Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
1
Mode de circulation routière hautement automatisée
[0001] La présente invention concerne un système de circulation bimodale, de
préférence à
motorisation électrique, l'un des modes étant contrôlé de façon
conventionnelle par le
conducteur et l'autre contrôlé de façon hautement automatisé, comprenant :
= un mode de conduite hautement automatisé à grande vitesse de pseudo
niveau 4 (sans
vigilance instantanée) ne nécessitant qu'une fiabilité de niveau automobile
grâce à un
guidage mécanique de secours en mode dégradé, du fait, par exemple, d'une
éventuelle
défaillance du système de conduite hautement automatisé ;
= une alimentation électrique dynamique de véhicules électriques ou
hybrides en très
basse tension et moyenne puissance ;
= une possibilité de circulation en "peloton" pour augmenter la capacité de
circulation
sans élargissement de la chaussée dont les risques sont mitigés par la
présence d'un
freinage d'urgence, indépendant du coefficient de friction roue/chaussée, et
de son
activation par inertie dans le cas de défaillance du système de contrôle de
freinage
comme décrit dans la publication WO 94/26573 du déposant.
[0002] Le déploiement de la circulation autonome des véhicules automobiles se
heurte
aujourd'hui à un problème juridique du fait que la responsabilité légale en
cas d'accident se
trouve transférée du conducteur au constructeur (et à ses fournisseurs). En
effet, actuellement
la plupart des accidents de la circulation sont d'origine humaine engageant
principalement
la responsabilité du conducteur.
[0003] Tous les concepts actuels de véhicule autonome sont basés sur une
technologie "sans
contacts" comprenant des capteurs et systèmes électroniques de contrôle, de
fiabilité
"automobile", qui ne sont donc pas à l'abri d'une défaillance (bug
informatique, blackout,
etc...) et de ce fait la plupart des constructeurs se limitent à des aides à
la conduite de niveau
3 nécessitant, de la part du conducteur, une vigilance de tous les instants
pour reprendre le
contrôle du véhicule et de ce fait décharger la responsabilité du constructeur
en cas
d'accident en mode autonome due à une dysfonctionnement du système de contrôle
de
trajectoire "sans contact".
[0004] Or, il n'est pas contestable que la somnolence au volant reste une des
premières
causes d'accident sur autoroute et la conduite autonome de niveau 3, en
supprimant la
nécessité pour le conducteur de maintenir en permanence sa voiture dans la
voie ne va pas
dans le sens d'une diminution de la monotonie inhérente à la conduite sur
chaussée séparée
de type autoroute ou voie rapide, à vitesse soutenue.
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/1B2021/051187
2
[0005] En l'état actuel de la circulation et des vitesses de déplacement, une
perte de repère
visuel comme une absence de ligne de rive ou une interruption inopinée du
système de
guidage sans contact, ne serait-ce que de quelques dixièmes de secondes,
peuvent entrainer
une sortie de route ou une collision.
[0006] Si l'industrie aéronautique a mis au point des systèmes électriques
avec un niveau de
fiabilité très élevé, ces systèmes sont trop coutcux pour une voiture et
surtout nécessitent des
programmes de maintenance périodique avec un haut niveau de qualité
difficilement
compatible avec l'entretien courant tel qu'il est perçu par le conducteur
d'une automobile
aujourd'hui. En effet, si l'on ne compte dans le monde que quelques centaines
de milliers
d'aéronefs, c'est plus d'un milliard de véhicules qui circulent de nos jours
dans le monde soit
plus de 5 000 fois plus !
[0007] Il n'est donc pas surprenant que tous les projets sérieux de voitures
autonomes "sans
vigilance immédiate" se limitent aujourd'hui à de très faibles vitesses de
déplacement (dans
les encombrements par exemple) pour minimiser les conséquences d'accident ou
s'orientent
vers des véhicules partagés appartenant à des opérateurs, seuls à même d'en
couvrir le coût
élevé et d'en assurer la maintenance rigoureuse. Par ailleurs la propulsion
électrique des
véhicules automobiles conventionnels, en dépit des améliorations importantes
qu'elle
apporte dans les domaines notamment de la pollution atmosphérique et du bruit,
se heurte à
un problème de poids pour le stockage de l'énergie à bord.
[0008] En effet, 100 kg de batterie d'accumulateur au plomb sont nécessaires
pour stocker
l'énergie équivalente d'un litre d'essence, pesant 700 grammes. Si la
technologie lithium-ion
a quadruplé la capacité massique des batteries ces vingt dernières années,
passant de 40
Wh/kg à plus de 150 Wh/kg l'autonomie reste toujours insuffisante et
représente un obstacle
à l'électrification du parc automobile des pays développés.
[0009] D'autre part la fabrication et le recyclage de ces batteries
représentent un impact
environnemental substantiel qui s'oppose aux objectifs écologiques fixés pour
les prochaines
décennies du 21ème siècle.
[0010] De nombreuses études ont été menées sur les possibilités de recharger
sans contact
les véhicules en roulant sur la base de l'induction magnétique mais du fait de
la distance entre
1 'organe émetteur et l'organe récepteur le rendement chute et le coût de
l'infrastructure reste
aujourd'hui prohibitif pour un déploiement généralisé
[0011] Par ailleurs, les trajets de longue durée s'effectuent de plus en plus
en grande partie
sur des doubles voies, voies rapides ou autoroutes à chaussées de circulation
séparées.
[0012] La présente invention a pour objet, de fournir sur le bas-côté central
des voies de
circulation séparées un chemin de roulement de site propre pour un des
ensembles des roues
latérales de véhicules équipés formant un dispositif de guidage mécanique
ayant une forme
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
3
de "gouttière" par la coopération de deux surfaces latérales situées l'une sur
le bas du mur de
protection "coulé sur place" qui se généralise et l'autre sur la face latérale
d'un rail continu
ancré dans la chaussée bordant ledit chemin de roulement.
[0013] Ce dispositif en site propre, qui utilise avantageusement l'espace mort
entre le mur
de protection et la ligne de rive continue délimitant la voie de circulation
rapide, appelé zone
dérasée qui n'empiète pas sur les voies de circulation existantes, permet une
circulation
hautement automatisé sécurisée pour des véhicules équipés partageant la
chaussée, de façon
latéralement décalée avec la circulation existante, afin de permettre une
transition
économiquement viable pour un déploiement progressif d'un mode de circulation
hautement
automatisée.
[0014] Dans sa demande PCT/FR93/00486, qui a fait l'objet d'une publication WO
94/26573, le déposant démontrait déjà les avantages au niveau de la sécurité
qu'offrirait une
telle circulation guidée avec l'ensemble des roues latérales roulant dans une
"gouttière".
Mais, le dispositif décrit nécessitait soit l'interruption d'une paroi
latérale de la "gouttière"
pour permettre l'entrée et la sortie des roues latéralement, soit une entrée
et sortie frontales
comme dans le système "0-Balm" qui équipe certains bus à ADELAIDE en AUSTRALIE
depuis les années 90 reprenant le principe du projet "Tracline 63" expérimenté
dans les
années 80 à Birmingham en Angleterre. En effet, l'interruption d'une paroi
latérale pose un
problème de sécurité en cas de défaillance du système de direction ou en cas
de freinage
d'urgence dans une zone où la paroi latérale est interrompue.
[0015] La présente invention apporte une solution nouvelle pour les entrées et
sorties de la
"gouttière" de site propre en fournissant un moyen de franchissement latéral
de la surface
latérale interne par l'ensemble de roues latérales, à vitesse soutenue (qui
peut être la vitesse
maximum courante dans la plupart des pays sur autoroute). Avantageusement des
roulettes
rétractables placées sur les fusées des roues latérales d'un des ensembles de
roues latérales,
permettent de soulager momentanément la charge sur les roues latérales, en
prenant appui
sur le prolongement de la chaussée lorsque lesdites roues latérales se
trouvent à l'aplomb de
la gouttière aux fins de déposer, sans choc, et extraire ledit ensemble de
roues latérales
également à vitesse soutenue.
[0016] La fonction principale de ce dispositif réside dans l'existence, pour
le véhicule équipé
circulant avec un ensemble de ses roues latérales dans la gouttière, d'un
guidage latéral
mécanique de secours pour contrôler sa trajectoire en cas de mode dégradé du
fait d'une
défaillance du système primaire de direction en mode hautement automatisé. De
ce fait, le
mode de circulation hautement automatisée selon l'invention permet au véhicule
d'entrer et
sortir latéralement à n'importe quel point de l'infrastructure partagée et
ceci à une vitesse
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
4
plus importante que dans le cas où il faudrait pénétrer dans le réseau par une
porte d'entrée
précise comme c'est le cas dans le système "0-Bahn".
[00171 Grâce à ces moyens essentiels de l'invention, il n'existe plus de zone
privilégiée
d'entrée-sortie sur le chemin de roulement de site propre que l'on peut
engager ou quitter à
un endroit quelconque. De façon avantageuse ce chemin de roulement de site
propre peut
être bordé directement par le mur de protection de type "Jersey" ou autre de
séparation des
voies d'une route à chaussée séparée, la surface latérale bordant le chemin de
roulement étant
portée par la partie inférieure du mur "Jersey" utilisant ainsi
avantageusement la bande
dérasée située entre le mur "Jersey" et la ligne de rive blanche continue
délimitant la voie.
[0018] On comprend de ce fait que, même installée sur la partie gauche d'une
chaussée
séparée (clans le cas de conduite à droite), cette voie de roulement dédiée au
guidage de
véhicule conserve à l'infrastructure ainsi modifiée, toutes ses
caractéristiques pour être
empruntée également par les véhicules existants à conduite contrôlée par le
conducteur,
facilitant grandement l'introduction du système et laissant toute liberté à un
accroissement
plus ou moins rapide du parc des véhicules équipés selon l'invention sans
nécessiter
d'importants investissements initiaux.
[0019] De façon avantageuse, les roues latérales pourront être équipées de
suspensions à
hauteur réglable dont la hauteur variera en synchronisation avec le mouvement
des roulettes
pour minimiser le roulis de caisse. Par action combinée sur la hauteur de
suspension des
autres roues latérales on pourra éventuellement supprimer totalement le roulis
de caisse lors
de l'entrée et la sortie du chemin de roulement de site propre selon
l'invention qui deviendra
ainsi transparent pour le conducteur et les passagers.
[00201 Par la mesure continue de la distance latérale du véhicule par rapport
aux surfaces
latérales bordant la "gouttière", par un ou plusieurs capteurs placés en avant
de la roue avant,
un asservissement de la direction du véhicule peut ainsi maintenir les roues
avant au centre
du chemin de roulement de site propre offrant ainsi un mode simplifié de
conduite hautement
automatisée qui ne nécessite pas la détection visuelle des lignes de rive.
Bien que la mesure
de cette distance peut être acquise en continu par plusieurs capteurs, placés
avantageusement
en avant de la roue avant, mesurant la position latérale du véhicule par
rapport aux surfaces
latérales bordant le chemin de roulement de site propre, une défaillance de ce
système de
détection de la distance est toujours possible et dans cette éventualité les
contacts entre les
flancs des pneumatiques, ou les bords des jantes dans le cas de crevaison,
avec les surfaces
latérales de la "gouttière" seront en mesure de maintenir la trajectoire du
véhicule jusqu'à
l'arrêt d'urgence_ Le véhicule pouvant alors sortir de la gouttière en
braquant à l'arrêt ses
roues avant, pourra être en mesure de libérer le site propre. C'est cette
procédure de sortie
manuelle de la 'gouttière" qui sera utilisée par tout véhicule non équipé qui
par accident se
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
retrouverait avec l'ensemble de ses roues latérales dans la gouttière. Il est
évident pour
l'homme de l'art que pour minimiser les défaillances, une obligation de
contrôle périodique
rapproché des dispositifs de guidage et de freinage d'urgence sera mise en
place par les
autorités.
[0021] La présente invention a ensuite pour objet de faire bénéficier à la
mobilité électrique
d'une alimentation électrique dynamique en très basse tension, disposé le long
des voies de
circulation à partir duquel chaque véhicule pourra être alimenté sous une
tension inférieure
à 50 V en alternatif et 120V en continu afin de respecter les normes de
sécurité. Il est rappelé
que bien qu'inférieur au 400 V, tension standard du bloc de batteries, la très
basse tension
de sécurité de 120V continue permet tout de même de charger successivement par
commutation chaque tranche de 100V environ du bloc de batteries, les batteries
étant
composées d'éléments de tension de quelques volts seulement.
[0022] Dans un mode de réalisation préférée. le mur "Jersey" comporte au-
dessus de la
première surface de guidage latéral de chaque côté un "troisième rail "
connecté à un des
pôles source de très basse tension et le véhicule dispose d'un contact
glissant latéral afin
d'assurer l'alimentation électrique du véhicule en roulant, l'autre pôle,
connecté au rail, étant
capté par une brosse ou tout autre dispositif connu.
[0023] En effet, de manière avantageuse en termes d'efficience énergétique
globale (c'est-
à-dire en tenant compte non seulement de l'énergie pour propulser la voiture,
mais aussi
pour extraire les matières premières dans les mines et les transformer pour sa
fabrication et
celle de ses batteries), la présente invention permet de limiter
substantiellement la capacité
et donc le poids du bloc de batteries embarqué réduisant ainsi la quantité de
CO2 généré
pour sa production. De plus la très basse tension de 120 V DC collectée
directement par
contact glissant/roulant permet d'alimenter directement le moteur en mode
d'autotransformateur, sans passer par les batteries, ces dernières ne servant
qu'a fournir
l'énergie supplémentaire temporaire ou à récupérer l'énergie excédentaire du
fait des
montées/descentes et des changements de vitesse imposés par le profil de la
voie en mode
de circulation hautement automatisée.
[0024] La présente invention a enfin pour objet de réduire les congestions
actuelles du réseau
en permettant la circulation en "peloton" de plusieurs véhicules tout en
mitigeant la
dangerosité d'un tel système, qui par essence réduit fortement les distances
des véhicules du
peloton, par un dispositif embarqué de freinage d'urgence.
[0025] Lors des essais du programme PATH (Partners for Advanced Transit and
Highways
ou Partenaires pour la Mobilité et les Autoroutes Automatisées) dans los
années 1990, un
gain de 20% en tramée aérodynamique avait été calculé si l'on faisait circuler
les véhicules
à 1 m de distance, mais cette configuration entrainait des difficultés au
niveau du système
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
6
de contrôle et notamment un risque de collision entre les véhicules du
"peloton" en cas de
freinage d'urgence.
[0026] Pour pallier ce problème, selon l'invention, un étrier de freinage
d'urgence,
permettant une décélération pouvant atteindre plusieurs g, est attaché à
l'arrière du véhicule,
préférablement derrière la roue arrière pour permettre son engagement et
désengagement du
rail lors des entrées et sorties du mode hautement automatisé selon
l'invention. Ce dispositif
permet avantageusement de maximiser le temps de réaction pour la gestion des
obstacles
fugitifs ou permanents pouvant se trouver sur la voie en diminuant
substantiellement la
distance de freinage qui pourra ainsi être du même ordre ou inférieure aux 2
secondes
réglementaires pour les vitesses courantes sur voies rapides ou autoroutes. En
conséquence,
le dispositif de freinage d'urgence selon l'invention augmente d'une part le
temps alloué à
l'analyse de la nature de l'obstacle et d'autre part s'affranchit de la
dégradation des
performances de freinage par temps humide ou givrant.
[0027] De façon avantageuse ce freinage sera associé à un butoir télescopique
placé dans le
parechoc avant des véhicules qui fonctionne par inertie, comme sur les
remorques lourdes
tractées, en actionnant mécaniquement l'étrier de freinage d'urgence, en mode
dégradé, en
cas de défaillance du système de contrôle embarqué ou "black-out" total.
L'invention permet avantageusement d'accroitrc ainsi le débit de circulation
sans nécessiter
nécessairement la création de voies additionnelles sur la chaussée comme c'est
le cas
aujourd'hui, et représente de ce fait un intérêt économique et environnemental
substantiel.
[0028] Ainsi au lieu de devoir élargir à deux fois trois voies une autoroute
lorsque la
circulation excède, en pointe, les 4 000 véhicules/heure, l'invention
permettra d'augmenter
le débit à plus de 6 000 véhicules/heure à vitesse soutenue et ceci pour une
fraction du coût
nécessaire à la création d'une troisième voie.
[0029] Ensuite le rail, qui offre :
= d'une part, un support rectiligne, sans variation brusque comme sur une
chaussée en
enrobé, à la roulette d'extraction pour permettre l'entrée et la sortie à
grande vitesse
des roues de la "gouttière" et
= d'autre part, un guidage latéral pour maintenir en mode dégradé le
véhicule sur sa
trajectoire,
sera avantageusement constitué de sections reliées entre elles permettant par
serrage et
friction de transmettre les quelques dizaines de tonnes que l'effort de
freinage d'un ensemble
de véhicule circulant "en peloton" pourrait lui imposer.
[0030] En permettant une conduite hautement automatisée sereine, du fait de la
présence du
système de guidage en mode dégradé par contact mécanique, les particuliers
comme les
professionnels pourront effectuer des déplacements routiers sans avoir à
maintenir une
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
7
vigilance constante apportant ainsi des gains de temps productifs en
s'afférant à d'autres
taches pour les professionnels ou des gains de temps de loisir en cas de
déplacements
personnels.
[0031] Le système de circulation pour véhicules automobiles, comporte sur le
côté d'une
voie de circulation un chemin de roulement de site propre, en forme de
gouttière en "U",
accueillant en conduite hautement automatisée un des ensembles de roues
latérales d'un
véhicule et comprenant :
= une surface de roulement sensiblement parallèle à la surface de la
chaussée de la voie
de circulation,
= deux surfaces latérales situées de part et d'autre et au-dessus de la
surface de
roulement, l'une externe et l'autre interne par rapport à l'emprise au sol du
véhicule,
les surfaces latérales étant sensiblement perpendiculaires à la surface de
roulement, la
surface latérale interne préservant la garde au sol courante des véhicules
automobiles,
caractérisé en ce que les surfaces latérales du chemin de roulement sont
sensiblement
continues longitudinalement et que le système comprend un moyen de
franchissement, par
déplacement latéral, de la surface latérale interne par l'ensemble de roues
latérales à vitesse
soutenue.
[0032] Le moyen de franchissement latéral de la surface latérale interne peut-
être constitué
par une rampe, globalement en pente douce perpendiculairement au sens de
circulation, qui
relie la chaussée à l'extrémité supérieure de la surface latérale interne.
[0033] Le moyen de franchissement latéral de la surface latérale interne peut-
être obtenu en
disposant la surface de roulement du chemin de roulement de site propre à une
hauteur
inférieure à la chaussée.
[0034] Le moyen de franchissement latéral de la surface latérale interne peut-
être obtenu par
la combinaison :
= d'une rampe globalement en pente douce perpendiculairement au sens de
circulation,
reliant la chaussée à l'extrémité supérieure de la surface latérale interne,
et,
= de la disposition de la surface de roulement du chemin de roulement de
site propre à
une hauteur inférieure à la chaussée.
[0035] L'extrémité supérieure de la surface latérale interne comprend une
surface auxiliaire
de roulement, sensiblement parallèle à la surface de roulement et la roue
avant de l'ensemble
de roues latérales est équipé d'un moyen de support auxiliaire capable, en
roulant à vitesse
de croisière, de soulager temporairement la charge de la roue avant en prenant
appui sur la
surface auxiliaire de roulement, le moyen de support auxiliaire étant
rétractable par
déplacement entre une position haute, où il préserve la garde au sol du
véhicule et une
position basse où son point de contact inférieur est sensiblement à la même
hauteur que le
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
8
point de contact de la roue avant avec la chaussée. Le moyen de support
auxiliaire comprend
au moins une roulette montée sur un bras de support articulé sur la fusée
d'essieu de la roue
avant de l'ensemble de roues latérales et la surface latérale interne et la
surface auxiliaire de
roulement sont portées par un rail continu.
[0036] Le rail, comporte une troisième surface en corniche, sensiblement
parallèle et en
dessous de la surface auxiliaire de roulement, la troisième surface et la
surface auxiliaire
pouvant être pincées par un étrier de freinage d'urgence relié à la structure
du véhicule pour
générer une force de freinage, par friction sur le rail, pouvant atteindre en
urgence une valeur
élevée supérieure à 1 g, indépendamment du coefficient d'adhérence entre roue
et chaussée.
[0037] L'ensemble de roues latérales peut-être équipé de suspensions à hauteur
variable et
les hauteurs des suspensions :
= diminuent durant la montée latérale de la rampe en pente douce, le moyen
de support
auxiliaire se trouvant alors abaissé lorsque l'ensemble de roues latérales se
déplace sur
la surface auxiliaire de roulement pour se positionner à l'aplomb du chemin de
roulement de site propre, puis
= augmentent pour déposer la roue sur la surface de roulement, le moyen de
support se
relevant simultanément,;
résultant en une limitation ou même une annulation du roulis de caisse du
véhicule lors des
entrées latérales, à vitesse soutenue, sur le chemin de roulement de site
propre, la séquence
inverse étant utilisée lors de l'extraction des roues pour quitter le chemin
de roulement de
site propre.
[0038] En avant du ensemble de roues latérales, un capteur mesure la distance
latérale entre
l'ensemble de roues latérales et la surfaces latérales externe du chemin de
roulement de site
propre et pilote le dispositif de direction du véhicule pour maintenir, en
roulant, les roues
latérales de l'ensemble de roues latérales globalement centrées sur le chemin
de roulement
de site propre.
[0039] Un "troisième rail", alimenté par un pôle d'une source électrique, est
placé au-dessus
de la surface externe du chemin de roulement de site propre, en retrait par
rapport à ce
dernier, le retour vers la source étant réalisé par le rail continu conducteur
et des moyens
connus équipent le véhicule pour établir une connexion électrique en roulant
par contact
glissant/roulant avec le "troisième rail" et le rail continu.
[00401 Le couple de lacet généré lors du freinage d'urgence entre :
= la force d'inertie sur l'axe longitudinal du véhicule, sur lequel se
trouve sensiblement
le centre de gravité du véhicule, et
= la force de freinage, sur le rail,
est repris par le couple généré par les forces latérales formées par:
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
9
= la force de contact sur le contact glissant/roulant du "troisième rail"
situé à l'extérieur
du chemin de roulement de site propre et positionné en avant de l'étrier de
freinage
d'urgence, et
= la force de contact latéral en fond d'étrier engageant l'étrier de
freinage sur le rail.
[0041] Une méthode pour entrer et sortir par déplacement latéral, à vitesse
soutenue, d'un
mode de circulation d'un véhicule automobile sur chaussée libre à un mode de
circulation
hautement automatisée, comprenant un chemin de roulement de site propre, en
forme de
gouttière en "U" et placé en bordure de la chaussée libre, pouvant recevoir un
ensemble de
roues latérales du véhicule automobile par "dépose verticale" pour entrer et
"extraction
verticale" pour sortir, l'ensemble de roues latérales étant équipé de
roulettes fixées, de
manière verticalement rétractable, aux faces intérieures des fusées des roues,
la partie
inférieure des roulettes se trouvant, en position basse, sensiblement à la
hauteur du contact
roue-chaussée, comprenant les étapes :
pour entrer :
1. se rapprocher latéralement du chemin de roulement de site propre par action
sur la
direction du véhicule,
2. abaisser les roulettes rétractables pour supporter temporairement, par
appui sur la
surface auxiliaire de roulement du rail continu, le poids du véhicule supporté
par
l'ensemble de roues latérales lorsque l'ensemble de roues latérales se trouve
à
l'aplomb du chemin de roulement de site propre,
3. 3. relever les roulettes pour déposer verticalement l'ensemble de roues
latérales sur le
chemin de roulement de site propre ;
et pour sortir :
1. abaisser les roulettes qui prenant appui sur la surface auxiliaire de
roulement du rail
continu lève verticalement l'ensemble de roues latérales du chemin de
roulement de
site propre,
2. actionner la direction pour déplacer latéralement vers la chaussée libre
l'ensemble des
roues latérales,
3. poursuivre le déplacement jusqu'à ce que l'ensemble de roues latérales se
retrouve sur
la chaussée libre, les roulettes étant alors rétractées vers le haut pour
restituer la garde
au sol du véhicule et permettre une circulation conventionnelle sur chaussée
libre.
[00421 Cette Méthode est complétée dans le cas où au moins l'ensemble de roues
latérales
est équipé de suspensions à hauteur réglable en ce que les étapes pour :
= - "entrer" comprennent durant la phase 3 : la hauteur de suspension de
l'ensemble de
roues latérales augmente simultanément à la rétraction des roulettes ;
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
= - "sortir" comprennent durant la phase 1 : la hauteur de suspension de
l'ensemble de
roues latérales diminue simultanément à l'abaissement des roulettes
[0043] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de
la description
donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation. Il sera fait référence aux
dessins annexés
parmi lesquels :
[Fig 1] - la figure 1 représente une vue axisymétrique de la circulation (à
droite) sur une
autoroute à deux voies séparées illustrant deux pelotons de 3 véhicules
circulant en mode
hautement automatisé selon l'invention en partageant en partie la chaussée
avec la circulation
conventionnelle.
[Fig 2] - la figure 2 représente une vue frontale de deux voitures circulant
en mode hautement
automatisé en sens inverse avec leurs ensembles de roues latérales gauches
engagées dans
les gouttières respectives selon l'invention.
[Fig 3] - la figure 3 représente le détail de la gouttière permettant la
circulation en mode
hautement automatisé de la figure 2, la roue gauche du véhicule étant
seulement esquissée.
[Fig 4] - la figure 4 représente une vue axisymétrique d'une voiture
électrique équipée des
dispositifs nécessaires à la circulation en mode hautement automatisé selon
l'invention avec
des vues agrandies illustrant les roulettes de soulagement auxiliaire.
[Fig 5][Fig 7] [Fig 9] - les figures 5, 7 et 9 représentent en vues
axisyrnétriques la séquence
de transition d'une conduite libre à la conduite en mode hautement automatisé,
par le
franchissement de la rampe par l'ensemble des roues latérales puis la dépose
dans la
"gouttière" selon l'invention.
[Fig 6] [Fig 8] [Fig 10] - les figures 6, 8 et 10 représentent des
agrandissements des figures 5,
7 et 9 avec le véhicule en transparence pour illustrer les roulettes
permettant temporairement
de soulager le poids du véhicule lors du passage du mode libre au mode
hautement
automatisé.
[Fig 11][Fig 12] [Fig 13] - les figures 11, 12 et 13 représentent, en vue
frontale, la
coordination de la suspension à hauteur réglable avec le déplacement latéral
du véhicule
selon l'invention pour minimiser/annuler le roulis de caisse lors de l'entrée
et la sortie du
mode de conduite hautement automatisée.
[Fig 14][Fig 15] - les figures 14 et 15 représentent en vues axisymétriques le
désengagement
et l'engagement de l'étrier de freinage d'urgence sur le rail ainsi que
l'assemblage du rail par
tronçons.
[Fig 16][Fig 17] - les figures 16 et 17 représentent en vue de dessus et en
vue axisymétrique
la reprise du couple de lacet exercé sur le véhicule lors d'un freinage
d'urgence
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
11
[Fig 18][Fig 19] - les figures 18 et 19 représentent des vues frontales
d'infrastructures de site
propre de type toboggan ou souterraines utilisant avantageusement la réduction
des voies de
circulation grâce aux moyens de circulation hautement automatisée selon
l'invention.
[0044] La figure 1 illustre une route à doubles voies ou autoroute "a" avec
une circulation
"à droite" comprenant les voies de circulation "b" et "c" séparées par une
glissière de sécurité
béton 1 de type "New Jersey" connu. Conventionnellement, on trouve
successivement de
l'extérieur vers l'intérieur :
= les bandes d'arrêt d'urgence 10b, 10c de largeur variable ;
= les voies "lentes" dont les chaussées 1 lb et 1 le permettant les accès
en entrées et
sorties à la route (non illustrées) à doubles voies "a", d'une largeur
habituelle de 3,5
m délimitées par deux lignes de rive, habituellement blanches, continues à
droite 2b,
2e et discontinues à gauche 3b, 3c;
= les voies "rapides" ou de dépassement dont les chaussées 12b et 12e d'une
largeur
habituelle également de 3,5 m, délimitées par deux lignes de rive,
discontinues à droite
3b, 3e et continues à gauche 4b, 4c et;
= une bande dérasée centrale d'environ 1m de large 13b et 13e qui peut être
réduite à 0,5
m en contexte urbain ou périurbain sépare la ligne de rive continue 4b, 4c du
mur béton
"Jersey" 1.
[0045] Des véhicules légers D et poids lourds E circulent sur les voies 11 et
12 de façon
conventionnelle, sous le contrôle de leurs conducteurs, qui maintiennent leurs
véhicules
sensiblement centrés sur les voies.
[0046] Les véhicules légers Fi à F6 circulent à cheval sur la ligne de rive 4b
ou 4e en
"peloton" et de façon hautement automatisée, en mode pseudo 415 (suivant la
norme SAE
communément définie par les autorités et les constructeurs automobiles), sans
requérir de
vigilance particulière de leurs conducteurs, les véhicules F se déplaçant à
cheval sur les
lignes de rive 4b ou 4e.
[0047] Les figures 2 et 3 illustrent une section transversale de la partie
centrale de la route
"a". On trouve au centre la glissière de sécurité béton 1 et deux caniveaux de
déversoir 17b
et 17c du type connu "tuyau à fente" en béton préfabriqué comprenant un tuyau
d'évacuation
18 alimenté par des fentes d'écoulement situées dans les bandes dérasées 13b
et 13e. Les
caniveaux 17b et 17e sont enfouis de part et d'autre à la base de la glissière
de sécurité béton
1. Les véhicules F2 et F4 ont leurs ensembles de roues gauches engagés dans
les "gouttières"
en "U" 21b, 21e comprenant :
= une surface de roulement 22 sensiblement parallèle et de préférence
inférieure à la
chaussée 12, reposant sur le caniveau de déversoir 17b ou 17e;
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
12
= une branche supérieure du "U'', du côté extérieur par rapport au véhicule
F, formée par
une surface latérale sensiblement verticale 23 qui peut servir avantageusement
de pied
de glissière de sécurité béton 1, cette surface 23 étant surmontée par une
surface
latérale conductrice "troisième rail" 24, sensiblement verticale et en
retrait, montée sur
un support isolant 25. Ce support isolant 25 pouvant avantageusement abriter
les
câbles 26, en moyenne tension, alimentant les sous-stations délivrant la très
basse
tension à la surface verticale conductrice 24-.
= un rail continu 27 du côté intérieur par rapport au véhicule F fixé par
l'aile de son
profil laminé 29 sur le caniveau de déversoir 17 par des boulons 28 qui
présente trois
surfaces continues :
o une surface continue inférieure 30,
o une surface continue latérale 31 et
o une surface auxiliaire de roulement supérieure 32,
ces trois surfaces se trouvant en corniche sur la gouttière en "U" 21.
[0048] Sur le rail 27, une rampe 34 en pente douce sensiblement de la hauteur
du rail 27,
formée de segments de rampe est fixée sur l'aile d'attache du rail 29.
[0049] En conséquence, les surfaces latérales sensiblement verticales 23 et 31
servent de
bordures latérales, en mode dégradé, pour maintenir les roues laiérales sur le
chemin de
roulement par contact entre les flancs des pneumatiques des roues latérales 35
et 36, ou la
bordure dc la jante en cas dc crevaison, et les surfaces latérales 23 et 31.
Cc mode dégradé
n'intervient qu'en cas de défaillance du dispositif de pilotage de la
direction (non illustré) qui
équipe déjà certains voitures possédant un mode de conduite automatisé de type
3.
Avantageusement ce dispositif de pilotage de la direction est simplifié, ne
nécessitant pas de
reconnaissance optique, et pouvant se contenter d'une simple télémétrie de
distance latérale
par capteurs à ultrasons 33, par exemple, pour maintenir la roue avant 35 du
véhicule centré
sur la surface de roulement 22 en mode de circulation hautement automatisée
suivant
1 ' inventi on.
[0050] La figure 4 illustre un véhicule léger électrique F qui comporte les
dispositifs
nécessaires à la circulation en mode hautement automatisé selon l'invention.
Il s'agit d'un
véhicule circulant "à droite", comportant un ensemble de roues latérales
gauches 16
comportant les dispositifs spécifiques à l'invention suivants :
= un dispositif de mesure de la distance latérale 33. avantageusement multi
capteurs.
situé de façon préférée en avant de la roue avant droite 35 ;
= un frotteur rétractable 37 situé en bas de caisse gauche ;
= un moyen de franchissement constitué de deux ensembles 8, chaque
ensemble,
comprenant une roulette 38, 39 relevable dont le bras de support 14 est
actionné par le
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
13
vérin 15, de préférence électriques, étant attaché aux fusées 9 des deux roues
gauches
35 et 36 et;
= un étrier de frein 40, situé en arrière de la roue arrière gauche 36.
[0051] Les figures 5-6, 7-8 et 9-10 illustrent la séquence de passage de la
conduite
conventionnelle sous la responsabilité du conducteur au mode de circulation
hautement
automatisée selon l'invention. La séquence inverse permet le désengagement du
mode de
circulation hautement automatisée selon l'invention à la conduite
conventionnelle sous la
responsabilité du conducteur.
[0052] Sur les figures 5 et 6, le véhicule F circule sur la voie
conventionnelle 12b bordée par
deux lignes de rive, discontinue à droite 3b et continue à gauche 4b.
L'ensemble de capteurs
de distance 33 mesure la distance qui sépare le véhicule F de la glissière de
sécurité béton 1.
Les roulettes 38 et 39 sont relevées ainsi que le frotteur rétractable 37 et
l'étrier de freinage
d'urgence 40 est relevé et se trouve derrière la roue 36 Si le système a
détecté l'existence,
par un système de géolocalisation par exemple, d'un aménagement de la bande
arasée
suivant l'invention, que la distance par rapport au rail béton 1 est égale à
une certaine valeur
et que la vitesse est suffisante, le changement de mode de conduite peut être
engagé par le
conducteur.
[0053] Suries figures 7 et 8, le véhicule F, ayant engagé le changement de
mode de conduite,
se déporte sur la gauche de façon autonome tout en roulant en vitesse de
croisière, les roues
gauches 35 et 36 franchissent la ligne de rive 4b et montent sur la rampe 34.
simultanément
les roulettes 38 et 39 sont abaissées par la rotation des bras de support 14
actionnés par les
vérins 15 et lorsque les roues 35 et 36 se trouvent à l'aplomb de la surface
de roulement 22,
les roulettes 38 et 39 en appui sur la surface supérieure de roulement 32 du
rail 27 supportent
temporairement la charge des roues 35 et 36. En se relevant les roulettes 38
et 39 déposent
les roues 35 et 36 sur la surface de roulement 22.
[0054] Sur les figures 9 et 10, le véhicule F a déployé le frotteur
rétractable 37 situé en bas
de caisse gauche qui est entré en contact glissant/roulant avec la surface
conductrice 24 qui
pourra être avantageusement en aluminium pour minimiser les pertes par effet
joule avec
une surface de contact en acier, une brosse ou un contact roulant/glissant 56
(derrière le vérin
53) est en contact avec le rail 27 en acier pour établir le retour du courant
et ainsi une
alimentation électrique dynamique d'une puissance de l'ordre de 25-30 kW par
véhicule est
ainsi réalisé. Parallèlement l'étrier de freinage 40 a basculé et engagé le
rail 27. La roulette
41, en appui sur le rail 27, maintient les garnitures 42 de l'étrier 40 en
proximité des trois
surfaces continues 30, 31 et 32 sans les toucher.
[0055] Avec la forte capacité de freinage d'urgence, supérieure à 1 g,
indépendante des
conditions d'adhérence pneu/chaussée car pinçant le rail 27 par l'étrier de
freinage 40, les
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
14
véhicules Fi, F2, F3 et F4, F5, F6 peuvent avantageusement se regrouper en
peloton avec
une distance inférieure à 1 m entre véhicule comme illustré sur la figure 1.
Ceci permet une
augmentation substantielle du débit des voies de circulation 12b et 12c par la
mise en peloton
de 2 ou plusieurs véhicules. En effet avec des pelotons de 3 à 4 véhicules,
c'est une
augmentation de 250 % du débit maximum en véhiculcs/hcurc qui passe d'environ
1 700
véhicules/heure à près de 6 000 véhicules/heure pour la voie de circulation
équipée. Les
dispositifs connus de mesure de distance rapprochée, par ultrasons par
exemple,
maintiennent des distances "intra-peloton" réduites entre véhicules permettant
un gain en
tramée aérodynamique substantiel.
[0056] Les véhicules ainsi regroupés peuvent néanmoins quitter le peloton à
tout moment
par un dispositif de communication entre les véhicules de type "Wi-Fi",
"Bluetooth" ou
similaire. En effet, avant un embranchement de voies séparées, et non une
simple sortie qui
nécessitera de toutes les façons une reprise du mode de circulation
conventionnelle, si le
véhicule doit prendre la branche de droite, il devra quitter le mode de
circulation hautement
automatisée et ne pourra réengager le mode de circulation hautement
automatisée que
lorsqu'il se sera engagé dans la branche de droite. Le véhicule souhaitant
quitter le peloton
informe les véhicules devant et derrière qui automatiquement réduiront ou
augmenteront leur
vitesse pour rétablir une distance réglementaire d'espacement de 2 secondes.
Par exemple
dans le cas de vitesse de l'ordre de 120 km/h c'est une dizaine de secondes
qui seront
nécessaires au rétablissement de cette distance réglementaire permettant la
sortie du peloton
et du mode de circulation hautement automatisée suivant l'invention.
Lorsqu'une grande
portion de la circulation se fera suivant le mode de circulation hautement
automatisée selon
l'invention et en cas de bonne détectabilité des lignes de rive, un véhicule
équipé également
d'une conduite autonome de niveau 3 pourra effectuer sans intervention du
conducteur, mais
sous sa vigilance, la manoeuvre de désengagement des roues 35 et 36 de la
gouttière 21 avant
l'embranchement, puis le changement de file pour prendre en mode libre la
branche droite
de l'embranchement et ensuite le réengagement dans la gouttière 21 de la
branche de droite.
Des balises de référence implantées sur ces zones d'embranchement pourront
aider le
système autonome basique, puisque de niveau 3, à situer précisément le
véhicule par rapport
à l'infrastructure en cas de visibilité réduite (nuit, pluie, brouillard
etc...).
[0057] Les figures 11, 12 et 13 illustrent la séquence de passage du mode de
conduite
conventionnelle sous la responsabilité du conducteur au mode hautement
automatisé selon
l'invention dans le cas d'un véhicule à hauteur de suspension variable,
permettant ainsi
avantageusement de réduire ou même annuler tout mouvement vertical et/ou de
roulis de
caisse lors de cette séquence.
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
[0058] La figure 11 montre, en vue frontale, le véhicule F5 à "suspension de
hauteur
variable" circulant sur une voie conventionnelle 12e. Le dispositif de mesure
de la distance
latérale 33 mesure la distance qui sépare le véhicule F5 de la glissière de
sécurité béton 1, la
roulette 38 étant alors relevée ; si la distance mesurée a une certaine
valeur, et la vitesse est
suffisante pour s'intégrer dans le mode de circulation hautement automatisée,
un
changement de mode de conduite peut être enclenché par le conducteur.
[0059] Les figures 12 et 13 illustrent le véhicule F5 qui tout en roulant en
vitesse de croisière
va s'engager sur la gouttière 21 en se déportant sur la gauche, la roue avant
gauche 35
franchit la ligne de rive 4b et lorsqu'elle monte sur la rampe 34, les
suspensions côté droit
51 s'élèvent progressivement tandis que celles côté gauche 52 s'abaissent pour
annuler le
roulis, simultanément les roulettes 38 et 39 sont abaissées et lorsque les
roues gauches 35 et
36 se trouvent à l'aplomb de la surface de roulement 22, la hauteur des
suspensions des roues
gauches 52 augmente pour déposer, doucement, la roue 35 et la roue 36 (masquée
par la roue
35) sur la surface de roulement 22. La roulette 38 et la roulette 39 (masquée
par la roulette
38) qui ont repris temporairement les charges des roues 35 et 36 se rétractent
pour faire
porter uniquement par les roues 35 et 36 le poids latéral du véhicule F5.
[0060] La figure 14 illustre notamment un système avantageux de jonction pour
les sections
de rail 29 qui forment le rail continu 27 de type tenon mortaise découvert. De
cc fait
l'extrémité avant de la section de rail 27 dans le sens de la circulation est
en mortaise
découverte 29b et l'extrémité arrière en tenon découvert 29a et l'assemblage
pourra se faire
par exemple par trois vis BTR freinées. Avantageusement l'extrémité du tenon
29a et la
mortaise 29h seront inclinés dans les plans vertical et horizontal pour éviter
une complète
discontinuité sur la hauteur des surfaces dans un plan transversal. Ce système
permet
avantageusement une tolérance sur la longueur des sections de rail 29,
facilitant leur
entretien ou remplacement.
[0061] Les figures 14 et 15 illustrent le système de freinage d'urgence selon
l'invention qui
permet une circulation en peloton des véhicules légers à faible distance inter-
véhicules. Ce
système est particulièrement adapté pour mitiger le risque de collisions en
fonctionnement
hautement automatisé où la trajectoire et la vitesse sont hors du contrôle du
conducteur et sa
vigilance non soutenue. En effet, grâce à une exploration de la voie par radar
ou toute autre
méthode permettant de détecter les véhicules ou obstacles situés sur la
trajectoire, le système
de contrôle adapte la vitesse du véhicule, mais dans le cas de survenance
impromptue
d'obstacle fixe ou de véhicule arrêté/accidenté la capacité de forte
décélération d'urgence,
quelles que soient les conditions météorologiques, du véhicule solitaire ou de
véhicules
formant peloton selon l'invention, est ainsi bien supérieure à ce qui peut
être obtenu par les
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
16
moyens de freinage classique du véhicule qui sont limités par le coefficient
de friction
roue/chaussée habituellement inférieur à 1.
[0062] Sur la figure 14, la roue 36 du véhicule F vient d'être déposée sur le
chemin de
roulement 22 et l'étrier de freinage 40 est dans sa position de circulation en
mode libre,
basculé en oblique sur les axes 48 et 49 derrière la roue 36. Sur le support
de l'étrier 45
solidaire du bras de suspension arrière gauche 47 on trouve un pion 46 qui
correspond à un
trou 44 sur l'étrier basculant 40.
[0063] Sur la figure 15, l'étrier de freinage 40 est engagé sur le rail
continu 27 par rotation
autour des axes 48 et 49 qui permettent une tolérance sur la hauteur, la
roulette 41 maintenant
les garnitures de freinage 42 équipant les trois faces de l'étrier à proximité
immédiate des
surfaces 30, 31 et 32 du rail continu 27. Le piston (ou les pistons) vertical
53 se trouve de
préférence sur la partie supérieure de l'étrier 40. Le pion 46 du support 45
est engagé dans
le trou 44 pour prévenir toute rotation de l'étrier par rapport au train
arrière sur un axe
transversal du fait de l'excentricité de l'étrier 40 par rapport à ses axes de
basculement 48 et
49.
[0064] Les figures 16 et 17 illustrent les forces qui sont en jeu lors d'un
freinage d'urgence
de forte puissance qui engendre un couple en lacet du fait du décalage latéral
entre la force
de freinage 57 du véhicule, exercée sur le rail continu 27, et la force
d'inertie 50 sensiblement
dans le plan de symétrie longitudinal du véhicule. Ce couple est
avantageusement repris par
le couple entre :
= la force 54 exercée sur le contact entre le fond de l'étrier 40 sur
lequel se trouve une
garniture de freinage 42 et la surface 31 du rail continu 27, évitant tout
possibilité de
désengagement de l'étrier du rail 27 et
= la force 55 exercée par pression du frotteur rétractable 37, qui libre en
déploiement
latéral en fonctionnement en mode hautement automatisé, selon l'invention,
pour
exercer seulement une faible pression de captage de courant sur la surface
conductrice
24 se trouve bloqué en rétraction lors de d' actionnement de l'étrier de
freinage
d'urgence.
[0065] La figure 18 illustre un exemple de passerelle toboggan aérienne 61
de site propre
de faible coût du fait du faible poids des véhicules légers se déplaçant
suivant le mode de
circulation hautement automatisée selon l'invention, permettant le
franchissement de zone
urbaine, piétonne, route, autoroute, voie ferrée, rivière, etc....
[0066] La figure 19 illustre les faibles dimensions du tunnel 62 nécessaire à
la circulation de
site propre des véhicules légers se déplaçant suivant le mode de circulation
hautement
automatisée selon l'invention du fait du positionnement précis latéralement
des véhicules.
Le système selon l'invention apportant l'avantage de laisser une grande
liberté sur la largeur
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
17
des véhicules par rapport à la solution basée sur des roulettes extérieures
retenues par les
projets "Tracline 65", "0 Bahn" et plus récemment par la ''Boring Company"
d'Elon Musk.
[0067] Les dispositifs décrits précédemment de l'invention, permettant
l'entrée et la sortie
latérales du mode de circulation hautement automatisée selon l'invention sur
une
infrastructure routière en cohabitation avec des véhicules circulant en mode
libre, sont
particulièrement avantageux pour résoudre le problème posé par l'entrée et la
sortie de voies
en site propre, exclusivement réservées aux véhicules légers, comme illustrées
sur les figures
18 et 19.
[0068] La description et les dessins illustrent une circulation "à droite"
mais il sera évident
pour l'homme de l'art que ce système est également valable pour une
circulation "à gauche".
Également, le mode hautement automatisée de circulation automobile n'est pas
restreint à
l'électromobilité ou à la propulsion hybride et l'on peut concevoir que des
véhicules
thermiques puissent profiter des avantages de la conduite hautement
automatisée et de la
circulation en peloton dans des zones où l'électrification de la route ne sera
pas
économiquement viable.
[0069] Un avantage substantiel de la mobilité routière augmentée, selon
l'invention, est de
permettre de réaliser, sans lourds investissements, une transition entre la
circulation des
véhicules en mode libre et en mode de circulation hautement automatisée selon
l'invention
sur les infrastructures existantes.
[0070] Lorsqu'une proportion substantielle du parc automobile sera équipée
pour circuler
en mode de circulation hautement automatisée, et du fait de la faible largeur
de l'emprise au
sol d'une voie de circulation guidée sel on l'invention qui permet des infra
structures de
dimensions réduites comme illustré sur les figures 18 et 19, on pourra sur une
double voie
séparée ou autoroute à deux voies créer une voie supplémentaire en site propre
sans
nécessiter de réels travaux d'infrastructure par un faible décalage de la
position des lignes
de rive ou une réduction limitée de la largeur de la voie.
[0071] Un autre avantage substantiel de la mobilité routière augmentée selon
l'invention est
la réduction de la taille de la batterie des véhicules "100% électriques" qui
pourront
désormais se limiter à une capacité nécessaire pour couvrir entre recharges
une distance
inférieure à 100 km, représentant une division par un facteur de 3 à 5 du
poids des batteries
avec un impact sur le poids, le coût, la nécessité de renforcer le véhicule de
conception
thermique et l'impact environnemental qu'imposent à ce jour la taille des
batteries de
dernière génération sur l'électro mobilité en "circulation libre".
[0072] 11 va de soi que les dispositifs selon l'invention peuvent être adaptés
à d'autres
configurations de route à voies séparées, notamment des routes à une seule
voie dans chaque
sens, d'autres formes de gouttières et de rails ou à d'autres structures de
véhicules et les
CA 03167696 2022- 8- 11
WO 2021/161247
PCT/IB2021/051187
18
exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières
en aucun cas
limitatives des domaines d'application de l'invention.
CA 03167696 2022- 8- 11
