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  • Tandem instrumenté du laboratoire ARRB
  • Projet VIF - Capteurs mis en oeuvre
  • Projet VIF - Exemple d'estimation des forces verticales

Pesage embarqué des Poids-Lourds

Le pesage en marche des Poids Lourds (PL) et notamment le pesage embarqué, constitue une thématique majeure à laquelle le ministère ainsi que plusieurs chercheurs et industriels se sont intéressés.

Les poids lourds sont soumis à différentes règles concernant la qualification des chauffeurs, la vitesse mais aussi le poids du chargement. Chaque poids lourd possède un poids maximal en charge à ne pas dépasser sous peine d’être en surcharge. Les poids lourds en surcharge deviennent instables et par conséquent peuvent provoquer des accidents puisque les distances de freinage augmentent et les risques de renversement deviennent élevés, notamment en présence de forts vents en virage. Un véhicule en surcharge provoque également des dégradations sur l’infrastructure et sur les ponts. Le pesage des poids lourds présente donc une utilité commerciale, économique et sociale.

A l’aide d’un système de pesage, les transporteurs chargent correctement leurs véhicules en évitant des surcharges ou des sous-charges. Ils atteignent ainsi un chargement optimal ce qui leur permet d’utiliser leurs véhicules au maximum de leur capacité. Les gestionnaires des routes et des infrastructures ont recours au pesage pour verbaliser les contrevenants en surcharge sources de danger sur la route.

L’enjeu de la mesure de l’impact dynamique d’un véhicule

La mesure de la charge statique en embarqué constitue un avantage économique certain pour les sociétés de transport. Les industriels proposent des installations pour ce type de pesage. Mais le pesage embarqué n’est pas restreint à la charge statique.

La mesure de l’impact dynamique du poids lourds lorsqu’il est en marche permet de connaître la sollicitation réelle appliquée par le véhicule sur l’infrastructure. Un poids lourd correctement chargé à l’arrêt peut avoir un impact dynamique important pouvant atteindre le double de sa charge statique. Ceci est dû à une vitesse importante, à une chaussée en mauvais état ou bien à un système de suspension mal conçu. Il est donc important de disposer également de mesures des charges dynamiques et en temps réel du véhicule. Ceci permet :

  • une prédiction de risque de renversement : en effet, dans les systèmes d’aide à la conduite, la connaissance en temps réel de la force d’impact dynamique est très importante pour calculer le transfert de charge et de ce fait, prévenir le risque de renversement des PL.
  • une utilisation de systèmes de contrôle actif : La mesure embarquée des forces d’impact permet d’introduire des systèmes de contrôle actif et semi-actif dans le véhicule tels que le braquage actif ou les suspensions actives.
  • le contrôle des surcharges : La charge dynamique peut constituer un risque d’endommagement de la chaussée. Sa connaissance permet donc d’éviter ce risque en retardant ou en interdisant l’accès du PL surchargé à l’infrastructure.
  • un étalonnage des stations de pesage en marche déjà présentes dans quelques sites.

Nous nous sommes donc intéressés ces dernières années à cette thématique et nous avons proposé un certain nombre de solutions, permettant de développer un système économique et fiable de pesage embarqué dans les poids lourds, basé sur l’estimation des forces d’impact dynamiques.

La mesure des forces d’impact dynamique

Le pesage des PL passe par la connaissance des forces d’impact dynamique entre le pneu et la chaussée. Pour estimer ces forces, nous avons utilisé des outils issus de l’automatique et de la robotique, à savoir les estimateurs/observateurs, qui consistent à observer les états non mesurés du véhicule et de ce fait, permettent d’économiser l’utilisation de capteurs supplémentaires. La connaissance de tous les états du PL permet par la suite d’estimer la force verticale, composée de la charge statique (la masse du véhicule) et de la charge dynamique.

Le choix d’un modèle approprié de PL tenant compte des caractéristiques de l’infrastructure a été étudié et les paramètres du modèle (rayon de la roue, raideur, amortisseurs…) sont identifiés pour augmenter la fiabilité de l’estimation.

La validation des modèles par un manège de fatigue

Afin de valider les algorithmes développés, des expérimentations sur un manège de fatigue appelé Accelerated Load Facility (ALF), sont effectuées en collaboration avec ARRB (Australian Road Research Board), un laboratoire de recherche australien.

ALF, est un manège de fatigue permettant de reproduire l’effet de passages successifs de charge d’un poids lourd sur une portion de chaussée. Ceci permet d’évaluer la réaction et la durée de vie d’un enrobé de chaussée.

ALF est muni d’un système de suspension pneumatique équivalent à celui installé sur poids lourd. Il est composé de deux montes (roues jumelées), une à l’avant et une à l’arrière. La charge statique peut varier de 40 et 100kN à raison de palliers de 10kN. Un certain nombre de capteurs tels que des jauges de déformation, des capteurs de déplacements LVDT, des accéléromètres et des capteurs de pressions, sont installés sur ALF (cf illustration "Tandem instrumenté du laboratoire ARRB").

Les jauges sont placées à proximité du moyeu des roues. Elles permettent de mesurer la déformation due à l’effort tranchant et par conséquent de la force verticale. Il s’agit de la méthode de l’instrumentation des essieux. Cette méthode permet d’avoir une référence sur les mesures des forces et de les comparer à celles issues du modèle.

L’expérimentation VIF

Une autre expérimentation a été réalisée dans le cadre du projet VIF (Véhicule Interractif du Futur), à la Valbonne sur le site de Renault Trucks, avec un véhicule instrumenté. Ce projet, mené sur la période 2005-2008, avait pour objet l’optimisation des coûts économiques et environnementaux du transport routier de marchandises.

Il a notamment abouti à une solution innovante et validée permettant l’estimation des forces verticales (forces de contact roues/roues) en temps réel, et le résultat étant affiché sur le tableau de bord du conducteur (cf illustrations "Projet VIF - Capteurs mis en oeuvre" et "Projet VIF - Exemple d’estimation des forces verticales").

Pour davantage d’information, voir l’article ci-contre dédié au projet de recherche VIF (Véhicule Interactif du Futur) et pesage embarqué.

Auteur de l’article

  • Hocine Imine, LEPSIS (Laboratoire d’Exploitation, Perception, Simulateurs et Simulations) / IFSTTAR (Institut Français des Sciences et Technologies des Transports)
  • Mail : Hocine.imine@ifsttar.fr
  • Tel : 01 81 66 83 56

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