Les rencontres de la. Capteurs Non-Intrusifs Paramètres Collectés et norme CEN Viabilité Hivernale. Nicolas FLORET. Journée.

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Sylvain Gervais
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1 Journée Les rencontres de la Viabilité Hivernale Comité Miroir n 5 CF AIPCR Capteurs Non-Intrusifs Paramètres Collectés et norme CEN Nicolas FLORET 1

2 Mesure à distance des Etats de Surface de Chaussée et de l Adhérence Hivernale* dans la norme CEN à partir de capteurs fixes et mobiles pour aider à l avancement des travaux normatifs un atelier de 23 experts internationaux a eu lieu au Danemark en nov Il s agissait notamment de répondre aux questions suivantes: Quels avantages offrent les capteurs non-intrusifs? Quelles spécifications pour l Adhérence Hivernale? Quel est le bon paramètre pour l Adhérence Hivernale, et comment le définir objectivement pour la norme? Quelles références utiliser pour évaluer ce paramètre? Comment tester les capteurs optiques non-intrusifs? (*): le terme d adhérence hivernale n est pas officiel, il est utilisé ici pour exprimer au mieux la mesure réalisée. 2

3 Etat d avancement des travaux normatifs capteurs non-intrusifs CEN TC337 (Winter Maintenance & Road Service Area Maintenance Equipment), WG1 (Winter Maintenance Equipment), WI06 (Système d Information Météorologique Routière-RWIS) Partie 3 : Exigences relatives aux valeurs mesurées par des matériels fixes Partie 4 : Méthodes de tests pour les matériels fixes Partie 6 : Exigences relatives aux valeurs mesurées par des matériels mobiles Partie 7 : Méthodes de tests pour les matériels mobiles Révision en cours Projet final Q1/ TS - Révision à prévoir pour 2017/ /2017 TS Projet final fin /2018 3

4 Mesure de l Adhérence Hivernale, Friction Mesure de la réduction d adhérence de chaussées recouvertes de pluie, glace, neige, ou de mélanges de ces contaminants pas de chaussées sèches La Friction est une mesure absolue (sans unité) donnant la distance de freinage en fonction de la vitesse Besoin de référence(s) simple(s), pratique(s) pour évaluer la friction d un capteur optique : mesures du coefficient de frottement longitudinal avec pneu types (sur véhicule ou tracté). mesure de la décélération par freinage des 4 roues avec un véhicule standard Méthode simple et abordable: on ne recherche pas une méthode délicate à mettre en œuvre, difficile à calibrer, nécessitant la prise en compte du type de chaussée, Intérêt principal => mesurer la distance de freinage maximum en cas de présence de glace ou contaminant météorologique très glissant 4

5 Mesure de l Adhérence Hivernale, Friction A priori, toute méthode que l on peut calibrer : Mesures continues 1. CFTS: coefficient de frottement transversal (Sideway Force Coefficient Routine Investigation Machine-SCRIM), 2. LFCG: coefficient de frottement longitudinal (Longitudinal Force Coefficient Grip). Ts doit être > 5C. Grip tester, Roar5, OSCAR, Mesures discontinues : décéléromètre 3. blocage des 4 roues d un véhicule et pneus standards => décélération = friction Cependant les 2 premières sont délicates à calibrer (forces horizontales) et généralement utilisées pour des routes mouillées. La troisième nécessite plus de mesures et prend donc plus de temps, mais est facile à calibrer et suffisamment précise : en présence de contaminants météorologiques glissants, le type de pneus et le type de revêtement ont une influence faible sur le résultat de la mesure. 5

6 Mesure de l Adhérence Hivernale, Friction Friction est une mesure sans unité µ = Force de Frottement (Fµ) / Force verticale (F) avec : Fµ = m*a et F = m*g => µ = a / g où «a» est la décélération et g = 9,81m/s2 la Friction détermine la distance de freinage pour une vitesse donnée Relation typique entre conditions de surface et Friction: Route sèche : 0.8±0.10 Route mouillée : à 0.70 Glace à partir d une solution salée : 0.2 à 0.50 Neige : à 0.4 Glace dure : Précision requise pour la friction : 0.1 6

7 Avantages / Inconvénients des capteurs non-intrusifs pas besoin de fermer les routes (pas de travaux en chaussée) installation possible sur structures existantes (pas ou peu de génie civil) longue durée de vie et peu de maintenance (si pas de pièces mobiles) bonne détection de la glace encombrement petite surface de chaussée mesurée manque de précision? Ce ne sont pas des capteurs métrologiques, mais un type de capteurs parmi d autres pour un système d aide à la décision. Sont-ils assez précis pour comprendre l état de la chaussée, et pour décider du traitement à réaliser? 7

8 Tests en laboratoire, Université Norvégienne de Science et de technologie, capteurs nonintrusifs fixes et mobiles tests de capteurs optiques fixes et mobiles sur : eau, glace et 3 types de neige sur revêtements de 2 couleurs (gris uniquement pour capteurs fixes, gris et noir pour capteurs mobiles) 2 capteurs non-intrusifs fixes : DSC211 (Vaisala) et 2DRoad (MetSense) 3 capteurs mobiles : RCM411 (Teconer), MetRoad (Metsense) et Marwis (Lufft) tests en laboratoire ne permettent pas d évaluer la friction mais de comparer la capacité de détection, la fiabilité et la précision dans la mesure des contaminants Tous ont mesuré l épaisseur de la couche d eau, mais différences entre capteurs Deux des trois capteurs mobiles n ont pas détecté toutes les situations de glace Détection de la neige, mais pas des différents types de neige Tests en laboratoire : nécessaires mais pas suffisants pour évaluer les capteurs optiques 8 8

9 Tests en conditions réelles, Rotmos project, hiver , Norvège 3 capteurs mobiles testés pour les mesures d adhérence hivernales: RCM411, Marwis MetRoad 3 capteurs non-intrusifs de référence: 2DRoad, NIR prototype, DSC111 Référence pour ce test: le Roar5 (road analyzer and recorder), un des 3 CFME de référence de la Norvège. Calibré au début de chaque hiver par rapport au OSCAR (utilisé depuis 1995). Seuls les résultats du RCM411 ont été publiés, sur 4 tests: 2 sur route normale et 2 sur des sections fermées Adhérences comparables à entre le capteur optique et la référence, pour les différences les plus importantes Tests en conditions réelles efficaces pour évaluer l adhérence hivernale mesurée par les capteurs optiques Les résultats de tests réalisés pendant le workshop seront disponibles dans le Rotmos project 9 9

10 Conclusion des pistes explorées Mesure de l adhérence hivernale avec la friction µ = Fµ / F une précision à 0.1 est suffisante tests en labo nécessaires mais pas suffisants, car ne permettent pas la mesure de l adhérence tests en conditions réelles permettent l évaluation de l adhérence le choix des références pèse un poids important et les références doivent être précisément décrites et «faciles» à calibrer : la méthode avec roue et mesure de force de frottement horizontale est délicate à calibrer et s utilise sur route mouillée la méthode de la mesure de la décélération est plus facile à mettre en œuvre, à calibrer et suffisamment précise lorsqu il s agit de chaussées recouvertes de glace et/ou de neige les travaux continuent, la dernière réunion du Work Item 6 a eu lieu la semaine dernière. 10 1

11 Conclusions des Participants au Workshop Merci à Didier Giloppé, qui a pris ces photos, de commenter ces conclusions, notamment, en cette période d Euro de foot, les «but», «Yes But», «No But»

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