Détermination des vitesses limites de perte de stabilité

Méthodologie de détermination des
vitesses limite de perte de stabilité
des poids lourds en virage
Mohamed Bouteldja, Véronique Cerezo
Laboratoire régional des ponts et chaussées de Lyon – ERA 12
PRAC2010 : Prévention des Risques et Aides à la Conduite, Paris, 4-5 mai 2010
Plan

Position du problème,




Enjeu et objectifs,
Méthodologie de détermination de la vitesse limite,





Cadre général du travail,
Alertinfra,
Modèle du véhicule en virage,
Vitesse limite de dérapage,
Vitesse limite de renversement,
Résultats et analyses,
Conclusion & perspectives.
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Thème 1 – Caractérisation du risque routier
2
Introduction

Ce travail vise à :




Hypothèses :




Améliorer la sécurité des poids lourds (véhicules articulés),
Déterminer la ou les vitesses limites de perte de stabilité en virage,
Déterminer des zones critiques de l’infrastructure et alerter le
gestionnaire et/ou le conducteur.
Véhicules articulés (porteurs et tracteur semi-remorque),
Les caractéristiques physiques et géométriques de la route,
Conducteur supposé expérimenté.
Ce travail est attaché à :

Opération de recherche PLINFRA-LCPC.
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Position du problèmes

Alertinfra : diagnostic de l’infrastructure

14 alertes en virage, 4 en ligne
droite et 1 en intersection
Idée : utiliser les données mesurées sur l’infrastructure pour
détecter de manière systématique des zones potentiellement
dangereuses et indiquer des « alertes »
re :
u
t
c
u
astr
r
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Traitement données
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Fichier en entrée : 6 MESURES
infrastructures
ules
c
i
h
é
- v
Cara. de surface
•
•
•
CFT,
PMP (mm),
Acc. verticale.
Cara. de géométrie
• R de courbure (m),
• Dévers (%),
• Pente (%).
Combinaisons, valeurs
seuils, poids (risque)
ALERTINFRA
Fichier de sortie: liste
des alertes localisées +
IA (Indice d’Alerte)
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Enjeux et objectifs

Pour les gestionnaires de l’infrastructure




Améliorer la sécurité des usagers de la route,
Évaluer les vitesses limites de perte de stabilité des véhicules
articulés (réadaptation des signalisations en fonction du risque),
Développer un système « Alertinfra » pour le poids lourds,
Pour les conducteurs




Réceptionner en temps réel des informations sur l’état de risque
lié à l’infrastructure,
Évaluer précisément les vitesses limites de risques,
Générer des alertes en cas de risque,
…
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Thème 1 – Caractérisation du risque routier
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Détermination de la vitesse limite

Approche statique :



Approche dynamique



La vitesse maximale est surestimée,
Le comportement du véhicule articulé est négligé.
Utilisation d’un modèle dynamique de poids lourd,
Interaction route-véhicule-conducteur.
Approche de calcul : deux risques ont été évalués
 Dérapage V_max_MP
 Renversement V_max_R
Vitesse limite
de risque
Vmax  Inf Vx _ max_ MP , Vx _ max_ R 
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Détermination de la vitesse limite
Modèle du véhicule en virage




« Modèle bicyclette » étendu pour le tracteur/ semi-remorque,
Caractéristiques de la route : adhérence, rayon, dévers,
Les actions du conducteur sont : braquage, accélération et décélération.
b2
m 2V ²
R
m1V ²
R
x2
m2V ²
R
Risque de
renversement
m1V ²
R

f
Fy _ ar
b1
Fy _ av
Fy _ av
x1
Force
centrifuge
a1
Fy _ ar
lT
Fy _ S SR
T
Fy _ ST
Force latérale
Fy _ SR
Fy _ SR


P
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Détermination de la vitesse limite

Vitesse limite de dérapage
Dérapage
Équilibre transversal n’est plus garanti. La force centrifuge
devient prépondérante.
V x _ max_ MP  127 R
 max  Am1  Bm2   127m1  m2 
m1  m2 cos f 
m1 : Masse du tracteur
m1 : Masse de la semi - remorque
 f : Lacet relatif
R : Rayon de courbure
 : Dévers de la roure
A et B : Coefficients
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Détermination de la vitesse limite

Vitesse limite de renversement
Renversement
Le moment créé par la force centrifuge par rapport au point
de contact restant est supérieur à celui créé par le poids
du véhicule.
V x _ max_ R
 b  x2 

m 2T 1  2
b
2


 127 R
2m 2 hSR  m1 hS cos f

m1 : Masse du tracteur
m1 : Masse de la semi - remorque
 f : Lacet relatif
R : Rayon de courbure
 : dévers de la roure
hs : hauteurs de CdG du tracteur
hSR : hauteurs de CdG de la semi - remorque
T : longueur de l' essieu
b2 : distance de CdG du tracteur et le point
d' attellage
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Résultats et analyses
Application: vitesse maximale en courbes (rayon : 0 à 600m) avec
adhérence variable (0,1 < CFT < 1)
Dévers 2%
Dévers 6%
vitesse en km/h
150
100
50
1
0
0
0.5
nce
ére
adh
50
Dévers 8%
0
600
Dévers 4%
200
bu
re
en
m
100
ra
150
yo 400
nd
ec
ou
r
100
50
0
600
ra
yo 400
nd
ec
ou
r
1
bu
re
en
m
150
0.5
200
0
0
nce
ére
h
d
a
vitesse en km/h
0
600
ra
yo 400
nd
ec
ou
r
vitesse en km/h
vitesse en km/h
150
100
50
0
600
1
200
bu
re
en
m
0.5
0
0
nce
ére
adh
ra
yo 400
nd
ec
ou
r
1
200
bu
re
en
m
0.5
0
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0
ére
adh
nce
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Résultats et analyses
Comparaison expérimentale : vitesse limite de risque calculée pour les
véhicules articulés et la V85 mesurée sur des sites réels
Avec différentes valeurs de l’adhérence
Avec des valeurs d’adhérence mesurées
100
100
90
90
 max  0 , 2
80
max  0,1
70
max  0,3
60
max  0,4
50
max  0,5
40
max  0,6
30
20
10
0
0
80
vitesse en [km/h]
vitesse en [km/h]

 max
 max
 max
 max
60
Risque d’accidents
50
40
30
 0 ,7
20
 0 ,8
 0 ,9
10
1
100
70
200
300
400
rayon de courbure en [m]
500
0
Vitesse limite de risque
V85
0
100
200
300
400
500
600
rayon de courbure en [m]
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Conclusion & perspectives
 Modèle numérique simplifié permettant de calculer une vitesse limite
en fonction des caractéristiques de l’infrastructure et de la dynamique
du poids lourd.
 Comparaison avec la V85 permet de proposer des valeurs seuils
d’alerte: R < 150 m et CFT < 0,55.
 Intégration d’autres attributs de la route prévue (pente),
 Intégration d’un modèle conducteur (collaboration avec INRETS…),
 Développement et adaptation du système AlerteInfra actuel au poids
lourds,
 …
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12
Merci pour votre attention
M. Bouteldja, V. Cerezo
Laboratoire régional des ponts et chaussées de Lyon – ERA 12
[email protected]
[email protected]
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