Etudes spécifiques en conditions météorologiques dégradées pour la sécurité routière Michèle Colomb, LRPC de Clermont-Ferrand CETE de Lyon, Jean Dumoulin, LCPC Nantes Vincent Boucher, LRPC d Angers Mario Marchetti, LRPC de Nançy Frédéric Bernardin, Philippe Morange, LRPC de Clermont-Ferrand
Introduction INFRASTRUCTURE Le système de conduite Thème 1 Caractérisation du risque routier 2
Introduction En conditions dégradées, de nuit,.. INFRASTRUCTURE Brouillard, pluie.. Thème 1 Caractérisation du risque routier 3
Introduction Difficulté d expérimenter sur site réel, avec observateurs Thème 1 Caractérisation du risque routier 4
Plan de la présentation Objectifs: Etudes en conditions météorologiques dégradées (Brouillard) Méthode : Approche expérimentale sur la plate-forme R&D «Brouillard» en complément de modélisations Outils: Mesures physiques et photométriques et tests perceptifs avec panels d observateurs Une sélection d études et résultats associés Perspectives Thème 1 Caractérisation du risque routier 5
I - La plateforme R&D Brouillard Thème 1 Caractérisation du risque routier 6
I 1 - Le système de production de brouillard Pulvérisation d eau sous pression avec divers types de diffuseurs, aiguilles, vortex (projet FOG 2000-2003, Colomb 2008) Thème 1 Caractérisation du risque routier
I 2 - Le transmissiomètre 150 135 120 105 90 75 Visual range (m) Vortex nozzle Common water Pressure : 40 bars /02061001/ dissipation process after continuous production /02061103/ micro-injections process 5-10-20-30-60 sec 60 45 30 15 Time 0 0:00:00 0:20:00 0:40:00 1:00:00 1:20:00 1:40:00 2:00:00 2:20:00 2:40:00 Un transmissiomètre mesure le facteur de transmission, T = e- kd Il permet le calcul de la distance de visibilité météorologique. 3 V m K Thème 1 Caractérisation du risque routier
I - 3 - Le granulomètre optique 2000 1750 1500 1250 1000 N (cm -3.µm -1 ) 04031601-28/ N = 2010 cm-3 04031601-31/ N = 1571 cm-3 04031601-34/ N = 1886 cm-3 Dm = 2 µm 750 04031601-38/ N = 1850 cm-3 500 - Le granulomètre optique Palas-Welas, mesure la diffusion de la lumière à 90 -Il mesure la taille des gouttelettes (0.4 µm à 40µm) ( Coll. Météo-France, COST, Accord cadre.) 250 0 Diameter (µm) 0.10 1.00 10.00 100.00 Thème 1 Caractérisation du risque routier K 3 V m K i Q n r i i 2 i
I 4 - Le videophotomètre -Cartographie de la Luminance (Cd/m2) de la scène dans le brouillard - Calcul du contraste des objets en fonction du brouillard, modèles de vision, (Colomb et al 2008) Thème 1 Caractérisation du risque routier 10
II - Sélection d études et recherches en visibilité -La visibilité de l infrastructure: signalisation, panneaux à messages variable etc, ( Coll. LCPC, industriels, projets européens ) -La perception du conducteur, l estimation des distances, la perception des couleurs, les modèles de vision etc (Coll. INRETS, universités, projets européens ) -Les systèmes d aide à la conduite, vision artificielle, détecteurs d obstacles (INRETS (LIVIC), LCPC, Université, Industriels automobile, équipementiers etc) Thème 1 Caractérisation du risque routier 11
Visibilité de la signalisation -Tests de lisibilité avec observateurs, - Définition des niveaux de luminance nécessaires pour la lisibilité de jour et de nuit, Highways Agency UK, (Colomb et al 1997), Projet Cromateam (2000-2003) Thème 1 Caractérisation du risque routier 12
La perception du conducteur: l estimation des distances Hypothèses : (Cavallo et al, INRETS, 2000, 2008) - Le brouillard conduit à une «altération de la communication sociale» par la perte du contact visuel avec les autres conducteurs. - La réduction des indices visuels disponibles rend l estimation des distances et la tâche de conduite plus difficiles : Perte de visibilité des objets lointains, donc difficulté à anticiper la présence d obstacles. Thème 1 Caractérisation du risque routier 13
La perception du conducteur: l estimation des distances Tests en salle de brouillard Thème 1 Caractérisation du risque routier 14
La perception du conducteur: l estimation des distances Distance estimée (m) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Avec brouillard Sans brouillard 0 5 10 15 20 25 30 Distance réelle (m) Moyennes et écart-types des distances estimées avec et sans brouillard. (Cavallo et al, 2000) Thème 1 Caractérisation du risque routier 15
La perception du conducteur: l estimation des distances Surestimation des distances de 55% en brouillard dense de nuit, et de 25% en brouillard dense de jour. (Cavallo et al, INRETS, 2000, 2008) Ce qui pourrait expliquer la tendance à se rapprocher du véhicule qui précède puisqu il est perçu comme plus loin qu il n est en réalité. (en plus de la perte du contact visuel) Thème 1 Caractérisation du risque routier 16
Les aides à la conduite, Vision infrarouge - Développement des technologies de vision artificielle: caméras ou autres capteurs de type radar utilisant diverses longueurs d ondes. (tests de prototypes, confidentialité) - Etude menée avec le LCPC, (Dumoulin et al, TRA 2006, AITA 2007,TRA 2008): perception de l infrastructure dans le spectre infrarouge. 17
Les aides à la conduite, Vision infrarouge - Objectif: déterminer le contraste thermique pour restituer la perception de l itinéraire sur de plus grandes distances en conditions de brouillard. (NR2C, 2002-2007, 6 e PCRD), www.fehrl.org/nr2c) - Méthode: coupler des simulations numériques/ expériences de caractérisation des propriétés radiatives de matériaux routiers (Marchetti et al, 2008), sur routes et en salle de brouillard dans des conditions nocturnes. 18
Essais en chambre de brouillard Conditions des essais : les caméras étaient situées à 27 m pour les ondes moyennes IR, MWIR (3 5 µm) 28 m pour les grandes longueurs d'onde LWIR (7.5-13µm) 29 m pour la caméra dans le spectre visible Deux types de granulométrie du brouillard Expérimentations de 5m à 200 m de visibilité météorologique
Résultats Panneau travaux à 15 m Nuit Feux de croisement granulométrie du brouillard autour de 1 m Visible : Temps d exposition 10 s V 12 m T=10s Luminances (Cd/m²) 0.9 0.85 0.8 MWIR (3.6 5.1 m) : Temps d exposition 1 ms Vm = 10 m Vm = 12 m 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 Visible : Temps d exposition 4 s LWIR (7.5 13 m) : Temps d exposition 8 ms T=4s Luminances (Cd/m²) V = 15 m 0.9 0.8 Vm = 8 m Vm = 12 m 0.7 0.6 0.5 0.4
Résultats % Transmission = f ( Vm) 100% 95% Vm constante, Dm=1.3 µm: % transmission : LWIR (7.5-13 µm) > MWIR (3-5 µm) Vm constante, LWIR: % transmission: Dm= 1,3 µm > Dm= 2,6 µm. IR signal transmission calculated in % 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% Mean water droplet size 1.3 micron - Active road works panel - MWIR 20% Mean water droplet size 1.3 micron - Active rectangular target - MWIR 15% Mean water droplet size 1.3 micron - Active road works panel - LWIR 10% Mean water droplet size 1.3 micron - Active rectangular target - LWIR Mean water droplet size 2.6 micron - Active road works panel - LWIR 5% Mean water droplet size 2.6 micron - Active rectangular target - LWIR 0% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 measured meteorological visibility in m Thème 1 Caractérisation du risque routier
Perspectives - Opération de Recherche PALM, Prévision et Alerte en situations Météorologiques Dégradées (LCPC) : Complémentarité avec modélisation, des tests sur simulateurs de conduite, et des évaluations sur piste ou site Réel A75... - Comparaison Vision Humaine/Vision artificielle (LRPC/INRETS LIVIC/LPC) - Etudes de visibilité en conditions de pluie (PALM, projets avec les industriels FUI, SURVIE etc). - Activité: Pôle de Compétence et d Innovation PCI 18 Sécurité du CETE de Lyon Thème 1 Caractérisation du risque routier