée de petits objets ou petits animaux.
Au niveau du mode de pose, il pourrait être posé avantageusement sur les infrastructures existantes (sur des anciennes voies ferrées, sur des chemins de halage, le long de routes ou de chemins). Ce mode de pose peut se combiner avec le mode de pose semi-enterré ou enterré (pour passer ponctuellement sous une route par exemple..).
Claims (8)
- Système de transport urbain collectif formé par une pluralité de boucles interconnectés, chaque boucle étant constituée par une voie de circulation à sens unique, ainsi qu’une pluralité de stations de prise en charge, lesdits voies de circulation étant constituées de tronçons préfabriqués modulaires, l’interconnexion entre deux boucles étant réalisée par un tronçon de transfert comprenant une bifurcation d’entrée et une jonction de sortie, le système de transport comportant en outre une pluralité de capsules de transport motorisées autonomes caractérisé en ce que:
- certains au moins desdits tronçons (1) sont constitués par une enveloppe tubulaire présentant une lame longitudinale supérieure transparente (2) destinée à affleurer à la surface du sol après pose dans une tranchée dudit tronçon,
- et en ce que lesdites bifurcations et lesdites jonctions sont passives, lesdites capsules comportant des moyens de sélection de l’une des voie de sortie des bifurcations en fonction des informations délivrés par un calculateur embarqué dans ladite capsule
- et en ce que lesdites voies de circulation comporte pour chacun desdits tronçons (1) au moins un identifiant unique, lesdites capsules comportant des moyens de lecture dudit identifiant unique et de transmission audit calculateur embarqué
- ledit système comportant un superviseur recevant de chacune des capsules des messages numériques contenant l’identifiant horodaté du tronçon parcouru et transmettant à chacune des capsules des messages numérique correspondant aux tronçons à parcourir.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits tronçons préfabriqués (1) intègrent un au moins conduit (15 à 17) de transport de fluide et/ou un câble électrique ou fibre optique muni à chaque extrémité d’un connecteur.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits tronçons préfabriqués intègrent au moins un module (8) encastré dans la paroi tubulaire.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits tronçons préfabriqués présentent un conduit de collecte des fluides communiquant avec le fond de ladite enveloppe par une fente longitudinale.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte des segments d’injection de capsules autonomes constitués de tronçons rectilignes inclinés.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites capsules individuelles sont commandées pour un déplacement nominal entre une station d’injection et une station d’extraction à une vitesse sensiblement constante.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites tronçons (1) sont constitués par une enveloppe tubulaire formée par des tôles métalliques.
- Système de transport urbain collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comporte en outre des tronçons (1) constitués par un tube en matière plastique transparente pour une pose en surface.
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