WO1992018962A1 - Procede et installation d'evaluation d'un flux de circulation de vehicules routiers - Google Patents

Procede et installation d'evaluation d'un flux de circulation de vehicules routiers Download PDF

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WO1992018962A1
WO1992018962A1 PCT/FR1992/000337 FR9200337W WO9218962A1 WO 1992018962 A1 WO1992018962 A1 WO 1992018962A1 FR 9200337 W FR9200337 W FR 9200337W WO 9218962 A1 WO9218962 A1 WO 9218962A1
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WO
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terminal
signal
traffic
vehicles
information
Prior art date
Application number
PCT/FR1992/000337
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English (en)
Inventor
Gustavo Alcuri
Jean-Michel Simon
Gilles Argy
Original Assignee
Gustavo Alcuri
Simon Jean Michel
Gilles Argy
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Filing date
Publication date
Application filed by Gustavo Alcuri, Simon Jean Michel, Gilles Argy filed Critical Gustavo Alcuri
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled

Definitions

  • the invention relates mainly to a method, to an installation for evaluating a traffic flow of road vehicles, as well as to a terminal capable of being implemented by said method or said installation.
  • the invention to provide a method and an installation for evaluating a traffic flow of road vehicles which overcome the drawbacks of known methods and systems. It is, in this regard, an object of the invention, to provide a method and an installation in which the costs of construction and maintenance of each local traffic detection station are low enough to allow the establishment of a large number of such posts along the road and / or motorway axis to be equipped, and this without resulting in an economically unacceptable expenditure.
  • an object of the invention to provide a method and an installation which are both simple and safe as regards the operation of each lo cal station for detecting the characteristics of the flow of circula- tion to be evaluated, but also with regard to the processing of signals transmitted from said local stations to a central station where they are received and operated.
  • the invention takes advantage of the fact that, for a given environment (topography, road surface, relative availability of the microphone with respect to the axis with which it is associated, ..., etc.), the speed of passage of a vehicle in line with the terminal can be easily discriminated by the spectrum of sound frequencies picked up, filtered and then compared to a threshold standard, so that it is possible to know at the central station, and at any time t, the absence or existence of traffic opposite a local terminal and the speed at which it s flows.
  • the information collected can also be processed, at the central station, to predict the evolution of traffic in space and time, thus authorizing, very quickly, the delivery of assistance in the event of an accident or the prevention of traffic jams, etc ...
  • the signals from said terminals contain not only information on the speed of traffic flow, but also information on the instantaneous speed of vehicles at the right of said terminal at a given time.
  • each local terminal can transmit, in addition to instantaneous flow rate information, an average flow rate value developed from observations recorded at said terminal for a predetermined duration, this information mean flow rate being used at the central station in a manner analogous to instantaneous flow information.
  • This operation, the central station, the si ⁇ nals collected at each local terminal is carried out, particularly advantageously, using an "expert system", which stores the informed ⁇ tions corresponding to a type of traffic given to per ⁇ to compare them to other information corre ⁇ ing to other types of traffic and / or correlate with recorded information firsthand on the ground to finer af ⁇ the results provided by the system.
  • each microphone is placed in the focus of a parabolic acoustic reflective cover closed by a veil transparent to sound waves, but impermeable to solid and / or liquid particles liable to deteriorate the sensors, such an arrangement ensuring protection of each micro ⁇ phone, on one hand, but on the other hand, the same effect of increasing the directivity of the system micro- phone / depending on the frequency parable, a na ⁇ tural filter very directive rejection as soon as frequencies higher than 250 Hz are received.
  • each of the terminals of the installation is equipped with environmental sensors such as, for example, humidity, temperature sensors, etc. so as to adapt the criteria of detection in different states of the roadway and thus increase the reliability of the process and the installation for its implementation.
  • the main object of the invention is a method for evaluating a traffic flow of road vehicles according to which the characteristics of said flow are determined at a terminal in line with said terminal by detecting with a single type detector microphone associated with a direction of circulation the sound waves linked to the passage of vehicles in front of the terminal, and by comparing the output of said detector with a calibration threshold level to provide information on the flow of vehicles passing right of said terminal at a given instant, characterized in that a multiplicity of terminals is implemented distributed along a road axis and / or motorway to be monitored with a single detector working at medium frequency associated with a traffic direction regardless of the number of lanes of this direction and in that the detector output is filtered before the signal is compared with the threshold.
  • the invention also relates to a method, characterized in that each terminal transmits a signal for passing vehicles at high speed for a filtered signal of amplitude greater than the threshold and a signal for passing vehicles at idle for a filtered signal d amplitude below the threshold.
  • the invention also relates to a method, characterized in that each microphone is designed to pick up frequencies higher than about 250 Hz and in that the frequency of the filter is chosen between 1000 and 5000 Hz.
  • a subject of the invention is also a method, characterized in that instantaneous flow rate information for the traffic flow is determined at each terminal.
  • the invention also relates to a method, characterized in that an average flow value of the traffic flow to be evaluated is determined at each terminal.
  • the invention also relates to a method, characterized in that the signals collected at each terminal are routed to a central station where they are processed using an "expert system" organized to process information relating to the same bound on instants on the one hand and, on the other hand, of information collected at the same instant at the various local terminals in order to evaluate the traffic in a place and at a given instant, as well as to predict the evolution of said traffic in space and time.
  • a subject of the invention is also a method, characterized in that the "expert system” stores the information of a given type of traffic in order to allow it to be compared with other information corresponding to other types of traffic and correlate them, if necessary, with information recorded in the field.
  • the invention also relates to an installation for the evaluation of a traffic flow of road vehicles comprising a terminal which comprises: a microphone type sensor associated with a direction of circulation and sensitive to the sound spectrum linked to the passage of vehicles at the right of said terminal;
  • a power supply .
  • a comparator of the signal to a threshold value characterized in that it comprises a multiplicity of such local terminals connected to a central station and distributed along a road or motorway to be monitored, that each direction can comprise one or more lanes, that each sensor is connected to at least one filter of the signal coming from the sensor delivering to the comparator a signal whose frequency spectrum corresponds to the medium frequencies of the sound spectrum and in that each terminal also comprises:
  • the subject of the invention is also a installation, characterized in that the filter lets through a frequency of the sound spectrum for which the amplitude of the signal is much higher for vehicles passing at high speed than for vehicles passing at idle speed and in that the transmission means emit a signal of passing vehicles at high speed for a filtered signal of amplitude greater than a threshold and a signal of passing vehicles at idle for a filtered signal of amplitude less than said threshold.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that it further comprises, at some or all of the terminals, a device making it possible to obtain an average value of the information captured for a predetermined period, for example of the order from 1 to 10 seconds.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that some or all of the terminals are provided with one or more sensor (s) of the environmental characteristics, such as humidity, temperature, etc ... allowing '' adapt the detection criteria to the different corresponding states of the road.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that the microphones of a local terminal associated with the two directions of circulation are carried by the same mast or pylon located on the central reservation separating the two traffic roads.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that each microphone is placed in the focus of a cover forming a parabolic acoustic reflector closed by a veil transparent to sound waves, but impermeable to solid and / or liquid particles, to ensure the protection of said microphone on the one hand and, on the other hand, form a natural filter for rejection of the microphone / satellite dish system.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that the means for processing the signal from each microphone at each local terminal include a frequency filter, a comparator of the signal filtered at a threshold value and counting means.
  • the invention also relates to an installation, characterized in that each microphone is chosen to pick up frequencies higher than about 250 Hz, and in that the frequency of the filter is chosen between 1000 and 5000 Hz.
  • the invention also relates to a terminal for the evaluation of a traffic flow of road vehicles comprising a microphone and processing means which comprise n processing channels, r- being an integer greater than or equal to 2, processing n signal frequencies, each processing channel comprising a bandpass filter, the output of which is connected to the input of a comparator, characterized in that the comparators are threshold comparators comparing the level of the signal with a calibration threshold and in that they comprise means for determining, on the basis of the results of the comparisons carried out by all of the comparators, information on the speed of a vehicle traveling in line with the terminal.
  • the subject of the invention is also a terminal, characterized in that the means for determining, on the basis of the result of the comparison carried out by all of the comparators, information on the speed of a vehicle traveling in line with the terminal, have a decoder.
  • the invention also relates to a terminal, characterized in that it further comprises a second microphone disposed at a known distance d from the first microphone, each microphone being connected to processing means for determining the passage of a vehicle in front of one of said microphones connected to means for determine the travel time of the vehicle between the measurement points at the first and second microphones.
  • FIG. 1 is a very schematic plan view of a section of highway equipped with an installation according to the invention
  • - Figure 2 is a very schematic sectional view along line 2-2 of Figure 1;
  • FIG. 3 is a block diagram of a sensor and the organs associated with it in an installation according to the invention; - Figures 4 to 6 are diagrams;
  • FIG. 7 is a block diagram of a terminal according to the invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a first embodiment of a " terminal comprising two sensors
  • FIG. 9 is a block diagram of a second embodiment of a terminal comprising two sensors.
  • a method for evaluating a traffic flow of road vehicles according to the invention and an installation for its implementation are described below, and without any limiting character being attached to this description, as applied to a motorway A, fi ⁇ gure 1, with two carriageways £ - • _ and £ 2 separated by a central reservation tp, each of the carriageways comprising several traffic lanes _ii l 'Zi 2' ⁇ 2 1 '—2 2' etc • • • •
  • the direction of traffic on each carriageway, on which vehicles V move, is shown by the arrow F- j _ for the carriageway £ •• _ and by the arrow F2 for pavement 2-
  • the invention proposes, at each terminal 10 ⁇ _, IO2. etc ..., a plurality of terminals connected to a central computer and distributed along the motorway, of dé ⁇ complete characteristics of said flow facing the ⁇ said terminal, these features being obtained from sound waves linked to the passage of each vehicle V in front of a terminal 10 and which have their origin, in particular, in the noises of the engine, the exhaust and that of the rolling of tires on the road.
  • the invention proposes, at each terminal 10, to capture the sound waves relating to a direction of circulation F ⁇ or F 2 , using a mi ⁇ crophone 11 chosen to be sensitive to the average fre ⁇ quences only, so that its price can be reduced and, consequently, the terminals 10 can be placed along the A motorway at a short distance from each other, for example about a hundred meters from interval.
  • the terminals 10 are formed by masts or pylons 12 arranged on the central reservation tp of the highway, each mast or pylon 12 carrying at its summit a microphone ll - * _ associated with the roadway £ - • _ and a microphone 11 2 associated with the roadway £ 2-
  • Each terminal 10 includes a current supply 13, means 14 (which will be explained below) for processing the signals from microphones and means 15 for transmitting said signals to the central station PC, for example using cables as shown diagrammatically by the dashed lines 20 --_, 20 2. • • • etc, 20 n _ 1 , 20 n , or by radio, ... etc.
  • each microphone 11 is placed in the focus of a ca ⁇ parabolic acoustic reflector pot 21 closed by a veil 22 transparent to sound waves, but impermeable to solid and / or liquid particles such as dust, rain and / or snow which could affect the performance of the sensor.
  • the parabolic hood 21 forms with the microphone placed at its focal point a system behaving like a very direct natural rejection filter for sound frequencies above 250 Hz, that is to say precisely the domain of medium frequency for which the microphone 11 has been chosen.
  • the assembly formed by the microphone 11 and the parabolic reflector 21 allows, thanks to its directivity, to precisely choose the measurement area.
  • the invention proposes, in addition, to first filter the signal from the sensor 11 and then to process this signal by comparison with a sound at a threshold level to determine whether the ⁇ vehicles whose passage was recorded at time t. at the right of a terminal i_ was traveling at high or low speed.
  • the signal from the microphone 11 is as shown schematically at 30 in Figure 3, tan ⁇ say it is as shown in 30--. on the same figure in the second case.
  • the maximum level difference of the two triangular signals makes it possible to discriminate, using a threshold comparator 32, the triangular signal 42, FIG. 6, corresponding to a passage of a vehicle at high speed and the signal 43 corresponding to a vehicle cir ⁇ culant idling.
  • the output 33 of the comparator 32 therefore translates, by an appropriate choice of the threshold value _s, either the passage of one or more high-speed vehicles, as shown schematically in gv, or the passage of a vehicle traveling at slowed down, as shown schematically in r.
  • the electronic processing of the received signal is thus very simple and, consequently, inexpensive.
  • FIG. 7 An example of means for spectral analysis of the signal from the sensor 11 is illustrated in FIG. 7.
  • This signal passes through a filter 30 which is advantageously adjustable during calibration, for example a high-pass filter (as illustrated) or a filter bandpass selecting the frequency range to analyze.
  • the output of the filter 30 is connected to the inputs of n narrow bandpass filters 311 to 31n centered on the n frequencies at which the amplitude of the signal compares with a threshold, n being a positive number, for example between 1 and 3 , preferably equal to 2, 3, 4 or 5.
  • the number n of processing channels of the processing means 14 is chosen as a function of the difficulty of identifying, by its acoustic spectrum, a vehicle traveling at idle or at high speed , this difficulty being able to come as well from the variation of the climatic conditions (rain, snow ...), from the variety of types of vehicles likely to circulate in line with the sensor as from the ambient noise.
  • the outputs of filters 311 to 3In are connected, respectively, to the inputs of threshold comparators 321 to 32n, the outputs of which are connected to the input of a decoder 16.
  • a first output of decoder 16 is connected to the input of a first counter 17 ensuring the counting of vehicles traveling at high speed while a second output u decoder 16 is connected to the input of a second counter 18 ensuring the counting of vehicles traveling at idle speed.
  • the outputs of the counters 17 and 18 are connected to the " transmission means 15.
  • the transmission means 15 comprise means 19 for resetting the counters 17 and 18.
  • a range of the acoustic spectrum selected by filter 30 is transmitted to filter 311 to 31n for selection of narrower frequency ranges.
  • the amplitude of the signal from the sensor 11 is compared with a predetermined threshold.
  • the threshold comparators having received a signal of amplitude greater than the corresponding threshold send a signal to the decoder 16.
  • the decoder 16 comprises for example a permanent memory, for example of programmable type (PROM in English terminology), a programmable erasable memory (EPROM in Anglo Saxon terminology) or an electrically erasable programmable memory (EEPROM in Anglo Saxon terminology) whose address bus is connected to the wires coming from threshold comparators 321 to 32n.
  • a zero value For example, at address 0 corresponding to a zero signal delivered by all of the threshold comparators 321 to 32n is stored a zero value.
  • the data corresponding to a vehicle traveling at high speed is equal to "10" while the information corresponding to the circulation of a vehicle at idle is equal to "01".
  • the wire of the least significant bit (LSB in English terminology) of the data bus of the decoder 16 is connected to the counter 18 ensuring the counting of vehicle traveling at idle while the wire corresponding to the weight immediately higher on the data bus of the decoder 16 is connected to the counter 17 ensuring the counting of vehicles traveling at high speed.
  • the presence of a "01" on the data bus of the decoder 16 ensures the increment of the counter 18 by one unit while the emission of a "10" on the data bus of the decoder 16 ensures the incrementation of a unit of the counter 17. It is understood that means not shown are provided for resetting the data bus of the decoder 16 after the passage of the vehicle to allow 1'incr mitation counters when successive multiple vehicles circulating passages at the same vi ⁇ tesse.
  • the decoder 16 works in positive logic, it is understood, that the use of the decoder 16 working in negative logic does not depart from the scope of the present invention.
  • the transmission means 15 Periodically, or on command from the PC, the transmission means 15 transmit the values contained in the counters 17 and 18 then, via means 19, ensure the resetting of these counters.
  • the invention is not limited to the use of two counters but can, on the contrary, be applied to a greater number of counters, less than or equal to 2 n -1, making it possible to distinguish various vehicle speeds or various types of vehicles, such as making it possible to distinguish a heavy goods vehicle traveling at high speed from a passenger car traveling at idle.
  • This calibration may consist of the data stored in the memory of the decoder 16, the buses of which are advantageously accessible for the purpose of programming the memory and / or in adjusting the threshold value of the threshold comparators 321 to 32n.
  • This calibration can be carried out by a technician, individually for each sensor 11, or, advantageously during installation, a module chosen is connected from a plurality of pre-calibrated modules corresponding for example to various states of pavement surface to be monitored, including calibrated modules for concrete and other calibrated modules for asphalt. Finer calibrations corresponding for example to the various states of degradation of the roadway can be adopted. For example, an additional treatment channel can be added working at a frequency particularly sensitive to the wet or dry state of the roadway.
  • the criteria for detecting vehicle passages are modified, depending on whether a dry or wet road surface has been detected, which modifies the acoustic spectra of vehicles passing both at idle and at high speed.
  • the decoder 16 can, on the other hand, be connected by a link 34 to a humidity detector indicating that the roadway is wet, which must modify the conclusions to be drawn from the spectral analysis carried out.
  • the link 34 modifies the address inside the decoder 16, which causes the selection of values corresponding to a dry pavement or a wet pavement, as the case may be.
  • FIG. 8 An example of such a device is illustrated in FIG. 8 and comprises two sensors 11, each connected via a bandpass filter 30 to a threshold comparator 32.
  • the output of the first comparator to threshold 32 is connected to a first input of a time counter 35 ensuring the initialization of this counter and the start of counting.
  • the second threshold comparator 32 is connected to a second input of the time counter 35 which stops counting.
  • the counter 35 receives the signals from a clock 36 and transmits the count value to a calculation device 37.
  • the signal applied to the first threshold comparator 32 exceeds a threshold and triggers the countdown of time by the counter 35.
  • the second threshold comparator 32 stops the countdown of time by the counter 35 and causes the transmission of the value of the elapsed time to the calculation device 37.
  • the calculation device 37 determines the speed v of vehicle circulation . This speed makes it possible either to increment a counter of vehicles traveling at said speed, or is transmitted by transmission means 15 (not shown).
  • the delays in transmitting electromagnetic signals in the wires are negligible compared to the required precision, and that insofar as the two sensors 11 are at the same distance from the vehicle whose speed is to be measured , it is not necessary to compensate for the propagation time of the acoustic waves.
  • the device of FIG. 8 is entirely satisfactory for sensors 11 which are sufficiently close together so that the probability of one vehicle passing by another had the presence of a vehicle in the space separating the two sensors 11 coupled between the moment where a vehicle passes in front of the first sensor 11 and the moment when it passes in front of the second sensor, is weak.
  • the device of FIG. 9 comprises first processing means 141 connected to the first sensor 11 of the couple of micro-coupled and second processing means 142 connected to the second sensor 11 of the couple of micro-coupled.
  • the processing means 141 as well as the processing means 142 are similar to the processing means 14 of FIG. 7.
  • the processing means 141 and 142 have only two processing channels working at two different frequencies, being of course, the use of a number of channels n greater does not depart from the scope of the present invention.
  • the outputs of the decoder 16 of the processing means 141 are connected to first time counting initialization inputs of a plurality of counters 35 controlled by a clock 36.
  • the analog outputs of the decoder 16 of the processing means 142 are connected to the second counting stop inputs of the same counters 35.
  • the output of each of the counters 35 is connected to the input of a calculation device 37 similar to the device 37 in FIG. 8.
  • the decoders 16 correspond to a combination of the input signals with a binary word of which at most one bit is equal to 1.
  • the word "000" n is not transmitted, the word "100” is transmitted to the first time counter 35, the word “010” is transmitted to the second time counter 35 and the word "001" is transmitted to the third counter 35.
  • This is for example achieved by connecting the data bus connection of the most significant decoders 16 (MSB in English terminology) to the input of the first counter 35, of medium weight to the input of the second counter 35 and of least significant to the input from the third time counter 35.
  • the processing means 141 make it correspond an acoustic signature and trigger the counting of one of the time counters 35.
  • the processing means 142 for which the vehicle has the same acoustic signature will cause the stop of the time countdown by the aforementioned counter 35.
  • the value of the counter 35 corresponding to the time necessary for the vehicle to travel the distance separating the crossing points to the right of the two sensors 11 is transmitted to the calculation means 37 which determines the speed of the vehicle. This speed is either transmitted to the PC or entered in a counter, not shown, corresponding to the vehicle passing through a speed range.
  • the counter 35 will not be sensitive to the signals coming from the decoder 16 of the processing means 141 until the counting caused by a signal coming from the decoder 16 of the processing means 142. is stopped.
  • the close passage of two vehicles having the same acoustic signature causes the speed of the first to be measured without being disturbed by the presence of the second vehicle.
  • this invalidation of the inputs of the decoder 16 of the processing means 141 is limited in time, for example by the maximum counting value of the counters 35. This value is, for example, equal to the longest travel time between the crossing point to the right of the first and second sensors 11 that we want to be able to measure.
  • the transmission to the central station PC, of the content of the counters and with a signal or identification code from the terminal 10 d _, makes it possible to know at each instant £ at said central station the instantaneous characteristics of the traffic over the entire length of the axis road and / or motorway under surveillance.
  • Mathematical processing of said central station by an expert system of the information collected relating to the same local terminal 10 d _ at times, t + 1, £ + 2, ..., on the one hand and, on the other hand , information collected at the same instant £ at all the terminals of the network, makes it possible to evaluate the traffic flow in a place and at a given instant on the one hand, but also to predict the evolution of traffic in space and time, in order to take the measures necessary for the smooth flow of said traffic or, if necessary, to intervene in the event of an incident or accident.
  • the expert system is produced for example using a commercially available expert system generator, in particular GENESIA version I or II developed by ELECTRICITE DE FRANCE or ART developed by Inference
  • the rule base of the expert system comprises, on the one hand, the rules concerning the determination of the situation at a given instant according to the information collected by the various terminals of the system and, on the other hand, rules of forecast of traffic development and proposal of measures to be taken to improve traffic conditions, possibly based on imperatives or priorities communicated by the operator at his console.
  • Determining the situation first involves a step of eliminating information that is inconsistent with the rest of the information collected. If, for example, on a section of motorway with no entry or exit, and if a terminal located in the middle of a plurality of terminals indicates fluid traffic while the terminals placed upstream and downstream indicate congestion or idling, it is likely that this terminal provides false information. Inconsistent information, assumed to be false, is eliminated by the expert system. Possibly, if the false information persists, a request maintenance service intervention on said terminal is issued by the expert system.
  • the base of the rules includes rules reflecting the classic knowledge of the expert in automobile traffic, for example of the type:
  • the fact base of the expert system includes a complete map of all available roads and traffic lanes and the arrangement of terminals 10 on these lanes.
  • the expert system implemented at the central station can be "educated” as traffic situations encountered and stored on the one hand, as well as from visual observations recorded by conventional optical means for a given traffic flow, on the other hand.
  • the expert system can take into account meteorological conditions or weather forecasts, for example to avoid shedding vehicles to a floodplain in the event of heavy precipitation.
  • the expert system can also be organized to process either instantaneous flow information, as described above, or, alternatively, information corresponding in some of the terminals 10 j _ to average values of the observed flow, the terminals corresponding, or all the terminals, then being equipped with a device making it possible to obtain an average value of the information captured for a predetermined duration, for example of the order of 1 to 10 seconds.
  • each of the terminals 10 is also provided with one or more sensor (s) of the environmental characteristics, such as humidity, temperature, etc., making it possible to adapt the detection criteria to the different corresponding states. of the roadway.
  • sensor of the environmental characteristics, such as humidity, temperature, etc.
  • the masts or pylons 12 advantageously made of plastic, had a height of approximately 1.50 m and were placed along the highway at a distance of around a hundred meters from each other.

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Abstract

L'invention se rapporte principalement à un procédé, à une installation pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers, ainsi qu'à une borne susceptible d'être mise en oeuvre par ledit procédé ou ladite installation. Selon l'invention, un procédé d'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers suivant lequel on détermine à une borne (10) les caractéristiques dudit flux au droit de ladite borne en détectant à l'aide d'un seul détecteur de type microphone (11) associé à une direction de circulation les ondes sonores liées au passage des véhicules (V) devant la borne, et en comparant la sortie dudit détecteur à un niveau de seuil d'étalonnage pour fournir une information sur le flux des véhicules (V) passant au droit de ladite borne (10i) à un instant donné (t), est caractérisé en ce que l'on met en oeuvre une multiplicité de bornes réparties le long d'un axe routier et/ou autoroutier à surveiller avec un seul détecteur travaillant en moyenne fréquence associé à une direction de circulation quel que soit le nombre de voies (v) de cette direction et en ce que la sortie du détecteur est filtrée avant la comparaison du signal avec le seuil.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION D'EVALUATION D'UN FLUX DE CIRCULATION
DE VEHICULES ROUTIERS
L'invention se rapporte principalement à un procédé, à une installation pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers, ainsi qu'a une borne susceptible d'être mise en oeuvre par ledit procédé ou ladite installation.
Pour contrôler et réguler le trafic de circu¬ lation routière et/ou autoroutière, aussi bien en zones périurbaines qu'en rase-campagne, il importe de pouvoir disposer, à un poste central, des caractéristiques du flux de circulation existant à tout instant sur une lon¬ gueur aussi grande que possible d'axe routier et/ou auto¬ routier. Compte-tenu de l'importance qui s'attache à cette connaissance du trafic, tant pour détecter des ac¬ cidents ou les prévenir, que pour faciliter les condi- tiens de circulation des usagers, de nombreux systèmes ont déjà été proposés pour tenter de résoudre le problème posé par la collecte d'informations le long d'un axe rou¬ tier à surveiller et la transmission desdites informa¬ tions en temps réel à un poste central à partir duquel peuvent être prises des mesures d'intervention et/ou de prévention. Aucun, cependant, ne donne actuellement sa¬ tisfaction et cela principalement en raison des coûts élevés d'installation, d'exploitation et de maintenance qu'impliquent les systèmes connus, dans la mesure où ils font application de détecteurs à boucle d'induction
(comme dans DE-3 100 724) ou à des moyens de mesure du champ magnétique terrestre, (comme dans DE-3 521 655) ou à des moyens optiques de détection infra-rouge (comme dans EP-A-0 024 010) . Pour réduire ces coûts, notamment ceux entraînés par l'ouverture et l'entretien des chaus¬ sées en ce qui concerne la pose de boucles d'induction ou de détecteurs du champ magnétique terrestre, on a récem¬ ment suggéré, dans EP-A-0 357 893, de mesurer un flux de circulation de véhicules en zone urbaine ou se déplaçant sur autoroute, à l'aide de deux capteurs distincts, dont l'un est sensible aux ondes sonores émises par un véhi¬ cule en mouvement et dont l'autre peut être sensible au champ magnétique, les signaux détectés par les deux cap¬ teurs étant, après traitement, transmis à un poste d'observation central. Le procédé et l'installation selon le document qui vient d'être cité, s'ils permettent de s'affranchir de certains des inconvénients des disposi¬ tifs plus anciens, nécessitent en chacune des bornes ou balises réparties le long des voies de circulation à sur¬ veiller au moins deux capteurs et une unité de corréla¬ tion des signaux délivrés par lesdits capteurs, de sorte que le coût de réalisation et d'entretien d'une installa¬ tion selon cette demande de brevet sur des axes routiers et/ou autoroutiers de grande longueur constitue un obs¬ tacle dirimant à l'exploitation du procédé en dehors des agglomérations urbaines. C'est, par conséquent, un but général de
1'invention de fournir un procédé et une installation d'évaluation d'un flux de circulation de véhicules rou¬ tiers qui pallient les inconvénients des procédés et sys¬ tèmes connus. C'est, à cet égard, un but de l'invention, de fournir un procédé et une installation dans lesquels les coûts de réalisation et d'entretien de chaque poste local de détection du trafic soient suffisamment faibles pour permettre l'implantation d'un grand nombre de tels postes le long de l'axe routier et/ou autoroutier à équiper, et cela sans aboutir à une dépense économiquement non accep¬ table.
C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un procédé et une installation d'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers qui soient aisés à ex¬ ploiter et opératoires en toutes circonstances, en parti¬ culier dans des conditions climatiques difficiles de pluie, vent et/ou neige.
C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un procédé et une installation à la fois simples et sûrs en ce qui concerne le fonctionnement de chaque poste lo¬ cal de détection des caractéristiques du flux de circula- tion à évaluer, mais également en ce qui concerne le traitement des signaux transmis à partir desdits postes locaux à un poste central où ils sont reçus et exploités. Pour l'évaluation du flux de circulation à partir des caractéristiques relevées à chaque borne lo¬ cale, l'invention tire parti du fait que, pour un envi¬ ronnement donné (topographie, revêtement routier, dispo¬ sition relative du microphone par rapport à l'axe auquel il est associé, ..., etc) , la vitesse de passage d'un vé- hicule au droit de la borne peut être aisément discrimi¬ née par le spectre de fréquences sonores capté, filtré puis comparé à un seuil étalon, de sorte qu'il est pos¬ sible de connaître au poste central, et à tout instant t, l'absence ou l'existence d'un trafic en regard d'une borne locale et la vitesse à laquelle celui-ci s'écoule. En traitant mathématiquement les informations relatives à une même borne locale aux instants t_, t_+l, t_+2, ... etc, d'une part et, d'autre part, les informations recueillies à un même instant t_ aux différentes bornes locales, le trafic peut alors être évalué en un lieu et à un instant donné.
Les informations recueillies peuvent également être traitées, au poste central, pour prédire l'évolution du trafic dans l'espace et dans le temps, autorisant ainsi, très rapidement, l'acheminement de secours en cas d'accident ou la prévention de bouchons, etc...
Lorsque, selon l'invention également, on asso¬ cie à chaque borne locale un moyen de comptage, les si¬ gnaux issus desdites bornes contiennent non seulement des informations de vitesse d'écoulement du trafic, mais aussi des informations sur le débit instantané de véhi¬ cules au droit de ladite borne à un instant donné.
Dans un mode d'exploitation du procédé, chaque borne locale peut transmettre complémentairement à une information de débit instantané, une valeur de débit moyen élaborée à partir des observations relevées à la¬ dite borne pendant une durée prédéterminée, ces informa- tions de débit moyen étant exploitées au poste central de façon analogue aux informations de débit instantané.
Cette exploitation, au poste central, des si¬ gnaux recueillis à chaque borne locale est effectuée, de façon particulièrement avantageuse, à l'aide d'un "système expert", lequel garde en mémoire les informa¬ tions correspondant à un type de trafic donné pour per¬ mettre de les comparer à d'autres informations correspon¬ dant à d'autres types de trafic et/ou les corréler avec des informations relevées de visu sur le terrain pour af¬ finer les résultats fournis par le système.
Dans une telle installation, en outre, chaque microphone est placé au foyer d'un capot réflecteur acoustique parabolique fermé par un voile transparent aux ondes sonores, -mais étanche aux particules solides et/ou liquides susceptibles de détériorer les capteurs-, une telle disposition assurant la protection de chaque micro¬ phone, d'une part, mais aussi, d'autre part, par l'effet même de la directivité croissante du système micro- phone/parabole en fonction de la fréquence, un filtre na¬ turel de réjection très directif dès que sont captées des fréquences supérieures à 250 Hz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune des bornes de l'installation est équipée de capteurs d'environnement comme, par exemple, des capteurs d'humidité, de température, etc... permet¬ tant d'adapter les critères de détection à différents états de la chaussée et, ainsi, d'accroître la fiabilité du procédé et de l'installation pour sa mise en oeuvre. L'invention a principalement pour objet un procédé d'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers suivant lequel on détermine à une borne les caractéristiques dudit flux au droit de ladite borne en détectant à l'aide d'un seul détecteur de type microphone associé à une direction de circulation les ondes sonores liées au passage des véhicules devant la borne, et en comparant la sortie dudit détecteur à un niveau de seuil d'étalonnage pour fournir une information sur le flux des véhicules passant au droit de ladite borne à un instant donné, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre une multiplicité de bornes réparties le long d'un axe routier et/ou autoroutier à surveiller avec un seul détecteur travaillant en moyenne fréquence associé à une direction de circulation quel que soit le nombre de voies de cette direction et en ce que la sortie du détecteur est filtrée avant la comparaison du signal avec le seuil.
L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que chaque borne émet un signal de passage des véhicules à grande vitesse pour un signal filtré d'amplitude supérieure au seuil et un signal de passage des véhicules au ralenti pour un signal filtré d'amplitude inférieure au seuil.
L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que chaque microphone est prévu pour capter des fréquences supérieures à environ 250 Hz et en ce que la fréquence du filtre est choisie entre 1000 et 5000 Hz.
L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que l'on détermine à chaque borne une information de débit instantané du flux de circulation. L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que l'on détermine à chaque borne une valeur de débit moyen du flux de circulation à évaluer.
L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que les signaux recueillis à chaque borne sont acheminés à un poste central où ils sont traités à l'aide d'un "système expert" organisé pour traiter des informations relatives à une même borne à des instants d'une part et, d'autre part, des informations recueillies à un même instant aux différentes bornes locales afin d'évaluer le trafic en un lieu et à un instant donné, de même que pour prédire l'évolution dudit trafic dans l'espace et dans le temps. L'invention a également pour objet un procédé, caractérisé en ce que le "système expert" a en mémoire les informations d'un type de trafic donné pour permettre de les comparer à d'autres informations correspondant à d'autres types de trafic et les corréler, le cas échéant, avec des informations relevées de visu sur le terrain.
L'invention a également pour objet une installation pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers comprenant une borne qui comprend : . un capteur du type microphonique associé à une direction de circulation et sensible au spectre sonore lié au passage des véhicules au droit de ladite borne ;
. une alimentation en courant ; . un comparateur du signal à une valeur de seuil ; caractérisée en ce qu'elle comprend une multiplicité de telles bornes locales reliées à un poste central et réparties le long d'une route ou autoroute à surveiller, que chaque direction peut comporter une ou plusieurs voies, que chaque capteur est connecté à au moins un filtre du signal issu du capteur délivrant au comparateur un signal dont le spectre de fréquence correspond aux moyennes fréquences du spectre sonore et en ce que chaque borne comprend en outre :
. des moyens de comptage des signaux captés ; des moyens de transmission à un poste central d'un code d'identification de la borne et des informations issues du comparateur ainsi que des moyens de comptage; et audit poste central, des moyens de traitement de l'ensemble des informations reçues à partir desdites bornes locales pour fournir une évaluation du flux de circulation à un instant donné de même que pour prédire la variation, dans le temps et dans l'espace, dudit flux.
L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que le filtre laisse passer une fréquence du spectre sonore pour laquelle l'amplitude du signal est nettement supérieure pour les véhicules passant à grande vitesse que pour les véhicules passant au ralenti et en ce que les moyens de transmission émettent un signal de passage des véhicules à grande vitesse pour un signal filtré d'amplitude supérieure à un seuil et un signal de passage des véhicules au ralenti pour un signal filtré d'amplitude inférieure audit seuil.
L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, à certaines ou toutes les bornes, un dispositif permettant d'obtenir une valeur moyenne des informations captées pendant une durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de 1 à 10 secondes.
L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que certaines ou toutes les bornes sont munies d'un ou de capteur(s) des caractéristiques d'environnement, comme l'humidité, la température, etc... permettant d'adapter les critères de détection aux différents états correspondants de la chaussée.
L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que les microphones d'une borne locale associés aux deux directions de circulation sont portés par un même mât ou pylône implanté sur le terre-plein central séparant les deux chaussées de circulation. L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que chaque microphone est placé au foyer d'un capot formant un réflecteur acoustique parabolique fermé par un voile transparent aux ondes sonores, mais étanche aux particules solides et/ou liquides, pour assurer la protection dudit microphone d'une part et, d'autre part, former un filtre naturel de réjection du système microphone/parabole. L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que les moyens de traitement du signal issu de chaque microphone à chaque borne locale comprennent un filtre de fréquence, un comparateur du signal filtré à une valeur de seuil et des moyens de comptage.
L'invention a également pour objet une installation, caractérisée en ce que chaque microphone est choisi pour capter des fréquences supérieures à environ 250 Hz, et en ce que la fréquence du filtre est choisie entre 1000 et 5000 Hz.
L'invention a également pour objet une borne pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers comportant un microphone et des moyens de traitement qui comprennent n voies de traitement, r- étant un entier supérieur ou égal à 2, traitant n fréquences du signal, chaque voie de traitement comprenant un filtre passe-bande dont la sortie est connectée à l'entrée d'un comparateur, caractérisée en ce que les comparateurs sont des comparateurs à seuil comparant le niveau du signal à un seuil d'étalonnage et en ce qu'ils comportent des moyens pour déterminer, à partir du résultat des comparaisons effectuées par l'ensemble des comparateurs, une information sur la vitesse d'un véhicule circulant au droit de la borne.
L'invention a également pour objet une borne, caractérisée en ce que les moyens pour déterminer, à partir du résultat de la comparaison effectuée par l'ensemble des comparateurs, une information sur la vitesse d'un véhicule circulant au droit de la borne, comportent un décodeur.
L'invention a également pour objet une borne, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un second microphone disposé à une distance d connue du premier microphone, chaque microphone étant connecté à des moyens de traitement pour déterminer le passage d'un véhicule au droit d'un desdits microphones connecté à des moyens pour déterminer le temps de parcours du véhicule entre les points de mesure au droit du premier et du second microphones.
L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue très schématique, en plan d'un tronçon d'autoroute équipé d'une installation selon 1'invention ; - la figure 2 est une vue très schématique en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 ;
- la figure 3 est un schéma synoptique d'un capteur et des organes qui lui sont associés dans une installation selon l'invention ; - les figures 4 à 6 sont des schémas ;
- la figure 7 est un schéma synoptique d'une borne selon 1'invention ;
- la figure 8 est un schéma synoptique d'un premier exemple de réalisation d'une "borne comportant deux capteurs ;
- la figure 9 est un schéma synoptique d'un second exemple de réalisation d'une borne comportant deux capteurs.
Un procédé d'évaluation d'un flux de circula- tion de véhicules routiers selon l'invention et une ins¬ tallation pour sa mise en oeuvre sont décrits ci-après, et sans qu'aucun caractère limitatif ne soit attaché à cette description, comme appliqués à une autoroute A, fi¬ gure 1, à deux chaussées de circulation £-•_ et £2 séparées par un terre-plein central tp, chacune des chaussées com¬ portant plusieurs voies de circulation _ii l' Zi 2' ∑2 1 ' —2 2 ' etc • • • La direction de circulation sur chacune des chaussées, sur lesquelles se déplacent des véhicules V, est montrée par la flèche F-j_ pour la chaussée £••_ et par la flèche F2 pour la chaussée 2-
Pour évaluer le flux de circulation desdits véhicules l'invention propose, en chaque borne 10ι_, IO2. etc... , d'une multiplicité de bornes reliées à un poste central PC et réparties le long de l'autoroute A, de dé¬ terminer les caractéristiques dudit flux en regard de la¬ dite borne, ces caractéristiques étant obtenues à partir des ondes sonores liées au passage de chaque véhicule V devant une borne 10 et qui ont leur origine, notamment, dans les bruits du moteur, de l'échappement et celui du roulement des pneus sur la chaussée.
De façon plus précise l'invention propose, à chaque borne 10, de capter les ondes sonores relatives à une direction de circulation F^ ou F2, à l'aide d'un mi¬ crophone 11 choisi pour être sensible aux moyennes fré¬ quences seulement, de sorte que son prix peut être réduit et que, par voie de conséquence, les bornes 10 peuvent être disposées le long de l'autoroute A à faible distance les unes des autres, par exemple à environ une centaine de mètres d'intervalle.
Dans la réalisation montrée schématiquement sur les figures 1 et 2, les bornes 10 sont ménagées par des mâts ou pylônes 12 disposés sur le terre-plein cen¬ tral tp de l'autoroute, chaque mât ou pylône 12 portant à son sommet un microphone ll-*_ associé à la chaussée £-•_ et un microphone 112 associé à la chaussée £2- Chaque borne 10 comprend une alimentation en courant 13, des moyens 14 (qui seront explicités ci-après) de traitement des si¬ gnaux issus des microphones et des moyens 15 de transmis¬ sion desdits signaux au poste central PC, par exemple à l'aide de câbles comme montré schématiquement par les lignes en traits mixtes 20--_, 202. • • • etc, 20n_1, 20n, ou par radio, ... etc.
Dans la forme de réalisation décrite et repré¬ sentée, chaque microphone 11 est placé au foyer d'un ca¬ pot réflecteur acoustique parabolique 21 fermé par un voile 22 transparent aux ondes sonores, mais étanche aux particules solides et/ou liquides comme de la poussière, de la pluie et/ou de la neige qui pourraient perturber les performances du capteur. Outre son rôle de protec- tion, le capot parabolique 21 forme avec le microphone placé à son foyer un système se comportant comme un filtre naturel de réjection très directif pour des fré¬ quences sonores supérieures à 250 Hz, c'est-à-dire préci- sèment le domaine de moyenne fréquence pour lequel le microphone 11 a été choisi. L'ensemble formé par le microphone 11 et le réflecteur parabolique 21 permet, grâce à sa directivité, de choisir avec précision la zone de mesure. Etant donné que, toute chose étant égale par ailleurs, le spectre de fréquence sonore recueilli au passage d'un véhicule roulant à grande vitesse (courbe 40 de la figure 4) est relativement très différent du spectre de fréquence d'un véhicule circulant au ralenti (courbe 41 de la même figure) l'invention propose, com¬ plémentairement, de d'abord filtrer le signal issu du capteur 11 et de traiter ensuite ce signal par comparai¬ son à un niveau de seuil pour déterminer si le ou les vé¬ hicules dont le passage a été enregistré à l'instant t. au droit d'une borne i_ circulait à grande ou petite vitesse. Dans le premier cas, le signal issu du microphone 11 est comme montré schématiquement en 30a sur la figure 3, tan¬ dis qu'il est comme montré en 30--. sur la même figure dans le second cas. Si, à la sortie du filtre 31, un tel si- gnal est transformé en un signal triangulaire, comme mon¬ tré sur la figure 5 où l'axe des abscisses est représen¬ tatif du logarithme des fréquences et l'axe des ordonnées de l'amplitude en dB, la différence de niveau maximum des deux signaux triangulaires permet de discriminer à l'aide d'un comparateur de seuil 32 le signal triangulaire 42, figure 6, correspondant à un passage de véhicule à grande vitesse et le signal 43 correspondant à un véhicule cir¬ culant au ralenti. La sortie 33 du comparateur 32 traduit par conséquent, par un choix approprié de la valeur de seuil _s, soit le passage d'un ou de véhicules à grande vitesse, comme schématisé en gv, soit le passage d'un vé¬ hicule circulant au ralenti, comme schématisé en r. Le traitement électronique du signal capté est ainsi d'une grande simplicité et, par suite, peu onéreux.
Un exemple de moyens d'analyse spectrale du signal issu du capteur 11 est illustré sur la figure 7. Ce signal passe par un filtre 30 avantageusement réglable lors de l'étalonnage, par exemple un filtre passe-haut (comme illustré) ou un filtre passe-bande sélectionnant la plage de fréquences à analyser. La sortie du filtre 30 est connectée aux entrées de n filtres passe-bandes étroits 311 à 31n centrés sur les n fréquences auxquelles en veut comparer l'amplitude du signal à un seuil, n étant un nombre positif, par exemple compris entre 1 et 3, de préférence égal à 2, 3, 4 ou 5. Le nombre n de voies de traitement des moyens de traitement 14 est choisi en fonction de la difficulté d'identification par son spectre acoustique d'un véhicule circulant au ralenti ou à grande vitesse, cette difficulté pouvant provenir aussi bien de la variation des conditions climatiques (pluie, neige...), de la variété de types de véhicules susceptibles de circuler au droit du capteur que du bruit ambiant. Les sorties des filtres 311 à 3In sont connectées, respectivement, aux entrées des comparateurs à seuil 321 à 32n dont les sorties sont connectées à l'entrée d'un décodeur 16. Une première sortie du décodeur 16 est reliée à l'entrée d'un premier compteur 17 assurant le décompte des véhicules circulant à grande vitesse tandis qu'une seconde sortie u décodeur 16 est reliée à l'entrée d'un second compteur 18 assurant le décompte des véhicules circulant au ralenti. Les sorties des compteurs 17 et 18 sont reliées aux moyens de "transmission 15. Les moyens de transmission 15 comportent des moyens 19 de remise à zéro des compteurs 17 et 18.
En l'absence de véhicule au droit du capteur 11, tous les comparateurs à seuil 321 à 32n délivrent au décodeur 16 un signal nui.
Lors du passage d'un ou de plusieurs véhicules au droit du capteur 11, une plage du spectre acoustique sélectionnée par le filtre 30 est transmise au filtre 311 à 31n de sélection de plages de fréquences plus étroites. Dans chaque plage de fréquences, l'amplitude du signal issue du capteur 11 est comparée à un seuil prédéterminé. Les comparateurs à seuil ayant reçu un signal d'amplitude supérieure au seuil correspondant envoient un signal au décodeur 16. Le décodeur 16 comporte par exemple une mémoire permanente, par exemple de type programmable (PROM en terminologie anglo-saxonne) , une mémoire programmable effaçable (EPROM en terminologie anglo saxonne) ou une mémoire programmable effaçable élec¬ triquement (EEPROM en terminologie anglo saxonne) dont le bus d'adresse est connecté aux fils provenant des comparateurs à seuil 321 à 32n. Par exemple, à l'adresse 0 correspondant à un signal nul délivré par l'ensemble des comparateurs à seuil 321 à 32n est stockée une valeur nulle. Aux 2n-l autres valeurs d'adresse sont stockées les données correspondant à un véhicule circulant à grande vitesse ou à un véhicule circulant au ralenti. Par exemple, l'information correspondant à un véhicule circu¬ lant à grande vitesse est égale à "10" tandis que l'information correspondant à la circulation d'un véhi¬ cule au ralenti est égale à "01". Dans un tel cas, le fil du bit du poids le plus faible (LSB en terminologie anglo-saxonne) du bus de données du décodeur 16 est relié au compteur 18 assurant le décompte de véhicule circulant au ralenti tandis que le fil correspondant au poids immédiatement supérieur sur le bus de données du décodeur 16 est connecté au compteur 17 assurant le décompte de véhicules circulant à grande vitesse. Ainsi, la présence d'un "01" sur le bus de données du décodeur 16 assure l'incrémentation du compteur 18 d'une unité tandis que l'émission d'un "10" sur le bus de données du décodeur 16 assure l'incrémentation d'une unité du compteur 17. Il est bien entendu que des moyens non illustrés sont prévus pour la remise à zéro du bus de données du décodeur 16 après le passage du véhicule pour permettre 1'incrémentation des compteurs lors de passages successifs de plusieurs véhicules circulant à la même vi¬ tesse.
Bien que, dans cet exemple, le décodeur 16 travaille en logique positive, il est bien entendu, que l'utilisation du décodeur 16 travaillant en logique négative ne sort pas du cadre de la présente invention.
Périodiquement, ou sur commande du PC, les moyens de transmission 15 transmettent les valeurs contenues dans les compteurs 17 et 18 puis, par l'intermédiaire de moyens 19, assurent la remise à zéro de ces compteurs.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de deux compteurs mais peut, au contraire, s'appliquer à un nombre de compteurs plus grand, inférieur ou égal à 2n-1, permettant de distinguer diverses vitesses de véhicules ou divers types de véhi¬ cules, comme par exemple permettant de distinguer un poids lourd circulant à grande vitesse d'une voiture de tourisme circulant au ralenti.
Le taux de fausse détection du dispositif se¬ lon la présente invention, peut être sensiblement réduit par un étalonnage adéquat. Cet étalonnage peut consister dans les données stockées dans la mémoire du décodeur 16 dont les bus sont avantageusement accessibles en vue de la programmation de la mémoire et/ou dans le réglage de la valeur du seuil des comparateurs à seuil 321 à 32n. Cet étalonnage peut être effectué par un technicien, in¬ dividuellement pour chaque capteur 11, ou, avantageuse- ment lors de l'installation, l'on connecte un module choisi dans une pluralité de modules pré-étalonnés correspondant par exemple à divers états de surface de la chaussée à surveiller, notamment des modules étalonnés pour du béton et d'autres modules étalonnés pour de l'asphalte. Des étalonnages plus fins correspondant par exemple aux divers états de dégradation de la chaussée peuvent être adoptés. Par exemple, une voie de traitement supplémentaire peut être ajoutée travaillant à une fréquence particulièrement sensible à l'état mouillé ou sec de la chaussée. L'on modifie les critères de détection de passages de véhicules (les valeurs des seuils), selon qu'une chaussée sèche ou mouillée ait été détectée, ce qui modifie les spectres acoustiques des véhicules passant aussi bien au ralenti qu'à grande vitesse. Le décodeur 16 peut, d'autre part, être relié par une liaison 34 à un détecteur d'humidité indiquant que la chaussée est mouillée, ce qui doit modifier les conclusions à tirer de l'analyse spectrale effectuée. La liaison 34 modifie l'adresse à l'intérieur du décodeur 16, ce qui provoque la sélection de valeurs correspondant à une chaussée sèche ou à une chaussée mouillée, selon le cas.
Il peut s'avérer avantageux de déterminer la vitesse de passages de véhicules en utilisant au moins deux capteurs 11 placés à une faible distance, par exemple égale à quelques dizaines de mètres le long de la chaussée de circulation. Dans la mesure où l'on connaît la distance d entre les deux microphones 11 et où l'on mesure le temps t_ nécessaire aux véhicules pour parcourir cette distance, il est aisé de déterminer la vitesse de circulation de ces véhicules. Un exemple d'un tel dispo¬ sitif est illustré sur la figure 8 et comporte deux cap¬ teurs 11, chacun connecté par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 30 à un comparateur à seuil 32. La sortie du premier comparateur à seuil 32 est connectée à une pre¬ mière entrée d'un compteur de temps 35 assurant l'initialisation de ce compteur et le démarrage du comptage. Le second comparateur de seuil 32 est relié à une seconde entrée du compteur de temps 35 assurant l'arrêt du comptage. Le compteur 35 reçoit les signaux d'une horloge 36 et transmet la valeur de comptage à un dispositif de calcul 37. Lorsqu'un véhicule est détecté par un premier capteur 11, le signal appliqué au premier comparateur à seuil 32 dépasse un seuil et déclenche le décompte de temps par le compteur 35. Lorsque le véhicule passe au droit du second capteur 11, le second comparateur à seuil 32 arrête le décompte de temps par le compteur 35 et provoque la transmission de la valeur de la durée écoulée au dispositif de calcul 37. En divisant la distance d séparant les capteurs 11 par le temps de parcours, le dispositif de calcul 37 détermine la vitesse v de circulation du véhicule. Cette vitesse permet, soit d'incrémenter un compteur de véhicules circulant à ladite vitesse, soit est transmise par des moyens de transmission 15 (non représentés) . Il est à noter que les délais de transmission des signaux électromagnétiques dans les fils sont négligeables par rapport à la préci¬ sion demandée, et que dans la mesure où les deux capteurs 11 se trouvent à la même distance du véhicule dont on veut mesurer la vitesse, il n'est pas nécessaire d'effectuer des compensations du temps de propagation des ondes acoustiques.
Le dispositif de la figure 8 donne entièrement satisfaction pour des capteurs 11 suffisamment rapprochés pour que la probabilité d'un dépassement d'un véhicule par un autre eu la présence d'un véhicule dans l'espace séparant les deux capteurs 11 accouplés entre le moment où un véhicule passe au droit du premier capteur 11 et le moment où il passe devant le second capteur, soit faible. Toutefois, il est possible, comme illustré sur la figure 3 d'effectuer une analyse sommaire de la signature acoustique, des véhicules passant au droit des deux capteurs 11. Ainsi, il est possible d'identifier les véhicules passant au droit du premier capteur 11 et du second capteur 11 et de calculer la vitesse uniquement en tenant compte du temps de trajet de ces véhicules entre des points de passages au droit des deux capteurs 11, ce qui permet de réduire sensiblement l'erreur de l'estimation de la vitesse pouvant survenir lors du dépassement d'un véhicule par un autre entre les deux capteurs 11 ou lorsque, dans un flux de véhicules dense, un véhicule se trouve entre les capteurs 11 alors qu'un autre véhicule passe devant le premier de ces capteurs. Le dispositif de la figure 9 comporte des premiers moyens de traitement 141 connectés au premier capteur 11 du couple des micro accouplés et des seconds moyens de traitement 142 connectés au second capteur 11 du couple des micro accouplés. Les moyens de traitement 141 ainsi que les moyens de traitement 142 sont semblables aux moyens de traitement 14 de la figure 7. Dans l'exemple illustré, les moyens de traitement 141 et 142 comptent uniquement deux voies de traitement travaillant à deux fréquences différentes, étant bien entendu que l'utilisation d'un nombre de voies n supérieures ne sort pas du cadre de la présente invention. Les sorties du décodeur 16 des moyens de traitement 141 sont connectées à des premières entrées d'initialisation de comptage de temps d'une pluralité de compteurs 35 pilotés par une horloge 36. Les sorties analogues du décodeur 16 des moyens de traitement 142 sont connectées aux secondes entrées d'arrêt de comptage des mêmes compteurs 35. La sortie de chacun des compteurs 35, est connectée à l'entrée d'un dispositif de calcul 37 analogue au dispositif 37 de la figure 8.
Avantageusement, comme dans le cas de la fi¬ gure 7, les décodeurs 16 font correspondre à une combi¬ naison des signaux d'entrée un mot binaire dont au plus un bit est égal à 1. Par exemple, le mot "000" n'est pas transmis, le mot "100" est transmis au premier compteur de temps 35, le mot "010" est transmis au second compteur de temps 35 et le mot "001" est transmis au troisième compteur 35. Cela est par exemple réalisé en reliant la connexion du bus des données des décodeurs 16 de poids fort (MSB en terminologie anglo-saxonne) à l'entrée du premier compteur 35, de poids moyen à l'entrée du second compteur 35 et de poids faible à l'entrée du troisième compteur de temps 35.
Lorsqu'un véhicule passe au droit d'un premier capteur 11 d'un couple de capteurs 11 accouplés, les moyens de traitement 141 lui font correspondre une signature acoustique et déclenchent le comptage de l'un des compteurs de temps 35. Lorsque ce véhicule passera au droit du second compteur 11, les moyens de traitement 142 pour lesquels le véhicule a la même signature acoustique, provoqueront 1'arrêt du décompte de temps par le compteur 35 précité. La valeur du compteur 35 correspondant au temps nécessaire au véhicule pour parcourir la distance séparant les points de passages au droit des deux capteurs 11 est transmise au moyen de calcul 37 qui détermine la vitesse du véhicule. Cette vitesse est, soit transmise au PC, soit comptabilisée dans un compteur, non représenté, correspondant au véhicule passant dans une tranche de vitesses. Avantageusement, durant le décompte de temps, le compteur 35 ne sera pas sensible aux signaux provenant du décodeur 16 des moyens de traitement 141 jusqu'à l'arrêt du comptage provoqué par un signal provenant du décodeur 16 des moyens de traitement 142. Il en résulte que le passage rapproché de deux véhicules ayant la même signature acoustique provoque la mesure de la vitesse du premier sans être perturbé par la présence du second véhicule. Il est bien entendu que cette invalidation des entrées du décodeur 16 des moyens de traitement 141 est limitée dans le temps, par exemple par la valeur maximale de comptage des compteurs 35. Cette valeur est, par exemple, égale au temps le plus long de parcours entre le point de passages au droit du premier et du second capteurs 11 que l'on veut pouvoir mesurer.
La transmission au poste central PC, du contenu des compteurs et avec un signal ou code d'identification de la borne 10j_, permet de connaître à chaque instant £ audit poste central les caractéristiques instantanées du trafic sur toute la longueur de 1'axe routier et/ou autoroutier sous surveillance. Le traitement mathématique audit poste central par un système expert des informations recueillies rela¬ tives à une même borne locale 10j_ aux instants , t+1, £+2, ..., etc d'une part et, d'autre part, des informa- tions recueillies à un même instant £ à toutes les bornes du réseau, permet d'évaluer le flux de circulation en un lieu et à un instant donné d'une part, mais aussi de pré¬ dire l'évolution du trafic dans l'espace et dans le temps, afin de prendre les mesures nécessaires au bon écoulement dudit trafic ou, le cas échéant, d'intervenir en cas d'incident ou d'accident.
On réalise le système expert par exemple en utilisant un générateur de système expert disponible dans le commerce, notamment GENESIA version I ou II développé par ELECTRICITE DE FRANCE ou ART développé par Inference
Corp.
La base de règle du système expert comporte, d'une part, les règles concernant la détermination de la situation à un instant donné d'après les informations re- cueillies par les diverses bornes du système et, d'autre part, des règles de prévision d'évolution du trafic et de proposition de mesures à prendre pour améliorer les conditions de circulation, éventuellement d'après des im¬ pératifs ou des priorités communiqués par l'opérateur au niveau de sa console.
La détermination de la situation comporte tout d'abord une étape d'élimination d'informations incohérentes avec le reste des informations recueillies. Si, par exemple, sur un tronçon d'autoroute ne comportant aucune entrée ni aucune sortie, et si une borne située au milieu d'une pluralité de bornes indique un trafic fluide alors que les bornes placées en amont et en aval indiquent un encombrement ou une circulation au ralenti, il est probable que cette borne fournisse une information fausse. Les informations incohérentes, supposées fausses, sont éliminées par le système expert. Eventuellement, si les informations fausses persistent, une requête d'intervention du service de maintenance sur ladite borne est émise par le système expert. D'autre part, la base des règles comporte des règles reflétant les connaissances classiques de l'expert en circulation automobile, par exemple du type :
- si la circulation est fluide sur un axe rou¬ tier à partir d'une borne N et qu'un encombrement est présent sur la portion surveillée par les bornes N-l, N-2, N-3, etc... et qu'aucun obstacle (péage, rétrécissement de la chaussée, travaux) n'est signalé entre les bornes N et N-l un accident se produit entre les bornes N et N-l,
- si un accident se produit sur la chaussée C, il faut organiser le délestage de cette chaussée et le contournement du point correspondant à l'accident,
- si un accident se produit au point N, il faut y envoyer des secours,
- si le débit d'une voie de circulation est réduit (par exemple par suite d'un accident), l'encombrement risque de se propager sur les voies de dé¬ lestage et de dégagement,
- si l'on prévoit une augmentation de trafic sur une voie de circulation, il faut passer en mode de fonctionnement de trafic important (augmenter le nombre de passages de péages ouverts, changer les fréquences de fonctionnement des feux tricolores...) .
La base de faits du système expert comporte une carte complète de toutes les routes et voies de circulation disponibles et la disposition de bornes 10 sur ces voies.
Le système expert mis en oeuvre au poste cen¬ tral peut être "éduqué" au fur et à mesure des situations de trafic rencontrées et mises en mémoire d'une part, de même qu'à partir des observations visuelles enregistrées par des moyens optiques usuels pour un flux de circula¬ tion donné, d'autre part.
Ainsi, on peut, par exemple, stocker dans la mémoire de l'ordinateur les données concernant les débits maximum de véhicules des diverses voies, pour éviter d'envoyer de nouveaux véhicules vers une voie qui risque d'être saturée dans peu de temps. De même, le système ex- pert peut tenir compte des conditions météorologiques ou des prévisions météorologiques, par exemple pour éviter le délestage des véhicules vers une voie inondable en cas de fortes précipitations.
Le système expert peut également être organisé pour traiter soit des informations de débit instantané, comme décrit ci-dessus soit, en variante, des informa¬ tions correspondant en certaines des bornes 10j_ à des va¬ leurs moyennes du débit observé, les bornes correspon¬ dantes, ou toutes les bornes, étant alors équipées d'un dispositif permettant d'obtenir une valeur moyenne des informations captées pendant une durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de 1 à 10 secondes.
Complémentairement, chacune des bornes 10 est également munie d'un ou de capteur(s) des caractéris- tiques d'environnement, comme l'humidité, la température, etc... permettant d'adapter les critères de détection aux différents états correspondants de la chaussée.
Dans une réalisation ayant donné de bons ré¬ sultats, les mâts ou pylônes 12 avantageusement réalisés en matière plastique, avaient une hauteur d'environ 1,50m et étaient disposés le long de l'autoroute à une centaine de mètres les uns des autres. Chaque parabole de protec¬ tion des microphones 11, placée au sommet d'un mât 12, avait une dimension d'environ 30 cm. Un procédé et une installation selon l'invention, qui ne requièrent qu'une infrastructure lé¬ gère, facile à installer et à entretenir et qui, en outre, n'exigent aucun dispositif particulier sur les vé¬ hicules dont le flux doit être évalué peuvent ainsi être exploités sur de grandes longueurs de routes ou d'autoroutes à un coût économiquement viable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers suivant lequel on détermine à une borne (10) les caractéristiques dudit flux au droit de ladite borne en détectant à l'aide d'un seul détecteur de type microphone (11) associé à une direction de circulation les ondes sonores liées au passage des véhicules (V) devant la borne, et en comparant la sortie dudit détecteur à un niveau de seuil d'étalonnage pour fournir une information sur le flux des véhicules (V) passant au droit de ladite borne (10.j_) à un instant donné (£) , caractérisé en ce que l'on met en oeuvre une multiplicité de bornes réparties le long d'un axe routier et/ou autoroutier à surveiller avec un seul détecteur travaillant en moyenne fréquence associé à une direction de circulation quel que soit le nombre de voies
(v) de cette direction et en ce que la sortie du détecteur est filtrée avant la comparaison du signal avec le seuil.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque borne émet un signal (gv) de passage des véhicules à grande vitesse pour un signal filtré d'amplitude supérieure au seuil et un signal de passage des véhicules (V) au ralenti pour un signal (r) filtré d'amplitude inférieure au seuil.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque microphone est prévu pour capter des fréquences supérieures à environ 250 Hz et en ce que la fréquence du filtre (31) est choisie entre 1000 et 5000 Hz.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on détermine à chaque borne (10^) une information de débit instantané du flux de circulation.
5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on détermine à chaque borne (10^) une valeur de débit moyen du flux de circulation à évaluer.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendi¬ cations précédentes, caractérisé en ce que les signaux recueillis à chaque borne (10j_) sont acheminés à un poste central (PC) où ils sont traités à l'aide d'un "système expert" organisé pour traiter des informations relatives à une même borne (10_) à des instants (£, £+1, £+2...) d'une part et, d'autre part, des informations recueillies à un même instant (£) aux différentes bornes locales (10]_, IO2, ... etc) afin d'évaluer le trafic en un lieu et à un instant donné, de même que pour prédire l'évolution dudit trafic dans l'espace et dans le temps.
7. Procédé selon la revendication 6, caracté¬ risé en ce que le "système expert" a en mémoire les in- formations d'un type de trafic donné pour permettre de les comparer à d'autres informations correspondant à d'autres types de trafic et les corréler, le cas échéant, avec des informations relevées de visu sur le terrain.
8. Installation pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers comprenant une borne
(10) qui comprend :
. un capteur (11) du type microphonique asso¬ cié à une direction de circulation (F-*_, F2) et sensible au spectre sonore lié au passage des véhicules (V) au droit de ladite borne ;
. une alimentation (13) en courant ; . un comparateur (32) du signal à une valeur de seuil ; caractérisée en ce qu'elle comprend une multiplicité de telles bornes locales (10) reliées 'à un poste central
(PC) et réparties le long d'une route ou autoroute (A) à surveiller, que chaque direction peut comporter une ou plusieurs voies (v) , que chaque capteur (11) est connecté à au moins un filtre (31) du signal issu du capteur (11) délivrant au comparateur un signal dont le spectre de fréquence correspond aux moyennes fréquences du spectre sonore et en ce que chaque borne comprend en outre : . des moyens de comptage des signaux captés ; . des moyens de transmission (15) à un poste central (PC) d'un code d'identification de la borne et des informations issues du comparateur ainsi que des moyens de comptage; et
. audit poste central (PC) , des moyens de traitement de 1'ensemble des informations reçues à partir desdites bornes locales (10) pour fournir une évaluation du flux de circulation à un instant donné de même que pour prédire la variation, dans le temps et dans l'espace, dudit flux.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le filtre (31) laisse passer une fréquence du spectre sonore pour laquelle l'amplitude du signal est nettement supérieure pour les véhicules (V) passant à grande vitesse que pour les véhicules (V) passant au ralenti et en ce que les moyens de transmission (15) émettent un signal (gv) de passage des véhicules à grande vitesse pour un signal filtré d'amplitude supérieure à un seuil et un signal (r) de passage des véhicules au ralenti pour un signal filtré d'amplitude inférieure audit seuil.
10. Installation selon la revendication 9 ca¬ ractérisée en ce qu'elle comprend en outre, à certaines ou toutes les bornes (10) , un dispositif permettant d'obtenir une valeur moyenne des informations captées pendant une durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de 1 à 10 secondes.
11. Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que certaines ou toutes les bornes
(10) sont munies d'un ou de capteur(s) des caractéris¬ tiques d'environnement, comme l'humidité, la température, etc... permettant d'adapter les critères de détection aux différents états correspondants de la chaussée.
12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les micro¬ phones (llj, H2) d'une borne locale (10) associés aux deux directions de circulation (F--_, F2) sont portés par un même mât ou pylône (12) implanté sur le terre-plein central (tp) séparant les deux chaussées de circulation (cl f c2) .
13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que chaque microphone (11) est placé au foyer d'un capot formant un réflecteur acoustique parabolique (21) fermé par un voile (22) transparent aux ondes sonores, mais étanche aux particules solides et/ou liquides, pour assurer la protection dudit microphone (11) d'une part et, d'autre part, former un filtre naturel de réjection du système microphone/parabole.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que les moyens de traitement du signal issu de chaque microphone (11) à chaque borne locale (10) comprennent un filtre de fré¬ quence (31) , un comparateur (32) du signal filtré à une valeur de seuil et des moyens de comptage.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisée en ce que chaque mi¬ crophone (11) est choisi pour capter des fréquences supé¬ rieures à environ 250 Hz, et en ce que la fréquence du filtre est choisie entre 1000 et 5000 Hz.
16. Borne pour l'évaluation d'un flux de circulation de véhicules routiers comportant un microphone et des moyens de traitement (14) qui comprennent n voies de traitement, n étant un entier supérieur ou égal à 2, traitant n fréquences du signal, chaque voie de traitement comprenant un filtre passe- bande (311 à 31n) dont la sortie est connectée à l'entrée d'un comparateur (321 à 32n) , caractérisée en ce que les comparateurs (321 à 32n) sont des comparateurs à seuil comparant le niveau du signal à un seuil d'étalonnage et en ce qu'ils comportent des moyens pour déterminer, à partir du résultat des comparaisons effectuées par l'ensemble des comparateurs (321 à 32n) , une information sur la vitesse d'un véhicule circulant au droit de la borne (10) .
17. Borne selon la revendication 16, caractérisée en ce que les moyens pour déterminer, à partir du résultat de la comparaison effectuée par l'ensemble des comparateurs (321 à 32n) , une information sur la vitesse d'un véhicule circulant au droit de la borne (10) , comportent un décodeur (16) .
18. Borne selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un second microphone (11) disposé à une distance d connue du premier microphone (11) , chaque microphone étant connecté à des moyens de traitement (140,141,142) pour déterminer le passage d'un véhicule au droit d'un desdits microphones connecté à des moyens (35) pour déterminer le temps de parcours du véhicule entre les points de mesure au droit du premier et du second microphones (11) .
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