Modélisation, dimensionnement et optimisation d'un capteur hybride pour la détection des deux roues motorisées dans le trafic routier

Modeling, optimization and conception of an hybrid sensor for the detection of Powered two wheelers in traffic

• Auteur / Autrice : Hamza Kerbouai
• Direction : Abdellah El Moudni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Soutenance le 02/09/2015
• Etablissement(s) : Belfort-Montbéliard
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRTES. SET - Laboratoire Systèmes et Transports / IRTES - SET
• Jury : Président / Présidente : Yamin Leprince-Wang
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdellah El Moudni, Yamin Leprince-Wang, Mohamed Benbouzid, Radu-Adrian Tirnovan, Abdoul N'Diaye, David Bouquain, Salim Srairi, Christèle Lecomte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Benbouzid, Radu-Adrian Tirnovan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par calculateur hybride

Sécurité routière

Motocyclisme

Mots clés libres

Trafic

Capteur hybride

Boucles électromagnétiques

Câble piézoélectriques

Modélisation électromagnétique

Modélisation électromécanique

Deux roues motorisés (2RM)

Véhicule léger (VL)

Poids lourd (PL)

Véhicule urbain (VU)

Autocar

Autobus

Identification

Détection

FLUX3D

Traffic

Hybrid sensor

Electromagnetic loop

Piezoelectric cable

Electromagnetic modeling

Electromechanical modeling

Powered two wheelers (2PW)

Light-duty vehicle

Heavy-duty vehicles

Bus

Identification

Detection

FLUX3D

Résumé

Depuis plusieurs années les chiffres de l'insécurité routière montrent la nécessité de développer un outil technologique qui vise à connaitre le comportement de véhicules deux roues motorisés (2RM) afin d'améliorer leursécurité. De cette problématique découle nos travaux de recherche qui s'inscrivent dans le cadre de projet METRAMOTO (MEsure du TRAfic des deux-roues MOTOrisés pour la sécurité routière et l'évaluation des risques)L’objectif principal visé concerne la modélisation, le dimensionnement et l'optimisation d'un capteur hybride constitué d'une part de boucles électromagnétiques et d'autre part de capteurs de chocs piézo-électriques. L’idée consiste à utiliser les boucles électromagnétiques pour discriminer la présence des 2RM de celle des autresvéhicules, associées à des segments piézo-électriques pour détecter le choc produit par le passage des roues desdifférents véhicules, le tout associé à un algorithme de gestion et de traitement de données. Aujourd'hui redimensionnement des systèmes de détection à base de boucles électromagnétiques ou de câble piézo-électriquese fait de manière expérimentale sur des sites contrôlés en utilisant plusieurs types de véhicules. Cette technique gourmande en temps nécessite une série importante d'essais couteux et dangereux. La présente étude a pour butde modéliser les différentes interactions entre le capteur hybride étudié et les véhicules en vue de son dimensionnement. Des modèles électromagnétiques et électromécaniques sont développés pour décrire les différentes interactions se produisant entre les boucles électromagnétiques d'une part, les boucles électromagnétiques et les véhicules d'autre part ainsi que celles des roues de véhicules et le câble piézoélectrique.Sur la base de ces modèles établis, une démarche générale est élaborée conduisant au dimensionnement du capteur hybride pour une route donnée. Nous nous sommes également intéressés au traitement des données issues du capteur hybride pour lesquelles nous proposons une approche d'identification des différentes catégories de véhicules dont les 2RM. Deux configurations de capteurs pour deux routes différentes sont alors proposées.Elles sont associées à des algorithmes de traitement de données permettant l'acquisition des signaux de boucles et de câbles, la distinction des différents types de véhicules, l'estimation de la position des véhicules sur la chaussée ainsi que la mesure de la vitesse de véhicules.

For several years the road safety numbers show the need to develop a technological tool that aims to know thepowered two wheelers vehicles behavior (2PW) to improve their security. From this problematic arise our researchworks that come under the project METRAMOTO (Powered two wheelers traffic measurement for road safety andrisks assessment). The main objective is modeling, sizing and optimization of an hybrid sensor consisted ofelectromagnetic loops and piezoelectric shock sensors. The idea is to use electromagnetic loops to discriminate the2PW presence from the other vehicles, combined with piezoelectric segments to detect the shocks produced by thevehicles wheels passage, all associated with a management algorithm and data processing. Today the sizing of thedetection systems based on electromagnetic loops or piezoelectric cables is done experimentally on controlled sitesusing several vehicles types. This technique requires significant test series which are costly and dangerous. Thisstudy aims to modeling the different interactions between the studied sensor and vehicles in order to its sizing.Electromagnetic and electromechanical models are developed to describe the different interactions that take placebetween electromagnetic loops on the one hand, between electromagnetic loops and vehicles on the other handand those between vehicle wheels and piezoelectric cable. On the basis of established models, a general approachis elaborated driving to sizing the hybrid sensor for any given road. We are also interested to the data processingcoming from the hybrid sensor for which we propose an approach to identifying the different vehicle categoriesincluding the 2PW. Two sensor configurations for two different roads are then proposed. They are associated atdata processing algorithms allowing the acquisition of loops and cables signals, the distinction between the differentvehicles classes, the estimation of the vehicles positions on the road and the measuring of their speed.