Pérégrinages aux innovations
dans les transports
L’innovation, cela va dans tous les sens. Il y a les idées innovantes et les réalisations inno-
vantes. Ici, ce sont les idées, utopiques, farfelues, approfondies ou effleurées, ringardes ou
déjà connues ou novatrices… des pérégrinages dans les domaines variés de la vie courante.
Les domaines plus pointus sont pour les chercheurs.
Toutes ces idées sont déjà exposées sur le site de l’auteur : http ://ertia2.free.fr
Rappelons que Internet fonctionne plus comme une immense foire commerciale que comme
une librairie. Il serait temps que les moteurs de recherche deviennent intelligents en séparant
les annonces commerciales, les sites plagiaires, les sites positifs pour la connaissance scienti-
fique et les sites de bonne culture générale.
Ce livre est une compilation des idées innovantes limitées au domaine des transports, selon le
sommaire ci-dessous.
http://ertia2.free.fr ----- Pérégrinages aux innovations ----- Page sur 1 111
Sommaire
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Prologue au futur
Tout restera longtemps globalement pareil : maison, voiture, rapport sociaux, jusqu'à ce que,
à force d'expériences et de pédagogies, tous ou presque tous relâchent leur attachement à
leurs racines sociales et à leur environnement technique.
L'informatique peut devenir un véritable outil de conception et de fabrication. Par exemple,
on ne peut aujourd'hui demander à l'informatique de concevoir un avion. La connaissance et
l'expérience des ingénieurs n'existe que dans leur tête et n'est que peu formalisable. Le jour
où la machine aura assimilé cette expérience humaine, elle pourra proposer de nouveaux
types d'avion que notre autocensure nous interdit d'inventer.
Les autoroutes de l'information pourront améliorer certaines choses, mais il faudra attendre
des machines qui sachent ré-organiser de l'information, qui sachent digérer, trier et hiérar-
chiser l'information pour que chacun dispose rapidement de ce qu'il souhaite. Encore faudra-
t-il savoir passer outre les barrières de la propriété intellectuelle. La machine prendra l'in-
formation, la comparera à celle qu'elle connait et constituera sa propre base, malheureuse-
ment selon ses propres filtres, avec tous les risques de prendre comme vraies des informations
fausses. La machine pourra-t-elle remplacer les journalistes pour trier les nouvelles sérieuses
et les fausses nouvelles, les canulars, les tintamarres médiatiques, pour hiérarchiser et struc-
turer l'information dans son contexte, pour recouper les sources, pour lutter contre les usur-
pations d'identité médiatiques qui pourraient nuire à la réputation d'un journal.
Toutes les machines politiques et sociales peuvent s'emballer. Notre monde chaotique a-t- il
son attracteur étrange ? Déjà
! des machines sont capables de nous singer dans nos idées,
dans nos expressions, en apprenant de nous (Replika) avec qui nous-mêmes ou nos amis
pourront dialoguer comme avec un autre nous-mêmes, ... y compris après la mort ! Les fron-
tières entre la réalité et le virtuel deviennent malsaines. Les responsables politiques sont les
produits des publicités les mieux conçues, des meilleurs mensonges à défauts des meilleures
promesses.
Le monde structuré en quartier, et qui semble se déstructurer, en fait se restructure autour
d'idées, d'actions ou d'intérêts communs : les accros du skateboard se rassemblent de façon
formelle ou informelle autour d'un langage, d'une presse, chacun se tisse un lien actif ou pas-
sif sur un point d'intérêt particulier. Il y a là un glissement de la notion de quartier ou de fa-
mille qui devrait aller en s'accentuant, afin que le besoin de point d'ancrage et de référence
subsiste, mais dans une indifférence au monde croissante.
Les guerres de pays à pays se transformeront en guerres de collectifs à collectifs, lorsque les
intérêts des uns et des autres deviendront antagonistes ou menaçants. Peut-on penser que
dans tous ces collectifs se trouveront la lucidité et la modération ? C'est aujourd'hui que les
pouvoirs d'éducation et d'information doivent forger la lucidité des enfants de toutes la pla-
nète.
http://ertia2.free.fr ----- Pérégrinages aux innovations ----- Page sur 3 111
Wagon automoteur
Un projet pour remettre le fret sur les bons rails.
Les poids lourds sont des wagons de fret automoteurs mis sur la route. Ils ont l’avantage de la
souplesse dans la gestion de leurs itinéraires et d’être rapide en évitant les gares de triage. Les
camions consomment beaucoup, usent les chaussées et ne pratiquent guère la conteneurisa-
tion. Les conditions de travail des conducteurs sont difficiles.
Le fret ferroviaire peut offrir les mêmes avantages si chaque wagon est autonome et automa-
tique, permettant ainsi la constitution dynamique des trains au départ des ports ou des plate-
formes d’échange et l’aiguillage individuel à chaque divergence ou convergence selon la desti-
nation. L’enjeu des économies d’énergie vaut de se poser la question de la faisabilité d’un tel
système et des exigences de sa compatibilité avec l’existant!: un défi européen!!
Des poids lourds en convoi sur des rails, cela s’appelle un train, dont chaque wagon saurait
être «!parfois!» autonome... Les technologies d’aujourd’hui font reconsidérer l’utopie au point
d’en montrer la!faisabilité
Utopie pour le transport ferré (version 2001 révisé en 2017 et 2021)
Innovations : obligatoires pour sauver le Chemin de Fer
Voir aussi :
oLes wagons peuvent aussi être autonomes : une rupture technologique
o : des navettes SNCF automatiques
o : le transport public autonome, sur pneus
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Un avenir pour les wagons automoteurs ! Le TGV est passé dans les mœurs, mais les Français
ont oublié le train. Le train de voyageurs ne fait plus concurrence à la voiture, la lutte semble
trop inégale. Reste le train de marchandises. Il est symptomatique que les projets technolo-
giques s’intéressent aux trains de camions sur les autoroutes, défi singulièrement plus difficile
que de mettre des marchandises sur les chemins de fer. Le train de marchandises existe déjà,
plein de reproches certes, mais aussi d’une étonnante évidence. C’est là que les projets tech-
nologiques sont utiles, à quelques années d’une libéralisation européenne du rail.
On parle de ferroutage. La philosophie du " tout voiture " frappe encore, puisqu’il s’agit de
mettre sur des wagons non pas le fret mais le camion qui le transporte. Les marins ont un peu
plus de bon sens : ils ont inventé le conteneur, que l’on met parfois sur des wagons, que l’on
assemble en trains de façon trop rigide. D’un côté la souplesse des camions que l’on aimerait
assembler en trains et de l’autre des trains à qui l’on voudrait la souplesse d’un ensemble de
camions.
Seule une rupture technologique forte peut remettre le rail en concurrence de la route.
http://ertia2.free.fr ----- Pérégrinages aux innovations ----- Page sur 4 111
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L’objectif est clair. Il est étonnant qu’aucun projet technologique ne s’intéresse à la solution
des wagons automoteurs, qui pourrait résoudre la rigidité ferroviaire. Utopie ! A voir ?
Donnons-nous le temps d’imaginer. Équipons chaque wagon d’un moteur d’appoint, d’une
autonomie électrique de quelques kilomètres et d’un système d’attelage en dynamique. En
régime de croisière, les wagons forment un train normal. A l’approche d’une dérivation, le
train ralentit, le ou les wagons ayant à quitter l’axe principal se désaccouplent en laissant avec
le wagon précédent un intervalle compatible avec un mouvement d’aiguillage. Après passage
de la zone d’aiguillage, les wagons restant sur l’axe principal rattrapent la tête du convoi et
s’y accouplent à nouveau. Les wagons dérivés utilisent leur autonomie pour continuer à faible
allure sur leur voie de desserte. Inversement, les wagons prêts à partir d’une voie de desserte
attendent le passage du prochain convoi pour s’y accrocher avant qu’il ne reprenne sa vitesse
de croisière.
Le réseau ferré est ainsi parcouru en permanence par des motrices derrière lesquelles le
convoi se transforme au gré des besoins de chacun des éléments. Le fret ferroviaire présente
une souplesse et une rapidité équivalente au fret routier. Les wagons n’ont plus de passage
obligé par ces gares de triage qui allongent et compliquent leur parcours. Les gares de triage
deviennent de simples commutateurs avec une voie d’attente par direction. De nombreuses
voies de garage et aiguillages peuvent être supprimés. Le nombre de wagons dormeurs est
réduit, la rotation du parc est optimale. Les motrices n’ont pas à s’arrêter ou à démarrer à
pleine charge, ce qui réduit fortement la puissance globale nécessaire et supprime la fonction
de traction assurée par la motrice. Accessoirement, l’énergie des wagons soulage la motrice
dans lors des démarrages et de la montée en vitesse ainsi que dans les courtes rampes.
Le mot « motrice » n’est plus adapté et peut être remplacé par le mot « pilotin ».
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En contrepartie, le système demande l’introduction de l’intelligence et de l’énergie dans
chaque wagon. La puissance nécessaire pour bouger un wagon de fret sur une voie horizon-
tale à plat en vitesse de croisière est faible. Le wagon n’est autonome que sur de courtes dis-
tances. Quelques dizaines de kilos de batteries modernes feront l’affaire, auxquelles on pourra
joindre un dispositif pour récupérer l’énergie de freinage.
Le système d’attelage automatique en dynamique ne devrait pas non plus être trop complexe
si l’on prend soin d’équiper les moteurs des wagons d’une commande précise. Le suivi en
temps réel de tous les wagons est fait par GPS avec redondance par odomètre, particulière-
ment en tunnel. L’approche finale se fait au radar. Le pilotin (tête de convoi) pour sa part doit
savoir s’il approche d’une dérivation utile à l’un de wagons de son convoi, afin de ralentir. Il
doit savoir aussi l’état de couplage de tous les wagons, y compris celui des nouveaux venus
en queue de convoi.
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Les nouveaux wagons autonomes utilisent la technologie du couplage inductif pour passer
l’énergie électrique d’un wagon à l’autre. Ce couplage se fait sans contacteur et sans câble à
l’air libre. L’ordinateur du wagon gère la puissance sur les roues pour que le wagon suive le
précédent au centimètre près. Il n’y a plus besoin d’attelage mécanique (ni tampons, ni cro-
http://ertia2.free.fr ----- Pérégrinages aux innovations ----- Page sur 5 111
chets) et les wagons peuvent se suivre de très près, améliorant d’autant l’aérodynamisme du
train. C’est sans doute là la plus grande révolution technologique ! Pour le roulage en section
courante, il s’agit essentiellement d’accélérer et de freiner en même temps que le pilotin qui
n’est plus véritablement une motrice car il ne tire plus physiquement les wagons.
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Reste l’intelligence de chaque wagon et l’intelligence du régulateur central pour tous les
trains. En amont de chaque divergence, chaque wagon vérifie sa route et, le cas échéant, selon
la destination du wagon précédent, ralentit pour laisser à l’aiguillage le temps de se position-
ner. Les techniques informatiques savent réguler des moteurs électriques à la milliseconde
près. La mise en œuvre d’un réseau informatique local reliant tous les wagons d’un même
convoi, accouplés ou non, par courant porteur et redondance par le rail ou par transmission
cryptée sans fil devrait répondre aux exigences de sécurité.
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La technologie des moteur-roues présente l’avantage de diviser la puissance de traction et de
freinage par le nombre de roues, de supprimer l’essieu et de proposer un différentiel numé-
rique dans les courbes, ce qui pourrait remettre en cause la nécessité de bogies pour les wa-
gons supportant les conteneurs de 12m. Pour un wagon classique, il suffit de monter 4 mo-
teur-roues identiques sur leurs ressorts amortisseurs.
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Les trains de voyageurs sont aussi concernés par cette "révolution technologique" avec une
problématique différente. Les applications non compatibles peuvent être traitées avec les
moyens classiques. Le trafic maritime a imposé les conteneurs. Le vrac et les citernes peuvent
aussi se conditionner aux dimensions des conteneurs. La compatibilité avec les wagons tradi-
tionnels n’est pas obligatoire. Les trains classiques continuent à circuler et sont progressive-
ment remplacés par des trains de wagons autonomes.
Le système n’assure pas la desserte du client final, sauf si celui-ci est équipé de voies priva-
tives. Pour la plus grande partie du fret, le camion reste le bon moyen d’acheminement entre
la gare et le client. Avec un conteneur de 6m, le camion taxi peut entrer en ville, à la diffé-
rence du semi-remorque supportant un conteneur de 12m. Il y a complémentarité entre les
modes. Le fret en conteneur peut être traité par des portiques de transbordement sur des ca-
mions-taxis, appelés à la demande. Le wagon automoteur comme le camion-taxi ont tous les
deux l’avantage de pouvoir se positionner précisément, au niveau du transbordeur. Le trans-
bordement avec un bateau porte-conteneurs devrait être tout aussi simple et rapide.
Si la gare est équipée, le conteneur peut être vidé/chargé sur place et correspondre avec des
camionnettes ou des vélos cargo. Il faut noter que le problème du dernier kilomètre est le
même que pour les transports par semi-remorque routier.
En France, il circule chaque jour 1300 trains de marchandise, soit environ 30 000 wagons,
avec en moyenne 5 gares de desserte par département, soit environ 1000 aiguillages. L’enjeu
est faible à comparer avec l’automatisation des camions sur les autoroutes. Pourquoi ne pas
envisager un projet européen sur le sujet, je serais le premier à investir des actions dans un
wagon automoteur ?
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Les wagons peuvent aussi être autonomes
Une proposition dans le cadre :
•Du plan de relance écologique
•Dans le domaine du fret ferroviaire
Il s’agit d’une étude de faisabilité!:«!Les wagons peuvent aussi être autonomes!» proposée
dès l’année 2000 et affinée jusqu’à 2020
Cette étude décrit le projet dans son ensemble, depuis les principse physiques (conteneurisa-
tion, gestion de l’énergie, attelages, structure du wagon, sécurités, cohabitation avec le ferro-
viaire existant, multi-modalités …) jusqu’à l’acceptabilité sociale, en passant par la gestion
centralisée, les études d’analyse de la valeur nécessaires au projet, y compris le planning (pro-
totypages, voies d’essai,…) et la communication (vidéos pédagogiques,…) jusqu’à la phase
opérationnelle.
Les poids lourds sont des wagons de fret automoteurs mis sur la route. Ils ont l’avantage de la
souplesse dans la gestion de leurs itinéraires et d’être rapide en évitant les gares de triage. Les
camions consomment beaucoup, usent les chaussées et ne pratiquent guère la conteneurisa-
tion. Les conditions de travail des conducteurs sont difficiles.
Le fret ferroviaire peut offrir les mêmes avantages si chaque wagon est autonome, automa-
tique et dédié aux conteneurs. L’enjeu de la survie du fret ferroviaire vaut de se poser la ques-
tion de la faisabilité d’un tel système et de sa compatibilité avec l’existant.
http://ertia2.free.fr ----- Pérégrinages aux innovations ----- Page sur 7 111
Contexte
Bientôt, le transport routier transportera 10 fois plus de fret que le transport ferroviaire. Le
réseau ferré supporte 80 millions de train-kilomètres sur 30 000 km de voies, dont le tiers
supporte moins de 10 trains par jour. Les petites gares sont en déshérence. Une voie de che-
min de fer assure en moyenne le transport équivalent à 20 camions à l’heure, alors qu’une
voie d’autoroute supporte en moyenne 150 camions à l’heure.
Un train transporte en moyenne environ 500 tonnes sur une distance moyenne de
350 km, soit l’équivalent du fret de 50 camions.
Le réseau ferré est sous-utilisé, en particulier les lignes secondaires et les dessertes ferrées
industrielles. La demande est en constante diminution, les opérations de constitution des
trains sont longues, le système ferré offre peu de souplesse et les délais d’acheminement
d’expéditeur à destinataire sont peu compatibles avec les exigences des clients.
Expéditeurs et destinataires sont à plusieurs kilomètres des gares. Les ruptures modales sont
autant de surcoûts.
Le réseau ferré, en dehors de quelques grandes lignes et de quelques tronçons régionaux, de-
vrait disparaître faute de compétitivité.
Pour le fret routier, Google, Tesla et autres grands constructeurs ont engagé d’énormes inves-
tissements pour le véhicule routier automatique. Dans peu de temps, sur les autoroutes, roule-
ront des trains de camions automatiques sans conducteur. Déjà le camion porte-conteneur au-
tonome (Donfeng) est opérationnel dans les ports chinois :
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 8 111
Déjà les Suédois ont développé le camion électrique avec caténaire !
Ce mode de propulsion n’apparaît pas généralisable et le transport routier continuera long-
temps à polluer, à user les routes et à fonctionner avec les aides de l’État. La mauvaise écolo-
gie du fret routier est multiple : les rejets des moteurs, les microparticules issues de l’usure
des pneus et des chaussées (426 000 tonnes/an), l’hyper-concentration des métiers et des pla-
teformes, … L’État et les régions paient les infrastructures adaptées aux Poids Lourds de 44
tonnes, bien au-delà des taxes sur les carburants. L’entretien des chaussées est d’un coût pro-
portionnel aux tonnes-kilomètres qu’elles supportent et les taxes/péages sur les camions ne
recouvrent pas ces frais d’entretien et de leurs nuisances.
Sans parler du dumping international…
Seule une révolution technologique de même ampleur que le TGV peut justifier le maintien
du réseau ferré pour le fret. Les ingénieurs de la SNCF planchent actuellement sur la conduite
automatique des trains, mais cette évolution ne changera pas les conditions de concurrence
avec le transport routier.
Puisque des entreprises privées vont mettre sur les autoroutes des trains de camions, pourquoi
un partenariat public-privé ne réussirait-il pas à mettre sur les rails des wagons “intelligents”
sans conducteur.
Il ne s’agit pas de changer le réseau actuel et son exploitation. Il s’agit d’ajouter un service
concurrentiel du fret routier (souplesse, rapidité et réduction du vandalisme) et d’utiliser les
petites lignes comme un atout pour la renaissance du transport ferroviaire.
Le concept de wagon autonome (WA) existe depuis au moins 20 ans. C’est le camion élec-
trique des Suédois, mais en convois sur rails.
Par ailleurs, la généralisation du conteneur est une opportunité de développement. Le conte-
neur convient à la quasi-totalité des marchandises.
Le wagon proposé est automoteur.
La première contrainte est qu’un wagon autonome sur batterie, non intégré à un train,
ne peut avoir l’autonomie suffisante pour traverser le pays sans se recharger. De plus
un pantographe par wagon serait une solution compliquée. Il lui faudrait aussi une
carrosserie aérodynamique.
Une autre contrainte tient à la faible friction entre la roue en acier et le rail en acier.
Le freinage d’un wagon de 30 t lancé à 140 km/h sur voie horizontale est d’environ
1000 m. Chaque wagon devrait alors être astreint aux règles de cantonnement. Avec
des cantons de 2 km, les wagons ne pourraient se suivre qu’à plus de 1 minute, limi-
tant le débit à 60 wagons à l’heure.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 9 111
Ces contraintes conduisent à la solution d’un train, … très différent du train d’au-
jourd’hui.
Une fois chargé en gare, le wagon rejoint le premier train qui passe et s’y attelle automati-
quement. Si le train ne va pas vers la bonne destination, le wagon se libère pour emprunter
une autre direction et attendre à nouveau le prochain train. Le pilote automatique de ces wa-
gons autonomes est nettement plus simple que celui des véhicules routiers qui ont à surmonter
des contraintes importantes (guidage latéral, obstacles mobiles, soleil, neige et pluie aveu-
glants, conflits aux sorties et entrées d’autoroute…).
Le concept est renforcé par la généralisation des conteneurs. Le wagon est une plateforme ba-
nalisée optimisée pour l’accueil des conteneurs. En gare, un simple pont roulant assure le
transfert avec des camions porte-conteneur chargé des trajets terminaux.
Le développement du WA est une révolution technologique propre à maintenir le réseau ferré
face à la route sur les grands axes comme sur les lignes secondaires et dans les dessertes fer-
rées industrielles, dans le cadre de la transition écologique et solidaire.
Diminuer, ou tout au moins contenir le trafic lourd sur les routes et autoroutes, c’est le
souhait d’une majorité de citoyens.
L’acceptabilité sociale des Poids lourds devient problématique. Leur nombre croissant
et le poids à l’essieu autorisé trop élevé réduisent la durée de vie des chaussées, dont
la rénovation est particulièrement coûteuse. Les accidents impliquant les camions ont
de forts retentissements dans les media. Les conditions de travail des chauffeurs sont
en décalage avec le progrès social. Les poids lourds sont difficiles à gérer dans les
situations de crise telles qu’un épisode neigeux ou une fermeture d’axe. Les grèves du
transport routier peuvent conduire à une faillite économique…
Mettre le fret sur les rails, c’est conserver un équilibre concurrentiel voire complé-
mentaire, faire des économies sur l’entretien des infrastructures routières, voire sur
certains investissements lourds. C’est aussi éviter des conditions de travail pénibles
aux chauffeurs routiers qui ont certainement un rôle à jouer dans les trajets locaux
expéditeur-gare et gare-destinataire, C’est encore réduire la consommation énergé-
tique et les pollutions ainsi que la gravité des accidents. C’est aussi une occasion de
vivifier les plateformes de triage qui peuvent être transformées en centres de distribu-
tion, réduisant ainsi l’artificialisation des sols provoquées par la multiplication des
plateformes de distribution routières.
On peut certes essayer d’automatiser des pelotons de poids lourds sur les autoroutes,
mais il faudra pour cela trouver une solution aux véhicules légers qui veulent sortir de
l’autoroute alors qu’un train continu de camions en voie lente les en empêche. La so-
lution du problème existe, c’est le train sur chemin de fer, mais on lui reproche en par-
ticulier sa rigidité, dans le temps et dans l’espace.
Une première amélioration est le ferroutage qui permet aux camions de prendre le
train. N’est-ce pas un peu bizarre de mettre des roues sur des roues ? On peut aller
plus loin sans révolutionner d’un coup le système ferroviaire actuel en donnant aux
wagons une certaine autonomie et en généralisant les conteneurs.
La faisabilité technique est acquise sur le plan mécanique et électrique. La recherche concerne
la qualité des capteurs (robustesse, précision, inviolabilité, ...), l’informatique embarquée (si-
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mulateurs, tests en grandeur réelle, inviolabilité...), l’adaptation des aiguillages à l’usage par
des wagons autonomes et la gestion géographique des wagons.
La faisabilité économique suppose l’adhésion du plus grand nombre d’acteurs du transport de
fret, pour réduire l’entassement des conteneurs, les gares de triage et les ruptures modales.
Les prototypes devraient être financés par des États volontaristes. La fabrication en série peut
être sous capitaux privés.
Conteneurisation
Les conteneurs largement utilisés pour le fret maritime sont une opportunité à généraliser
pour le fret ferroviaire. C’est l’occasion de développer un matériel roulant spécifique, qui soit
une simple structure horizontale d’accueil du conteneur, sans habillage ni superstructure.
Le transport maritime a généralisé les conteneurs (environ 100 millions en 2010) répartis en 4
catégories de longueur (3m, 6m, 9m, 12m). Une analyse de la valeur est une étape essentielle
pour choisir l’équipement de roulement : Un conteneur de 6m sur une plate-forme allégée re-
présentant une charge de 20t peut rouler sur 4 roues - les bogies n’ont plus lieu d’être ! La
question vaut aussi pour les conteneurs de 12m (28t max, soit moins de 20t/essieu).
Dans les modes de transports actuels, il est normal de privilégier les conteneurs de
12m, globalement moins chers au seul transport, mais avec un report des coûts sur le
dernier kilomètre au début et à la fin du voyage.
Les semi-remorques routières sont compatibles avec les conteneurs de 12m. Le coût du
chauffeur est un critère important. Un seul véhicule, un seul chauffeur, ce sont des
économies d’échelle. Néanmoins, les grands conteneurs nécessitent une logistique
coûteuse. A l’exception de quelques marchandises longues, le fret se satisfait des
conteneurs de 6m, plus simples à remplir et à manipuler. Sur wagon autonome, le cri-
tère de coût du chauffeur disparait et la logistique aux extrémités se simplifie.
Le transport actuel de conteneurs sur le réseau ferré a privilégié les wagons pour
conteneur de 12m ou pour 2 conteneurs de 6m. Si ce choix est judicieux pour les
convois de fret classiques, il est à revoir pour des convois de wagons autonomes.
En considérant les études et la fabrication d’une part et toute la chaîne logistique du fret
d’autre part, deux conteneurs autonomes de 6m valent mieux qu’un seul de 12m, … même si
ce type de volume est en rupture avec la vision classique du wagon.
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L’étude vaut d’être faite et démontrée aux affréteurs. On peut envisager que les frets trop
lourds ou trop longs soient confiés à des wagons classiques attelés à des trains classiques (qui
ont encore de fortes raisons de subsister sur certains itinéraires pour certaines applications dé-
diées). Vouloir traiter toutes les formes de fret avec les wagons autonomes pourrait remettre
en cause le concept et ses avantages. Une autre solution consiste à encadrer le wagon spécial
par deux wagons autonomes, attelés mécaniquement, pour former un équipage lui-même au-
tonome.
Par ailleurs, les petites lignes, qui sont un atout pour la renaissance du fret ferroviaire, ne sont
pas conçues pour de lourdes charges et n’ont pas besoin de grands conteneurs.
Fabriquer un conteneur pour un usage spécifique est plus facile que de fabriquer et
stocker des wagons spéciaux. Les conteneurs peuvent être de fabrication ou de posses-
sion privée, avec contrôles de viabilité. Les plateformes roulantes sont des fabrica-
tions/maintenance sur appel d’offre public.
Attelage immatériel
Le WA ne remet pas en cause les convois, qui restent nécessaires pour optimiser la consom-
mation globale et pour la sécurité entre mobiles. Le problème majeur à résoudre est celui de
l’attelage des wagons entre eux, sur un train à l’arrêt ou, pourquoi pas, sur un train en marche.
Cependant, le crochetage/décrochetage mécanique, les connexions/déconnexions du réseau
électrique et du réseau pneumatique de freinage, sous contraintes de gel et d’humidité et en
toute fiabilité conduisent à des dispositifs complexes. L’idée est de supprimer l’attelage clas-
sique au profit d’un attelage virtuel.
Le WA dispose de son propre système de freinage qui évite les connexions/déconnexions sur
le réseau pneumatique du train.
Le WA dispose de son propre système de régulation de vitesse qui lui permet d’accoster et de
suivre de très près (à moins de 10cm) le wagon précédent et qui rend inutile le crochetage
mécanique. Le gain aérodynamique est important.
Le WA n’a pas l’autonomie suffisante (dans l’état actuel de la technologie) pour rouler en
convoi sur de longs itinéraires avec de longues rampes. Le WA doit recevoir de l’énergie élec-
trique en roulant. La connexion électrique par contacteur est complexe. Le couplage inductif
est la solution sans contact et sans pièce conductrice à l’air libre. La technologie est déjà opé-
rationnelle pour la recharge des voitures électriques.
Concept du couplage inductif par résonance pour la recharge des véhicules élec-
triques. © DR
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Le wagon régule sa motorisation pour exécuter un arrêt au but. Le but peut être fixe ou mo-
bile. En particulier, le wagon peut s’atteler à un autre wagon, lui-même pourvu de la même
fonction. Le wagon peut s’atteler dans un sens ou dans l’autre. Le processus d’attelage sur
wagon à l’arrêt n’est pas fondamentalement différent pour un attelage sur un autre wagon à
faible vitesse (compromis entre la limitation de l’effort aérodynamique et la durée de constitu-
tion ou de reconstitution des convois). La vitesse relative d’accostage est fonction de la dis-
tance de la cible.
L’attelage virtuel, sans contact est en soi une révolution technologique. Pour les trains clas-
siques, l’attelage mécanique est nécessaire car c’est la motrice qui tire les wagons. Dans le cas
d’un WA avec accouplement virtuel, la motorisation électrique assure la propulsion et réagit à
la milliseconde pour se rapprocher ou s’éloigner du wagon précédent, rendant inutile l’atte-
lage mécanique : suppression des tampons, des crochets et du mécanisme mécanique soumis
aux contraintes du gel et de la dilatation. L’intervalle entre wagons peut se réduire au mini-
mum nécessaire pour que les arêtes verticales de deux wagons successifs ne se touchent pas
dans les courbes et contre-courbes, particulièrement dans les zones d’aiguillages où l’espace-
ment entre wagons peut être réduit (à environ 40 cm - à vérifier) pour les mouvements de la-
cet et latéraux des wagons au niveau des aiguillages successifs.
Un autre avantage important est que les wagons ne doivent pas être conçus comme des
maillons d’une chaîne. Dans les trains classiques, le premier wagon derrière la motrice est
soumis à la tension maximale qui tracte les autres wagons, au démarrage comme dans les
rampes. Une forte tension dans les courbes peut aussi générer un déraillement. L’attelage vir-
tuel évite ces contraintes. La structure du wagon peut être légère, moins affectée par la cha-
leur, le froid et l’humidité. Plus léger, les frottements consomment moins d’énergie.
Tous les wagons disposent d’un GPS complété par un odomètre qui pallie les zones d’ombre
satellitaire, en particulier dans les tunnels. Connaissant leur position géographique, les wa-
gons peuvent assumer leur itinéraire, se conformer aux signaux de sécurité et aux ordres de
marche du pilotin lorsqu’ils sont en convoi. Les wagons émettent périodiquement leur posi-
tion. Le wagon en phase préparatoire d’attelage connaît ainsi la distance qui le sépare de son
but ainsi que la vitesse relative de celui-ci. L’approche finale et le maintien de l’attelage en
position se fait avec un radar (ondes courtes ou ultra-sons).
Selon l’étude allemande de 2009 "L’attelage automatique à tampon central, de Bern-
hard Sünderhauf (Altaplan Leasing Gmbh)", l’attelage automatique seul pourrait ac-
croître la productivité du chemin de fer de 30%
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Énergie électrique
Pour mémoire, un train classique consomme environ 30Wh/t.km (ADEME). Les mo-
trices ont environ une puissance de 5000 kW, pour tirer 3000 tonnes en 50 wagons,
soit un convoi de 700m.
L’énergie électrique (courant alternatif) provenant du pilotin est distribuée par couplage in-
ductif entre wagons, à charge pour le wagon suivant de maintenir son contact virtuel avec le
wagon précédent avec une précision de quelques centimètres, à l’accélération, au freinage et
en croisière. L’énergie électrique est puisée de la caténaire ou produite dans le pilotin si la
voie n’est pas électrifiée (pile à combustible, turbine à gaz avec alternateur, …). A noter qu’en
cas de défaut électrique sur la caténaire, le train peut continuer grâce aux batteries.
Le réseau électrique du train peut être doublé pour assurer la redondance. Le wagon est symé-
trique. A chaque extrémité, une bobine primaire voisine une bobine secondaire, de façon que
les bobines secondaire et primaire des wagons connexes s’accouplent dans le bon sens et sur
le bon axe. Les mouvements latéraux des wagons dans les courbes et contre-courbes
conduisent à désaxer les bobines. Celles-ci sont montées sur un bras souple pour maintenir les
axes de couplage.
Récupération au freinage
L’énergie de freinage peut être récupérée. Il est intéressant
d’étudier les fréquences des démarrages et des arrêts, des
freinages et des accélérations, des appoints en rampe, pour
estimer les économies d’énergie et dimensionner l’organe de
stockage de l’énergie. La récupération d’énergie dans les
freinages ou les descentes est trop intense et trop importante
pour être gérée par des batteries. 20 tonnes à 100 km/h représentent une énergie ciné-
tique d’environ 1000 kJ qui devrait être renvoyée sur la caténaire. Il y a là un grand
gisement d’économies d’énergie.
En section courante électrifiée, la solution est de restituer l’énergie de freinage via la caté-
naire. Sur les lignes non électrifiée, la technologie de recharge très rapide des batteries au
freinage n’est pas maîtrisée. Le volant d’inertie semble le système présentant le meilleur
compromis (poids, puissance absorbée, …), à étudier concurremment avec les super-capaci-
tés. Ce stockage provisoire peut être sur le pilotin ou sur chaque wagon, à débattre (analyse de
la valeur).
Wagons à structure légère
Les wagons autonomes sont moins lourds. Les frottements consomment moins d’énergie. La
tare d’un wagon porte-conteneur de 6m pourrait être abaissé de 9t à 6t, soit 1/3 d’énergie ci-
nétique économisée. Les wagons peuvent se suivre à 20cm. On peut estimer que l’énergie aé-
rodynamique consommée à 100 km/h peut diminuer de 20%.
Au total, un train de wagons autonomes pourrait ne consommer que 10 à 15Wh/t.km.
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La longueur du train qui retarde l’arrivée de la pression d’air en fin de train et tassent
les derniers wagons sur les premiers.
L’adhérence roue/rail qui peut varier du rail gras au rail sec. Un freinage trop fort
peut bloquer la roue. Le glissement détériore le rail et la roue.
Au démarrage d’un train classique, seule la motrice tire. Si le train est très lourd, la
voie en pente, les rails gras, les roues de la motrice vont patiner. L’accélération doit
être douce. A noter que les tampons entre voitures se détendent progressivement per-
mettant à la motrice de tirer progressivement tout le train.
La commande précise de la traction sur chaque roue permet de gérer le différentiel de vitesse
de rotation dans les courbes (capteur de courbe). Tous les moteur-roues sont identiques, inter-
changeables, montables et démontables rapidement, même sous wagon chargé.
Les moteur-roues ont leur propre régulateur, leur propre compte-tour, leur propre GPS, leur
système d’anti-patinage, leur capteur de surchauffe et de balourd, leur capteur de charge, leur
interface-amortisseur avec le châssis du wagon, leur propre onduleur. Les moteur-roues et
leurs éléments afférents sont soumis à de nombreux mini-chocs provoqués au raccord entre
rails successifs et à diverses attaques : vol, piratage, vandalisme mécanique, électrique ou
électromécanique. Le repérage d’un défaut conduit à dérouter le wagon dès la prochaine voie
d’attente ou de livraison. Ces contraintes sont prises en compte dès le début de la conception.
Le capteur de charge sur chaque roue permet de vérifier le poids du conteneur
(contrôle entre le poids annoncé et le poids réel), de détecter les dissymétries de char-
gement ou les surcharges à la roue et de détecter une mauvaise vibration de la roue.
La répartition de la puissance de traction sur les 4 roues conduit à une fabrication plus simple,
avec des composants plus petits, mieux intégrables et plus économiques.
Batteries
Chaque roue a son propre bloc batterie amovible, son propre onduleur et son propre volant
d’inertie, pour assurer la redondance de ces éléments en cas de défaillance. La densité d’éner-
gie massique ou volumique n’est pas un critère principal (contrairement aux voitures élec-
triques). La robustesse mécanique, au chaud, au froid et à l’humidité, le nombre de cycles de
recharge, le débit de charge et de décharge sont des critères importants. Une idée serait d’in-
tégrer les batteries à l’intérieur des poutres du cadre du wagon, avec un système anti-vol per-
formant.
Le stockage d’électricité est limité. Il assure essentiellement l’autonomie du wagon
dans les zones terminales, soit quelques kilomètres. Pour les rares zones terminales
très longues ou très pentues, on peut imaginer un pilotin en attente.
Pilotin autonome léger.
Le wagon-pilote d’un convoi de wagons autonomes n’a plus à fournir l’énergie au démarrage
ni en accélération, phases dans lesquelles chaque wagon utilise l’énergie de ses batteries.
L’appellation « motrice » n’a plus lieu d’être. Dans les itinéraires à forte rampe, le wagon-pi-
lote est assisté par l’énergie des batteries des wagons du convoi. Le cas échéant, le convoi
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peut diminuer sa vitesse de croisière ou peut être facilement être divisé en plusieurs rames
avec chacune une motrice. Les wagons-pilote sont eux-mêmes autonomes et n’ont pas besoin
de conducteur. L’absence de cellule de conduite manuelle est aussi une grande source de sim-
plicité et de coût de fabrication et de maintenance. Le freinage du pilotin ne concerne que le
pilotin lui-même. Le bloc pneumatique n’est plus utile.
Un wagon-pilote peu puissant et léger est beaucoup moins coûteux et beaucoup plus facile à
fabriquer qu’une motrice sur-puissante et très lourde (patinage). Le concept de wagons auto-
nomes incite à des convois plus courts et plus fréquents.
La diminution du personnel de conduite doit être compensée par de nouveaux mé-
tiers (régulation, surveillance des voies de desserte, entretien du réseau, mainte-
nance, astreintes, …)
Sur les lignes non électrifiées, les wagons-pilote sont équipées d’un moteur à hydrogène gé-
nérant le courant à la place de la prise sur caténaire. Souvent les lignes non électrifiées sont en
site montagneux imposant de limiter le nombre de wagons derrière un wagon-pilote.
Les coûts de fabrication des motrices génératrices sont exponentiels avec la puis-
sance disponible. Il vaut mieux multiplier les motrices délivrant une moindre puis-
sance à peu de wagons que s’encombrer de motrices surpuissantes pour piloter de
nombreux wagons.
* *
Cette illustration montre un wagon-pilote composé d’un conteneur de 3m aérodynamique
avec pantographe et un conteneur de 3m contenant le transformateur distributeur.
Sur les lignes non électrifiées, le wagon pilote est suivi par un wagon tender abritant une pile
à combustible et son réservoir d’hydrogène générant l’électricité nécessaire au convoi, à dis-
position du wagon pilote qui en gère la distribution.
En solution alternative, selon le poids et l’encombrement des éléments, trois piles à combus-
tibles peuvent être réparties sur les deux wagons.
Les réservoirs d’hydrogènes sont interchangeables automatiquement. Les réservoirs pleins en
rechange sont acheminés vers les gares en prévision des besoins de recharge. Il n’y a pas à
prévoir de station de recharge des réservoirs.
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Les itinéraires non électrifiés sont en général assez courts. Le (les) réservoir(s) d’hy-
drogène est à prévoir pour assurer l’autonomie d’un convoi de 20 wagons de 20t sur
200 km.
Cinématique d’attelage
Un radar à chaque extrémité du wagon vise le wagon précédent (et le wagon suivant). En sec-
tion droite, l’ordinateur embarqué agit pour maintenir constante la distance entre les deux wa-
gons et régule la puissance de traction ou de freinage de chaque roue pour une action différen-
tielle dans les courbes, évitant aux roues de tourner en glissant (comme sur un essieu fixe).
Un capteur GPS de chaque côté du wagon permet d’améliorer les réceptions GPS (l’odomètre
assure le calcul de position en cas de GPS masqué)
Le pilotin annonce en permanence sa vitesse à tous les wagons pour que ceux-ci synchro-
nisent la leur. Contrairement au train classique, la commande de freinage a un effet immédiat
sur toutes les roues, avec un traitement anti-blocage.
Dégroupage
Chaque wagon connait son itinéraire, celui du wagon précédent et celui du pilotin. En amont
d’un divergent, le pilotin vérifie qu’au moins un wagon doit diverger, afin de s’adapter à la
dé-construction et à la re-construction du convoi. Chaque wagon détermine s’il doit suivre
son prédécesseur ou non. Pour quitter le convoi, le wagon ralentit jusqu’à laisser devant lui
l’intervalle de temps suffisant à la bascule de l’aiguillage et au freinage d’urgence éventuel si
l’aiguillage ne se déclare pas comme ayant appliqué la commande. La vitesse du convoi est
adaptée en amont du divergent pour que le wagon divergent puisse s’arrêter avant l’aiguillage.
Pour une vitesse d’approche de 10m/s, avec un freinage d’urgence de -1,5 m/s/s, L’ar-
rêt se fera en moins de 7 secondes, auquel se rajoute le mouvement d’aiguillage en 2
secondes. Les essais en réel devraient déterminer les vitesses d’approche optimales,
compte tenu des rampes et de la masse du wagon.
Après la divergence, les wagons qui doivent suivre le même itinéraire que la motrice re-
joignent celle-ci jusqu’à l’attelage virtuel.
Les wagons ayant quitté l’itinéraire se regroupent sur la voie d’attente associée au divergent,
en attente d’un convoi empruntant ce nouvel itinéraire.
Au passage d’une convergence, le pilotin détermine si des wagons sont en attente pour re-
joindre son convoi. Après la divergence, le convoi marque l’arrêt pour permettre à ceux-ci de
le rejoindre. Le convoi redémarre dès l’attelage du dernier wagon.
Le passage d’une divergence où des wagons quittent l’itinéraire consomme environ 2 minutes
pour les décélérations et accélérations et 20 secondes par coupe quittant le convoi.
On peut imaginer quelques sites avec deux voies parallèles et un pont transbordeur de
conteneurs qui permet d’optimiser les convois en regroupant les conteneurs selon leur
destination, de façon à limiter le nombre de coupes.
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Transmissions filaires
Dans le convoi, les transmissions se font sur les 2 réseaux électriques par courant porteur ou
par les rails. Le transmetteur est au niveau de l’alimentation de chaque roue (c’est aussi un
couplage inductif, mais à haute fréquence et courant faible). Chaque roue a sa propre adresse.
Elle reçoit les consignes et elle émet son état de fonctionnement. Les 4 roues du wagon
échangent entre elles les informations de régulation. La transmission filaire limite les cyber-
vandalisme. Ce réseau ne doit pas avoir de porte directe avec d’autres réseaux sans fil (locaux
ou Internet ou autres)
Transmissions satellitaires
Chaque wagon est connecté à un réseau de téléphonie sans fil privé (satellitaire) sécurisé,
crypté avec une clé dépendant de la position géographique. Le wagon reçoit des ordres de
manœuvre de la locomotive, du wagon précédent ou de la gare. Le wagon fournit les données
sur sa position, sur les images des caméras et sur son chargement.
La locomotive échange avec le système central pour le suivi des convois, avec les wagons de
son convoi ou avec les wagons en attente sur son chemin. L’objectif implicite est de se passer
des gares de triage. Seules les voies de desserte et d’attente (à chaque divergence/conver-
gence) sont nécessaires.
L’autre objectif est d’offrir à tous les clients le suivi en temps réel de leurs wagons ou des
conteneurs embarqués sur les convois.
Lorsque les voies sont partagées avec du trafic voyageur plus urgent, les convois peuvent se
garer sur une voie d’attente pour se faire doubler.
Aiguillage
La commande est actionnée par le wagon, qui vérifie son exécution à temps pour qu’il puisse
s’arrêter avant de franchir l’aiguillage en défaut. Le wagon dispose d’une caméra avec projec-
teur infra-rouge et visière de protection contre le soleil, la pluie et la neige, permettant de télé-
surveiller l’aiguillage (et l’état de l’attelage virtuel). En cas de défaut supposé, le central de
maintenance peut, wagon arrêté, demander à celui-ci d’actionner l’aiguille dans les deux sens.
Les aiguillages existants sont à modifier pour assurer cette fonction.
Compatibilité avec l’existant
Les trains de wagons autonomes ne peuvent circuler que sur des itinéraires capables de les
accueillir, disposant d’aiguillages commandables par les wagons autonomes et de voies d’at-
tentes. L’attelage virtuel est spécifique aux wagons autonomes. Un adaptateur pour wagons
classiques existants reste envisageable.
Le central de régulation vérifie les diagrammes de marche pour que trains classiques et trains
de wagons automoteurs puissent se succéder sans retard, voire se doubler. Les voies de des-
serte pour wagons autonomes ne sont pas partageables, sauf en conduite à vue. (On peut ima-
giner qu’un WA puissent tracter ou pousser un wagon classique dans certains cas).
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Opérations portuaires
Lorsqu’un porte-conteneur arrive à quai, le transbordement d’un conteneur se fait directement
sur un WA qui gagne alors une zone à l’extérieur du port dans l’attente du passage d’un wa-
gon-pilote ou d’un train constitué. Cette procédure élimine les jeux de chaises musicales entre
conteneurs.
Lorsque le porte-conteneur passe en phase de chargement, le plan de chargement contraint les
conteneurs à se présenter dans l’ordre où ils seront chargés. La régulation centrale définit pour
chaque wagon la voie d’attente du prochain train à destination du port. Les voies d’attente
peuvent être doublées pour assurer le jeu de chaise musicale nécessaire à la constitution d’un
train dans le bon ordre.
L’utilisation de wagons autonomes directement au pied des navires porte-conteneur
facilite la gestion du port où les opérations d’empilage et de dépilage sont nom-
breuses. La plateforme portuaire ne sert plus qu’à des voies d’attente pour des wagons
recevant le conteneur depuis le navire, et des voies d’attente pour les conteneurs sur
wagon, à transborder sur le navire. Alors qu’un wagon classique ne roule qu’un tiers
du temps, un wagon porte-conteneur pourra être actif 100% du temps. (Avec optimisa-
tion de l’usage des conteneurs)
Hyperviseur
Les voies sont cartographiées comme dans le domaine routier. A l’instar des véhicule s rou-
tiers, le WA dispose d’un navigateur GPS assurant le calcul d’itinéraire en fonction de
l’adresse de destination (y compris la route du camion-taxi). Les difficultés de trafic sont ren-
seignées en temps réel ou lors de prévisions de coupure. Un télé-secrétariat national (n°
unique), fonctionnant avec de bons vieux téléphones (fiabilité et souplesse descriptive - pho-
tos géo-localisées et horodatées) assure la cartographie numérique en temps réel des zones
difficiles et sa publication sur l’Intranet et aux médias.
Le télé-secrétariat pour la numérisation des perturbations est un des rares cas où la
gestion d’homme à homme est plus efficace et beaucoup moins chère qu’une gestion
automatisée. Il faut que les informaticiens aient l’humilité de le comprendre.
La progression de tous les convois est suivie en temps réel, ainsi que les WA isolés (non atte-
lés), permettant de simuler plusieurs jours à l’avance l’occupation du réseau et de réguler la
constitution dynamique des convois.
Parallèlement, l’hyperviseur fournit un service Internet de suivi des conteneurs (et de factura-
tion du service) et la synchronisation avec les navires porte-conteneurs et les camion-taxis.
Équipement des itinéraires de transit
Les aiguillages (convergence ou divergence) qui peuvent être empruntés sur les deux
branches disposent d’un transpondeur (balise différentielle GPS) fournissant l’identifiant de
l’aiguillage (axe, km, sens, GPS, gares encadrantes et/ou voie d’attente), ainsi que son état
(état inconnu lorsque l’aiguille est en mouvement, prochaine gare desservie par l’aiguillage
dans sa position, horodate courant, horodate du précédent changement d’état, place dispo-
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nible). Le transpondeur est situé à la distance de sécurité de l’aiguillage. Il est répété au gui-
don d’arrêt.
Équipement des dessertes et voies d’attente
Des transpondeurs d’arrêt au but permettent aux WA de s’arrêter en attente d’ordres exté-
rieurs.
En entrée de zone, un transpondeur fournit l’indication de place disponible. Si l’offre de la
zone est insuffisante, les WA refusés doivent rester avec leur convoi d’origine. Cette procé-
dure est exceptionnelle. L’hyperviseur permet de vérifier que tout WA se joignant à un convoi
a une possibilité d’accueil dans toutes les zones où il sera autonome, quitte à faire le trajet en
plusieurs tronçons
Plateformes d’échange
Un cahier des charges pour les outils de déchargement et de chargement pour différents types
de wagon (pont transbordeur pour conteneurs, transpalettes, pompes pour pulvérulent, …)
permet de construire des plateformes d’échange efficaces et rapides au voisinage des zones
urbaines, industrielles ou commerciales.
Dès qu’un wagon chargé s’approche de sa gare d’arrivée, il avertit le destinataire qui peut
alors réserver le camion-taxi pour le transport du conteneur ou de son contenu entre la gare et
sa destination finale. Inversement, l’expéditeur ou son transitaire réserve un wagon vide et le
camion-taxi nécessaires.
C’est aussi l’occasion pour la SNCF de développer dans les gares des mini-plare-formes
d’échanges au plus près des clients : un contenur de 6 m peut facilement être déchargé sur des
camionnettes ou des vélos-cargos non polluants et plus rapides en ville.
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Conclusion
Les voies ferrées existent, le transport ferroviaire est peu polluant. La technologie est mature.
Les wagons autonomes sont une solution de repeuplement urgente si l’on veut justifier le
maintien en bon état du réseau ferré national encore existant.
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Transport de voyageurs
Le chapitre "Navettes SNCF" développe un concept spécifique.
Le WA peut aussi transporter des voyageurs, en affectant chaque wagon à des dessertes pré-
cises, uniques ou successives, en concurrence avec les autocars routiers. Le WA s’affranchit
des contraintes de longueur de convoi, des contraintes horaires (fréquence multipliée) et de la
disponibilité de conducteurs, remplacés par des chefs de cabines si nécessaire.
En adoptant les dimensions standard des conteneurs, il devient possible de diversifier l’usage,
adaptation rapide à la demande, conteneurs-couchettes, conteneurs-restaurant, conteneurs
mixtes (passagers / matériel type vélos ou valises professionnelles, …), conteneurs habitation
légère, food-truck, conteneurs pour transports sanitaires, conteneurs de soins itinérants, conte-
neurs de vente ambulante, conteneurs classes vertes, conteneurs WE… En gare, les WA-
voyageurs peuvent se succéder facilement sur un même quai d’embarquement. Il est envisa-
geable que les conteneurs soient à terre lors de la montée/descentes des voyageurs puis trans-
bordés sur leur plate-forme roulante. Le conteneur peut aussi être transbordé sur un porte-
conteneur routier assurant la navette du dernier kilomètre ou sur une péniche pour une naviga-
tion fluviale.
Pour être un peu provocateur, on peut aussi imaginer un WA-bagnole, c’est à dire
une plateforme autonome pour le transport des véhicules routiers, pour les véhi-
cules légers de moins de 6m, et pour les véhicules entre 6 et 12 m.
Une application particulière serait la mise sur rail pour l’utilisation des tunnels fer-
roviaires.
Le transbordement se fait à partir d’un quai à hauteur en prolongement des rails.
Le véhicule, abandonné par ses passagers (qui prennent un WA-voyageurs), est pris
en charge par des bras enserrant les roues pour être centré et déposé sur la plate-
forme.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 23 111
Wagon autonome isolé, à pantographe
Les wagons autonomes formant un train consomment moins d’énergie aérodynamique et res-
pectent le système de sécurité par canton.
Les camions électriques à pantographe, mentionnés en début de document, suggèrent que l’on
peut faire la même chose sur rails sous réserve d’innover un système de sécurité analogue au
système des camions à conduite autonomes :
Les wagons autonomes isolés n’ont pas de cabine de conduite mais peuvent se suivre soit très
près avec l’attelage immatériel décrit dans ce document, soit à distance de sécurité compatible
avec les performances de freinage.
A priori, un wagon autonome isolé injecté sur le réseau va l’emprunter à la même vitesse que
les wagons précédents, sauf derrière un train qui peut ralentir en cas de débranchement ou
derrière un train classique. Derrière un train classique, le wagon adopte la sécurité par canton.
Derrière un wagon autonome isolé ou derrière un train de wagon autonome, le système de sé-
curité est basé sur l’émission fréquente par les wagons autonomes de leur position GPS et leur
position kilométrique. Le défaut de transmission déclenche le freinage de précaution. Si un
wagon ralentit, le wagon suivant adapte son allure progressivement jusqu’à être en phase d’at-
telage immatériel
Pour limiter la consommation d’énergie aérodynamique, le wagon est équipé d’un nez et
d’une queue aérodynamiques.
Ces appendices sont facilement installables et désinstallables (système automatique) sur des
wagons autonomes pour permettre le chargement et le déchargement du conteneur sans risque
de dégradation. En convoi, l’intervalle entre wagons tient compte de la présence de l’appen-
dice.
Sur les lignes non électrifiées, les wagons-camions sont utilisés comme des wagons auto-
nomes derrière une motrice à moteur à hydrogène générateur de courant.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 24 111
Acceptabilité sociale
La rupture technologique proposée conduit à un accroissement de l’activité du fret ferroviaire.
Les métiers actuels sont conservés pour gérer les trains classiques. D’autres métiers sont à
créer : contrôleur de ligne, à l’instar du contrôleur aérien, planificateur de convoi, gestionnaire
des postes fixes (aiguillages fortement sollicité, quais de transbordement, …), gestion locale
de la nouvelle clientèle et des camions-taxi, gestion commerciale, maintenance des nouveaux
matériels, … Ces nouveaux métiers sont à faible pénibilité et contribuent à faire revivre les
petites agglomérations.
Le découpage des trains de voyageurs en wagons-navette accroit la prégnance du trafic et
modifie le rôle fonctionnel du personnel en gare. L’augmentation de la fréquence des navettes
est un facteur d’animation constante de la gare, qui devient attractive pour de nouveaux ser-
vices (cyber-café, pressing, station-service avec location de voitures, hôtellerie, fleuriste, pa-
pèterie, pôle administratif de proximité, salle de réunion, consigne à vélo, crèche, laboratoire
médical, …).
Les gares peuvent reprendre leur place !
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 25 111
Planning
La mise en route du projet n’est pas forcément complexe. Elle dépendra de la qualité (et de
l’audace) des équipes de conception.
Plusieurs chantiers peuvent être lancés en parallèle :
•Analyse de la valeur du projet général et des composants principaux : attelage virtuel,
distribution électrique, gestion de l’énergie, moteurs-roues/freinage, informatique embar-
quée, informatique d’hypervision, gares, camions-taxi, sécurités (anti-vandalisme, pira-
tages,…),… applications au transport de voyageur.
•Actions pédagogiques : simulations vidéo, publicités, service de presse, relations pu-
bliques, scientifiques, technologiques, politiques, portuaires, maritimes, agences de fret,
fabricants de camions-taxis autonomes, de portiques transbordeurs
•Etudes logistiques : en lien avec l’analyse de la valeur, pour que la logistique suive lors
des phases de maquettage et de déploiement
•Réalisation informatique d’un réseau de voies ferrées virtuel, type OpenStreet, visuali-
sable sur écran, afin de vérifier les procédures de construction et de division des convois,
avec animation interactive. Ce réseau servira aux tests du logiciel d’hypervision.
•Intégration du réseau complet sur OpenStreet, avec couche des mobiles en GPS
•Réalisation de maquettes au 1/20 (wagons et motrices) pour essais sur réseau privé (1km
en boucle, avec aiguillages et gares).
•Réalisation d’un réseau de test (100 km en boucle, avec aiguillages et gares)
•Réalisation de plusieurs prototypes de moteurs-roues de différentes technologies (reluc-
tance variable, …) pour tester la réponse aux commandes (différentiel), le freinage, la ré-
cupération d’énergie,…) et équipements associés (interfaces mécaniques, amortisseurs,
capteurs,…)
•Réalisation du système d’attelage (couplage inductif, capteurs, GPS, informatique, trans-
missions sur courant porteur et sans fil…)
•Réalisation de plusieurs plateformes pour conteneurs de 6m et de 12m, avec logement des
batteries, des moteurs-roues, de la distribution électrique, du régulateur, des capteurs et
des courants faibles.
•Réalisation de plusieurs motrices de différentes puissances, électriques et diesel ou à hy-
drogène
•Réalisation du logiciel embarqué et du logiciel de test afférent
•Réalisation du logiciel d’hypervision et du logiciel de test afférent
•Recherche de partenariats pour les phases de développement, de pré-série et de déploie-
ment
•Etudes juridiques, relations avec les syndicats et les associations d’usagers
•Etudes commerciales et relations avec les médias et les institutions
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 26 111
Notion de coûts
Hors prototypes et pré-série et développements logiciels, un wagon porte conteneur de 6m
pour une charge utile inférieure à 20 t pourrait être comparé à un camion de 20 t.
Chassis horizontal ajouré, moteur-roues tous identiques, batteries et équipements
d’automatisme conditionnées dans les poutres, ordinateur embarqué, câblages simpli-
fiés, … l’ensemble est moins complexe qu’un camion avec sa cabine et ses organes de
pilotage, un câblage électrique important, et de nombreux équipements périphériques
(pompes, lanternes, freins, suspensions performantes, protection du réservoir, …)
Un wagon pilote est une plateforme de WA classique sur laquelle sont posés deux conteneurs
de servitudes électriques gérant une puissance limitée.
L’hyperviseur peut être simple et efficace si l’analyse de la valeur est bien conduite.
Les aménagements des gares et des voies de services servent pour la plupart à de simple
transbordements de conteneur.
Les aiguillages concernés sont en nombre limités.
Les développements selon le Planning ne doivent pas être bâclés. C’est sans doute le plus
gros investissement à engager.
La montée en puissance de l’application est progressive, avec une étude de marché détermi-
nant le nombre initial de WA à produire (et à vendre) et le nombre de WA pour une applica-
tion viable à terme, qui pourrait très vite s’internationaliser.
Rail versus Route
Source!: https!://www.flickr.com/photos/thomasthomas/3535974964/lightbox/
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 27 111
Le transport routier est très compétitif sur le dernier kilomètre et les plateformes logistiques
sont de plus en plus rarement équipées de voies ferrées d’accès (certains accès ferrés pour-
raient être réhabilités). Inversement, le fret routier à longue distance est transporté par des
camions de 38t, voire de 44t, sans doute pour optimiser le coût du chauffeur et du camion.
En privilégiant le transport de conteneurs de 6m et d’un poids inférieur à 6t et en écartant les
transports spéciaux, le wagon autonome à 2 essieux, sans chauffeur et plus facile à construire,
peut occuper le créneau des charges moyennes qui peuvent être récupérées en gare par des
camions porte-conteneur de moins de 12t en charge et à 2 essieux, plus pénétrants dans le ré-
seau urbain, et plus faciles à transborder. Parallèlement, les petites gares peuvent édifier à
moindre coût une plate-forme logistique dédiée au dernier kilomètre, … propres à créer de
l’emploi de substitution pour les cheminots.
Plutôt que de bourrer les semi-remorques, le wagon autonome peut jouer le fret réparti, avec
une offre souple et une agression limitée des infrastructures.
Extrait d’un article de Carfree du 28/10/2019
« Il y a quelques années, l’Université technique de Dresde en Allemagne avait réalisé une
étude intéressante sur le coût réel de l’automobile à la demande du groupe Verts/ALE du Par-
lement européen. Cette étude intitulée « Les coûts externes de l’automobile » permettait
d’évaluer les dépenses liées à l’automobile à 374 milliards d’euros à l’échelle européenne,
dont 50,5 milliards pour la France. Pour l’Hexagone, selon cette étude, le coût des seuls ac-
cidents de la route (16,8 milliards en 2008), dépasse à lui seul le fardeau de la SNCF identifié
par le rapport Spinetta (14 milliards) ou par l’étude de la Cour des Comptes (15 milliards). Si
on prend en compte l’ensemble des coûts générés par les accidents de la route, y compris
ceux qui pèsent sur les particuliers, on atteint même 32,8 milliards d’euros en 2015, d’après
les calculs de l’Observatoire national interministériel de l’insécurité routière…
C’est ce qui avait permis au journaliste du Monde Olivier Razemon de dire en 2018 que « la
SNCF coûte moins cher que les accidents de la route. »
Et on parle ici des seuls accidents de la route… pas de la construction et de l’entretien des
routes, de leur signalisation, des milliers de ronds-points giratoires à un million d’euros
pièce, des dégâts et de la pollution liés au système routier, des forces de l’ordre affectés à la
route, des aménagements anti-bruit, etc. Il s’agit en outre ici des coûts collectifs, à savoir du
coût de l’automobile pris en charge non par les automobilistes, mais par l’ensemble de la so-
ciété. On pourrait ajouter les coûts privatifs (achat de voitures, entretien et réparations, car-
burant, stationnement, etc.)
En fait, les sommes en jeu sont tellement importantes et diversifiées qu’il est même difficile de
savoir de quoi l’on parle vraiment.
Mais ce n’est pas grave, l’essentiel est de faire passer le fallacieux message que le train en
général et le TER en particulier est vraiment le mode de transport le plus cher et le plus sub-
ventionné.
Vous pouvez compter sur le gouvernement, la Cour des Comptes, la FNAUT et tous les grands
médias pour marteler ce message : le train coûte trop cher et c’est pour cela qu’il faut l’ou-
vrir à la concurrence.
Et personne ne sera présent pour dire toutes les économies que le train apporte, en nombre de
voitures en moins, en accidents en moins, en pollution en moins, en CO2 en moins, etc. et
pour rappeler tout l’intérêt d’un grand service public ferroviaire face aux dégâts prévisibles
de la libéralisation des chemins de fer. »
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 28 111
Simulations vidéo
Ces simulations sont proposées pour assurer une bonne pédagogie pour tous (bureaux
d’études, citoyens, cheminots, élus). Elles doivent devenir la référence du projet et doivent
être mises à jour à chaque étape, de façon que tous puissent en permanence s’y appuyer.
Une simulation se fait en plusieurs temps : une maquette, une phase de spécifications, une
réalisation opérationnelle, une itération pour la prise en compte des simulations connexes.
Réalisées avec Sketchup, elles permettent une intégration sur les images satellites de Google
Earth ou Open Street Map :
Les objets créés et les voies ferrées GE sont archivés dans une médiathèque structu-
rée, sur la base cartographique des écrans de l’hyperviseur.
(L’informatique a une fâcheuse tendance à dupliquer, compliquant à plaisir les mises
à jour. Espérons que les chefs de projet auront la fermeté de bien penser au futur. In-
versement, la concentration unique peut compliquer les développements et la cyber-
sécurité. L’analyse de la valeur a un rôle à jouer)
A noter qu’une voie ferrée est correctement visible sur 7mm de largeur à l’écran, soit
au 1/200, ce qui permet de reconstituer le réseau du superviseur à l’image du réseau
réel (intégrant toutes les voies parallèles)
CWV]M\VWRfOQ*PQS*OdK_VWOVQS*Q]*\WVQS*
Les simulations et le projet s’appuient sur une base cartographique réelle, en intégrant les
aménagements futurs du réseau.
•Voies et vitesse de base et provisoire (lien avec les services d’entretien du réseau), ai-
guillages,
•tronçons et électrifications et limitations de charge et de dimensions, points singuliers
(tunnels, viaducs, signaux, …),
•gares de voyageurs et de marchandises (accès des camions taxis), terminaux conte-
neurs (débit max à l’heure, à la journée et à l’année (+ historique) et lien avec le dé-
bit en temps réel).
•Il serait utile d’y ajouter une iconographie relative à l’urbanisation et à l’industriali-
sation aux alentours des gares et aussi dans les déserts ferroviaires.
!VOKLORQS*PQ*LOVLUTWdMK*
•Le conteneur est gruté depuis un navire porte-conteneurs et déposé sur un wagon ar-
rivant seul sous le portique.
•Le wagon circule sur le port jusqu’à une convergence où il attend
•Un second conteneur le rejoint
•Un train A de 5 wagons passe
•Les 2 wagons le rejoignent
•Le train A suit une voie ferrée existante depuis Arenc jusqu’à Aix en Provence.
•Le wagon 6 se débranche et va sur la voie d’attente
•Le wagon 7 passe l’aiguille et rejoint le train
•Un train B de 2 wagons passe
•Le wagon 7 le rejoint
•Le Train B rejoint le pôle d’activité des Milles
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 29 111
•La motrice se gare
•Le wagon 1 rejoint le quai 1 où le portique transborde le conteneur sur un camion-taxi
•Le wagon 2 rentre dans le hangar où le conteneur est vidé par des transpalettes
0_]WOT*PQ*TFWcQTW\Q*O^^W]_VOQT*
•les capteurs, leur position, leur action
•approche lointaine
•approche à vue
•approche finale
•commandes de suivi attelé
•commande avant coupe
•arrêt au but
0_]WOT*PU*LMURTW\Q*OKPULd`*OK]QV>[W\MKS*Q]*PQ*TW*PMUeTQ*POS]VOeUdMK*PF_KQV\OQ*PFUK*eMU]*g*
TFWU]VQ*PU*[W\MK*
•principe du couplage inductif
•principe du double couplage
0_]WOT*PQ*TFWLL_T_VWdMKh`VQOKW\Q*LM^RWV_Q*WNQL*]VWOK*LTWSSOYUQ*
•train classique (à vide et en charge) / patinage de la motrice (masse de la motrice)
•freinage d’urgence sur un train classique
•wagon autonome (à vide et en charge), action sur les moteur-roues
•simulation sur 2 voies ferrées parallèle et trains de 10 wagons
•allègement et simplicité de la motrice
$QSdMK*PQ*TF_KQV\OQ*LM^RWV_Q*WNQL*]VWOK*LTWSSOYUQ*
•Puissance au démarrage (toutes les batteries de tous les wagons participent)
•Puissance en croisière (meilleure aérodynamique si les wagons sont proches). La mo-
trice assure la puissance de roulage de chaque wagon et la recharge lente des batte-
ries
•Puissance en rampe : division en plusieurs sous-convois si nécessaire (motrices à l’at-
tente en bas des grandes rampes). Les batteries participent à la traction individuelle.
•Récupération au freinage : restitution sur la caténaire
•Charge des batteries à l’arrêt
0_]WOT*PFUK*^M]QUV>VMUQ*
•train classique : essieux et boggies
•conteneur de 6 m : wagon à 4 roues motrices
•roue avec moteur intégré
•Fonctionnement différentiel
•conteneur de 12 m : empattement longitudinal de 6m - boggie non nécessaire (élargis-
sement possible du bandage de la roue, différentiel et jeu possible dans la direction))
•passage d’une aiguille, de 2 aiguilles, de 4 aiguilles
•montage/démontage en usine et sur voie ferrée
0_]WOT*PFUK*]VWKSeMVPQ^QK]*g*YUWO**
•sur camion-taxi normal (ajustement manuel)
•sur camion-taxi autonome (sans cabine de conduite - ajustement automatique)
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 30 111
•vidage d’un conteneur dans le centre de tri en gare et chargement pour le dernier ki-
lomètre
4M]VOLQ*WTT_\_Q*
•pas de traction mécanique
•pas de patinage
•Pantographe
•Puissance réduite (pas de démarrage,…)
•Transformateur
•Régulateur
•Intégration dans un conteneur sur wagon autonome
0_]WOT*PQS*]VWKS^OSSOMKS*
• sans fil (tous les wagons, satellitaire avec le PC)
•par le rail
•par courant porteur (redondance)
•contrôle de cohérence des messages
•"positions+vitesse+n°-wagon+destination-motrice+destination-wagon+masse+code-
client+état-batterie+kW de traction/freinage"
•"suivi croisière / ralentissement général / ralentissement avant coupe"
CM^RWdeOTO]_*WNQL*TFQiOS]WK]*
•les wagons spéciaux restent avec les trains existants
•les wagons autonomes déclenchent et détectent les circuits de voie
)L_KWVOM*LM^RTQ]*PFUK*]VWjQ]*k*
•demande d’un conteneur vide
•trajet du conteneur vide
•message d’arrivée prévisible du conteneur vide
•envoi d’un camion-taxi au quai
•arrivée du conteneur vide - transbordement sur le camion-taxi
•arrivée du camion-taxi chez l’expéditeur / chargement
•demande de wagon vide…
•suivi sur cartographie numérique (Eran large, tablette, ordiphone)
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 31 111
4WYUQcQ*PQ*TFBlRQVNOSQUV*
Le réseau SNCF peut s’afficher entièrement sur une carte virtuelle sur un écran large (80cm)
de bonne définition avec l’emplacement de toutes les motrices représentées par un vecteur
vitesse orienté selon la direction en cours, y compris celles des trains classiques, sur laquelle
chaque opérateur peut zoomer jusqu’à permettre la représentation des wagons, à raison de
1 pixel par mètre, avec une échelle de couleur représentant la vitesse. A chaque wagon ou
train est associé un vecteur du différentiel de vitesse avec le wagon ou le train précédent. Ce
vecteur s’affiche en alarme au cas où la vitesse du suiveur est dangereuse pour le prédéces-
seur. Ces calculs sont communiqués au Régulateur. Le système peut suivre en temps réel
30 000 mobiles indépendants (un message toutes les 10 secondes).
Chaque opérateur humain ou cyber peut sélectionner les mobiles qui l’intéresse pour consti-
tuer des tableaux de données et produire des indicateurs de suivi. La carte virtuelle est adaptée
à des formats plus modestes (tablettes). Un client qui gère plusieurs conteneurs répartis sur
tout le réseau, peut disposer de cette carte virtuelle où figure ses conteneurs.
Le système échange avec le système actuel.
La cartographie numérique est mémorisée. Elle peut être rejouée pour étude de cas.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 32 111
Eléments d’analyse de la valeur
L’analyse de la valeur est une démarche exigeante nécessaire à tous les niveaux du projet pour
dégager des solutions que tous les acteurs puissent s’approprier. Le blocage d’une des parties
prenantes peut être fatal au projet.
La première chose à faire est d’instaurer la confiance entre des êtres humains venant
d’univers très différents. La démarche est "anti-hiérarchique" au niveau des partici-
pants.
L’analyse de la valeur fait émerger les études à mener en priorité (en particulier la
cohabitation voyageurs et fret) pour qu’elle puisse se continuer en se basant sur des
données concrètes que la démarche essaiera de hiérarchiser. La meilleure façon de
procéder est un confinement pendant plusieurs périodes de plusieurs jours des parti-
cipants à la démarche d’analyse de la valeur dans un centre un peu "coupé du monde"
même (surtout !) pour la hiérarchie participante. La concentration intellectuelle sur ce
genre de projet ne souffre pas la concurrence avec la gestion distante d’un service, ou
avec la gestion des courriels et autres messages.
CM]_*RVMjQ]*
Le déroulement du projet doit être pensé en amont, avec les avis de tous les partenaires. En
particulier, les développements informatiques mal conduits, ou conduits à travers des modéli-
sations inutiles (par exemple le développement d’un sur-langage spécifique là où le langage
naturel devrait suffire) ou une modélisation absconse (genre Merise) peuvent mettre en péril
le projet.
Les échecs des logiciels administratifs sont nombreux. Le projet des wagons auto-
nomes est et doit rester simple : Un logiciel embarqué traitant peu de capteurs et peu
d’actionneurs ; un logiciel superviseur traitant des éléments simples, sauf à vouloir
l’intégrer à tout prix à l’informatique existante.
CM]_*LTOQK]*
On peut analyser la capacité du client affréteur à modifier son colisage/décolisage dans une
procédure gagnant-gagnant et vérifier s’il y a des raisons impérieuses de proposer des wagons
pour conteneurs de 12m.
Nul doute que les tenants du 12m trouvent des arguments forts, tel que "qui peut le
plus peut le moins". Mais ce choix aura un prix économique, technique et humain, tel
qu’il n’est pas insensé de s’intéresser, au moins dans les débuts du système, aux seuls
wagons de 6m.
CMTOSW\Q*k**
Il s’agit d’acquérir des statistiques sur les caractéristiques du fret transporté, par camion, en
particulier :
•le pourcentage de colis incompatible avec un conteneur de 6m.
•les contraintes d’intégration des citernes ou du vrac dans un conteneur
•la viabilité d’un conteneur climatisé (chaud/froid) autonome
•la répartition des colis selon le poids, le volume, la gerbabilité, le palettage, l’embal-
lage
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 33 111
•le nombre de colis par lots
•les contraintes de sécurité (vandalisme, vol, périssement, manipulations, chocs,..)
•la capacité de l’expéditeur/destinataire à modifier son colisage et ses procédures dans
un système gagnant/gagnant
4MUNQ^QK]S*k**
Il s’agit de comprendre comment le contenu des conteneurs peuvent être chargés et
déchargés :
•analyse des procédures de chargement : par l’arrière, par le coté, par le haut.
•analyse des contraintes de mouvement des transpalettes dans un conteneur de 12m vs
6m. Les habitudes peuvent-elles être modifiées si l’on considère qu’il n’est pas plus
compliqué de manœuvrer -automatiquement - deux conteneurs de 6m plutôt qu’un
conteneur de 12m ? (l’absence de conducteur permet de mettre en service plus de
petits conteneurs)
•capacité de cabotage ou de redirection
!VOSQ*QK*LfWV\Q*k**
Il s’agit de comprendre comment les conteneurs peuvent être déposés ou enlevés :
•la facilité du transbordement mer/terre et rail/route. Une analyse de la valeur spéci-
fique est à prévoir pour la conception et la mise en œuvre de portiques automatiques
dans les petites gares. (comparaison pour conteneur de 6 et 12m). Dans les ports, il
s’agit d’optimiser le réseau des voies ferrées par rapport aux portiques (le temps à
quai d’un navire porte-conteneur est très coûteux)
•la répartition des durées admissibles entre la mise à disposition chez l’affréteur et la
mise à disposition chez le destinataire : urgent, normal, stockage provisoire (profiter
des surfaces disponibles autour des gares - merci de ne pas enlaidir le paysage ! -),
amenée de conteneurs vides…
•la répartition des surfaces de manœuvres chez le client final qui ne sont pas souvent
adaptées au 38t. Dans les petites gares, les zones de manœuvres peuvent être réduites.
0QVKOQV*mOTM^n]VQ*k**
Le projet induit la fabrication de camions taxi adaptés au transport entre la gare et l’expédi-
teur/destinataire. Une analyse de la valeur spécifique du "dernier kilomètre" est à prévoir :
•Les trajets en zone urbaine sont souvent contraints par des limitations de tonnage, de
longueur ou de hauteur. Le camion de 38t (semi-remorque) ne va pas là où le camion
de 19t (4 roues), voire de 5t, peut aller.
•On peut imaginer une petite voiture pilote avec l’attelage immatériel d’une plateforme
(wagon autonome sur 4 moteur-roues à pneu omnidirectionnel), l’ensemble fondé sur
les technologies du wagon autonome.
•La gare peut elle-même assurer un service de plate-forme d’échange : tri en sortie de
conteneur et livraisons chez le client final. (Rôle d’animation urbaine, création d’em-
ploi, …)
CM]_*#_SQWU*`QVV_*
#_SQWU*\TMeWT*k**
L’intérêt du système réside dans la multiplicité des gares desservies. Les éléments en grand
nombre doivent être optimisés pour leur conception, leur mise en œuvre et leur exploitation
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 34 111
•Le réseau est cartographié selon son profil en long : l’indicateur est l’énergie à la
tonne sur l’ensemble de chaque tronçon montant, ainsi que la puissance récupérable
dans les descentes et dans les zones de freinage.
•Le réseau est cartographié en fonction de l’électrification (et de la robustesse de
l’électrification)
•Les gares ont un rôle fondamental dans le cadre de vie. Elles peuvent générer de nom-
breux types d’activités. Les opportunités peuvent être suggérées par les habitants eux-
mêmes.
•La remise en fonction des tronçons actuellement délaissés peut se faire à moindre coût
s’il s’agit simplement de poser quelques centaines de mètres de voies (y compris en
site privatif), ou de passer à la technologie du wagon autonome filoguidé sur pneu
•Les aiguillages deviennent localement automatiques (mais supervisés par les régula-
teurs). Les wagons eux-mêmes participent à la vérification d’état avant franchisse-
ment. La fréquence d’action des aiguilles sur les grands axes impose des procédures
préventives et des adaptations qui pourraient être coûteuses à généraliser.
•Sur un trajet passant par 10 postes d’aiguillages, il suffit qu’un seul soit bloqué pour
empêcher la circulation. Si seulement 10% des aiguilleurs sont en grève, 75% des
trains de fret privés sont arrêtés.
•La cohabitation des trains classiques et des trains de wagons autonomes induit des
procédures nouvelles
#_SQWU*QK*\WVQS*
•Les wagons isolés sont sur des voies à faible trafic près des gares. Les croisements
routiers non-dénivelés doivent faire l’objet d’une étude de sécurité au cas par cas.
Certaines configurations peuvent nécessiter la mise en œuvre d’un auto-pont préfabri-
qué.
CM]_*8W\MK*
Le concept est nouveau : l’analyse de la valeur permet toutes les audaces jusqu’à resserrer la
solution.
)_LUVO]_*
•Protection contre le vol, le vandalisme et le cyber-piratage
•Possibilité de pannes
•Sécurité anti-collision
•Le convoi WA qui suit un train classique peut-il échapper à la loi du canton-
nement si le dernier wagon du train classique est équipé d’un transpondeur
émettant en permanence sa position et sa vitesse ?
•Le convoi WA doit-il activer le circuit de voie qui le protège du train classique
qui le suis ?
•Il serait intéressant d’équiper les trains classiques d’un système plus moderne
que le système du cantonnement, avec le même niveau de sécurité.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 35 111
$QSdMK*PQ*TF_KQV\OQ*k*
•Stockage de l’énergie : volants d’inertie ou super-condensateurs si l’on veut récupérer
avec de fortes intensités (en a-t’on besoin ?). Batteries supportant de nombreux
cycles de charge et décharge. Un jeu de batterie par roue ou pour le wagon ?
•L’analyse détermine les Wh nécessaires dans les cas les plus gourmands, selon le pro-
fil en long (dénivelé), la puissance distribuable par la motrice et la masse du convoi,
avec les solutions suivantes :
•Basculement du courant de charge sur courant de traction
•Assistance ponctuelle en rampe ou en accélération
•Abaissement de la vitesse pour rester compatible avec la distribution de puis-
sance
•Sectionnement en sous-convois avec motrices en astreintes en bas des grosses
rampes.
#MUTW\Q*k*
•A priori le wagon de 6m est équipé de 4 roues indépendantes (pas d’essieu - voir pour
le circuit de voie)
•A priori, toutes les roues sont des moteur-roues électriques et assurent la traction et le
freinage : procédures en cas de panne. (un wagon peut-il en pousser un autre ?).
•La suspension est calibrée pour supporter les défauts admissibles de la voie. A priori
elle est passive.
•Capteurs sur chaque roue :
capteur de charge qui permet de détecter les chargements déséquilibrés et de
vérifier le poids affiché sur le conteneur.
capteur de balourd qui donne un indice d’usure
capteur de surchauffe qui permet d’anticiper le remplacement de la roue
•Dans les courbes, le moteur est suffisamment précis pour gérer le différentiel. Les
roues ont une largeur de bandage compatible avec les courbes/contre-courbes des ai-
guilles en cascades. Une étude semble intéressante sur l’intérêt d’un flottement direc-
tionnel de quelques degrés dans les courbes. Le diamètre des roues est minimal, com-
patible avec la vitesse de croisière optimale compte tenu de la distance de freinage à
pleine charge (120 km/h ?)
0OS]VOeUdMK*_TQL]VOYUQ*k*
•A priori, les connexions se font par couplage inductif (qui élimine les problèmes de
connections mécaniques, source de pannes et d’insécurité), entre wagons et dans le
wagon au niveau de chaque roue.
•A priori, la mise en œuvre d’un circuit "tribord" et d’un circuit "babord" est un moyen
pour assurer la redondance et l’attelage dans les deux sens.
•Dans les courbes et contre-courbes, les wagons se désaxent les uns par rapport aux
autres. Le calcul du décentrage max des bobines primaires et secondaires permet de
définir le moyen souple de maintien du couplage (le cas échéant, le wagon peut se dé-
coupler avant le virage et se ré-accoupler après)
•Commandes de marche :
•Un wagon isolé ne peut circuler qu’à vitesse réduite (en signalant en permanence sa
position)
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 36 111
•A priori, lorsque le wagon est intégré dans un convoi, les commandes issues de la mo-
trice sont acheminées par CPL (courant porteur), doublé d’un réseau radio ou sur rail
crypté.
•Les commandes de marche entre wagons sont gérées par l’ordinateur cyber-sécurisé
du wagon, qui échange les données radars (lidars ?) avec les voisins.
•Les caméras avec diodes infrarouges d’éclairage fournissent une image traitée pour
situé le wagon par rapport à ses voisins. A priori les caméras grand angle permettent
de mesurer l’interdistance au centimètres près.
CM]_*4M]VOLQ*
Le concept est nouveau : l’analyse de la valeur permet toutes les audaces jusqu’à resserrer la
solution. Le coût d’une motrice n’est pas linéaire avec sa puissance distributive. Plus elle sera
facile à construire (moins de coût, normes moins drastiques, …), plus on pourra en fabriquer
pour améliorer le service.
•La motrice ne tracte pas, elle n’est pas lourde (pas d’anti-patinage)
•La motrice peut être un wagon comme les autres. Les fonctions de captation ou de gé-
nération électrique (moteur à hydrogène pour voies non électrifiées) et de distribution
électrique, et la fonction de régulation du convoi, sont intégrées dans un conteneur
dont l’avant est aérodynamique.
•La tension et la fréquence de distribution sont à définir en fonction des besoins d’un
convoi complet (nombre max de wagons et max de charge à définir)
•La motrice peut tomber en panne (les wagons pourraient-ils la pousser ?)
•L’analyse détermine sa puissance distributive en croisière (tonnage max et rampe
max)
•La restitution sur la caténaire si les batteries sont pleines
•L’ordinateur (et sa sécurité) pilote le convoi comme le font les conducteurs, y compris
en pilotage visuel. Le télé-pilotage est réalisable à l’aide d’un simple ordiphone
(smartphone), en WiFi ou en transmission satellitaire (cyber-sécurité). La cabine ne
sert qu’aux mainteneurs (qui n’ont que leur ordiphone pour les diagnostics et le télé-
pilotage.
•Hors zone électrifiée, a priori, la motrice utilise l’hydrogène pour générer le courant
de traction (le diesel serait polluant). Les procédures de remplissage ou d’échange du
réservoir sont à inventer (depuis le système de production de l’hydrogène). L’autono-
mie n’est pas un critère fort. On peut changer de motrice comme on changeait de che-
vaux aux relais de Poste
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 37 111
CM]_*#_\UTWdMK*
Le concept est accolé au système de régulation existant. Les convois de wagons autonomes
suivent les mêmes principes que les trains classiques. Le suivi des wagons isolé est nouveau,
à la fois local (au niveau des gares) et national (au niveau du suivi individuel - application
compatible ordiphone).
CM]_*4OKOeUS*`QVVMNOWOVQ*
L’analyse de la valeur fait ressortir les contraintes liées à des wagons autonomes isolés ou en
convois circulant sur le même réseau, à la même vitesse que les trains classiques ou que les
convois de wagons de fret autonomes. Peut-être est-il envisageable d’intégrer dans un même
convoi des minibus et des wagons de fret ?
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 38 111
Minibus autonome sur rails
En complément des TER, pour sauver les lignes secondaires et proposer une offre attractive
(fréquence, confort, sécurité,!...) une proposition inspirée de l’étude sur les wagons de fret au-
tonomes et adaptée aux contraintes du transport de voyageurs.
Cette étude décrit le projet dans son ensemble, depuis les contraintes liées aux voyageurs, aux
infrastructures et à la cohabitation avec les trains classiques, jusqu’à l’acceptabilité sociale, en
passant par les solutions matérielles
Contexte
D’énormes investissements sont réalisés pour les voitures et camions autonomes. Il est éton-
nant que rien ne soit entrepris pour le transport ferroviaire qui, en dehors des lignes à grandes
vitesse et des lignes de banlieue, ne peut que dépérir… Sauf à lui appliquer une rupture tech-
nologique majeure, comme on devrait aussi le faire pour le fret ferroviaire et pour les tram-
ways.
Les lignes secondaires irriguent le pays. Une gare qui ferme provoque ou s’ajoute à d’autres
fermetures : pôle administratif, trésor public, hôpital de proximité… Le commerce s’étiole,
les emplois se font rares… Nous sommes collectivement responsables de la désertification de
régions où pourtant il ferait bon vivre.
Pour qu’une voie ferrée soit utilisée, il faut ranimer la demande en offrant un service attractif :
sécurité, fréquence, rapidité, confort, adaptation à la demande. Ce n’est qu’au bout de plu-
sieurs années d’investissement que la fréquentation du service sera acceptable. Il y a urgence
à ressusciter les michelines d’antan !
Avec les technologies d’aujourd’hui, la micheline d’antan peut devenir une petite na-
vette autonome, fréquente, rapide et confortable, qui pourrait se substituer progressive-
ment aux trains de voyageurs trop peu fréquents et trop vides (parce que trop peu fréquents) et
trop rigides dans leur gestion. Les voies ferrées sont des infrastructures trop précieuses pour
être abandonnées.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 39 111
Les nouvelles technologies permettent l’émergence des véhicules autonomes, des mini-bus et
mini-trams autonomes, des wagons de fret autonomes. Les voies ferrées sont des infrastruc-
tures trop précieuses pour être abandonnées !
Contraintes
Les navettes ferroviaires sont compatibles avec l'infrastructure existante : hauteur de quai,
franchissement d'aiguillage, intervalle de sécurité avec les convois existants.
Les Postes d'Aiguillage sont adaptés pour que le suivi automatique de ces navettes soit intégré
aux équipements actuels - ou, inversement, que les convois classiques soient intégrés dans un
système modernisé (attention aux pannes majeures - y compris le défaut total Edf de plusieurs
jours)
Les navettes peuvent être associées en convoi (attelages immatériels) pour l'accueil des
groupes ou pour s'adapter à une demande importante.
La navette n'a plus de conducteur ni de poste de conduite. Il n'est plus nécessaire de disposer
de navettes de grande capacité pour optimiser la charge salariale et gérer l'organisation com-
pliquée des personnels roulants.
L'accès aux navettes se fait par réservation et paiement par téléphone.
En gare, deux contrôleurs veillent au bon transbordement des voyageurs, ce qui maintient
l'humanisation du service et permet la transformation des emplois de conducteurs en emplois
de proximité.
Il vaut mieux de nombreuses petites navettes que quelques grandes navettes. Plusieurs na-
vettes fréquentes sont mieux qu'une maxi-maxi-navette plus rare et plus difficile à adapter à
la demande.
Les gares peuvent évoluer dans leurs fonctions. Elles peuvent abriter des services nouveaux,
tels que cyber-cafés, point-relai pour les livraisons individuelles, avec centre d'appel. Prise en
charge des personnes en "détresse numérique" dans l'organisation de leur voyage, …
Le type de voyageurs rend nécessaire (au contraire d'un mini-tram) :
•un sanitaire pour des voyages de plusieurs heures, occupant la surface d'au moins 2
sièges et imposant un couloir d'accès,
•des étagères à bagages à main (42cm x 37),
•un casier à valises,
•la WiFi,
•des prises (USB) de recharge de téléphone,
•des pare-soleils,
•une climatisation : plancher, parois, plafond et vitrages à fort coefficient d'isolation
thermique ; chauffage/froid des places occupées et rayonnement infra-rouge au pla-
fond et plancher refroidi.
•
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 40 111
•des sièges inclinables sans gêne vers l'arrière
•une tablette amovible pour chaque place,
•un éclairage individuel (LED),
•un écran tactile (20 cm de base) pour chaque place, pour projection de film et de
consignes,
•l'accès aux personnes à mobilité réduite.
•un porte-vélos (2 vélos)
La navette est légère (matériaux composites isolants auto-porteurs). Sur une base de 12 passa-
gers, ce petit wagon pèse moins de 2,5 t et mesure moins de 6 m. Ses dimensions hors tout
sont compatibles avec un conteneur de 6m. Les bogies à 4 roues sont inutiles.
A noter qu'un petit module est facilement pivotable sur petit pont tournant, de façon à
toujours offrir les sièges dans le sens de la marche (sauf les 3 vis à vis si nécessaire).
Les essais en soufflerie vérifient que la navette résiste à une pression vent WL3 = 0,80 kN/m²
dans toutes les directions (190 km/h).
Un très fort vent traversier pourrait renverser la navette. Il faut abaisser son centre de
gravité et prévoir un système élévateur pour mettre le plancher aux niveaux des quais
de gare qui peuvent être entre 30cm et 1,10cm au-dessus des rails. 1
Par vent de face très fort, il est possible de baisser la vitesse de croisière pour limiter la
consommation.
à 120 km/h et un Cx de 0,40 sur 6 m2, il faut environ 40 kWh/100km, alors qu'à 150
km/h (soit un vent de face de 30 km/h), il en faut environ 80 kWh/100km.
&WNQcQ*SUV*eWcQVOQS*
La navette est électrique sur batteries. Sur rail, les frottements sont faibles ; la carlingue est
aérodynamique ; l'énergie est récupérée au freinage (volant d'inertie ou super-condensateurs).
La recharge des batteries se fait par couplages inductifs lors des arrêts. Les temps d'arrêts sont
plus courts que ceux des trains classiques, car la distance moyenne entre la place assise et la
sortie est courte. La recharge des batteries à l'arrêt peut être accélérée en multipliant les cou-
plages inductifs.
Le couplage inductif est la solution sans contact et sans pièce conductrice à l'air libre. La
technologie est déjà opérationnelle pour la recharge des voitures électriques.
Concept du couplage inductif par résonance pour la recharge des véhicules électriques. © DR
https://www.accessibilite.sncf.com/guide-accessibilite-gares/1
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 41 111
La navette dispose d'une autonomie d'au moins 200 km à 120 km/h.
Les batteries de 2018 (lithium-air) annoncent une densité d'énergie de 300 Wh/kg,
soit, avec 200kg de batteries une autonomie de plus de 200 km sur terrain plat.
Dans les zones montagneuses, la récupération d'énergie en descente est au mieux de
1/3 de la dépense d'énergie en montée. L'autonomie est plus faible, mais les gares sont
plus rapprochées, permettant des moments de recharge plus fréquents. La motorisa-
tion/freinage est répartie sur les quatre roues.
Chaque roue intègre un moteur électrique fonctionnant en moteur ou en générateur (freinage)
dans les deux sens (réluctance variable). Il n'y a plus d'essieux, mais le régulateur ralentit la
roue intérieure dans les virage pour une action différentielle. Les quatre moteurs-freins as-
surent la redondance suffisante pour le freinage. Un système type ABS évite les glissades. Un
sabot assure le frein de parking (attention au gel).
Les 4 roues sont identiques, faciles à fabriquer et à monter.
L'indépendance des roues permet de monter celles-ci librement sur un pivot pour des
débattements de 1 ou 2 degrés utilisé dans les courbes, avec un angle de chasse anti-
vibratoire.
En montagne, les voies sont sinueuses et imposent une vitesse de croisière plus faible,
sans nécessiter d'augmenter la puissance des moteurs-roues.
On peut réfléchir à l'opportunité d'un roulement pneu-rail à l'instar des premières mi-
chelines, qui permettrait l'accès aux centre-ville ou la continuité en cas de voie ferrée
détruite.
)_LUVO]_*
La navette peut s'affranchir du système de cantonnement de sécurité pour se mettre en convoi
(attelage immatériel).
Cependant, à 120 km/h et avec un freinage non glissant (contact fer/fer) qui limite la décéléra-
tion à 2 m/s2, il faut environ 20 s et 400 m pour l'arrêt. La sécurité anti-collision est délicate à
obtenir avec des équipements embarqués. Même si chaque navette peut émettre en perma-
nence sa position (GPS corrigé) sur canal radio dédié et peut recevoir la position des autres
navettes par ce canal ou en téléphonie, ces éléments peuvent être brouillés. De même un radar
d'approche est en défaut dans certaines courbes.
On peut imaginer un système qui, en assurant un suivi permanent de toutes les na-
vettes d'une même ligne dont le défaut, analysé par chaque navette (l'absence d'infor-
mation sur la navette précédente ou la non-conformité de sa propre position avec sa
trace de marche (aiguillages)), déclenche le ralentissement de celle-ci, jusqu'à une
vitesse compatible avec son radar de poursuite et avec son système d'attelage immaté-
riel (avec une vitesse de10 m/s, il faut 5 s et 25 m pour s'arrêter). Si cette procédure de
mise en œuvre d'une marche de secours s'avère non sécuritaire, la navette doit être
équipée du système de respect des cantonnements - à l'heure où l'on explore la planète
Mars, il est peut-être temps de ranger ce vénérable système.
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On peut imaginer un jeton de transmission tournant en boucle sur un media télépho-
nique puis sur le média satellitaire. La perte du jeton déclenche la marche de secours
et éventuellement la marche télé-manuelle.
La vitesse de la navette est asservie à sa position GPS complétée par un odomètre, pour
connaître sa position au mètre près en croisière y compris dans les tunnels et dans les zones
d'ombre satellitaires, et pour respecter la signalisation classique. Le diagramme de marche est
actualisable en temps réel depuis les postes d'aiguillage. L'arrêt au but se fait au centimètre
près (alignement des couplages inductifs).
L'avant de la navette est profilé pour chasser la neige à ras des rails.
Lors des chutes de neige, il convient de maintenir une fréquence des navettes en fonc-
tion des hauteurs de précipitations. Une navette spéciale peut être équipée d'une tur-
bine pour souffler la congère latérale créée par les navettes à 2m vers l'extérieur.
'cQTW\Q*NOV]UQT*
La navette ne remet pas en cause les convois, qui restent nécessaires pour la continui-
té technologique. Pour constituer un convoi, le crochetage/décrochetage mécanique,
les connexions/déconnexions du réseau électrique et du réseau pneumatique de frei-
nage, sous contraintes de gel et d'humidité et en toute fiabilité conduisent à des dispo-
sitifs complexes. L'idée est de supprimer l'attelage classique au profit d'un attelage
virtuel.
La navette dispose de son propre système de freinage qui évite les connexions/déconnexions
sur le réseau pneumatique.
La navette dispose de son propre système de régulation de vitesse qui lui permet d'accoster et
de suivre de très près (à moins de 10cm) la navette précédente et qui rend inutile le crochetage
mécanique. Le gain aérodynamique est important.
La navette régule sa motorisation pour exécuter un arrêt au but. Le but peut être fixe ou mo-
bile. En particulier, le wagon peut s'atteler à une autre navette, elle-même pourvue de la même
fonction. La vitesse relative d'accostage est fonction de la distance de la cible.
L’attelage virtuel, sans contact est en soi une révolution technologique. Pour les trains clas-
siques, l'attelage mécanique est nécessaire car c'est la motrice qui tire les wagons. Dans le cas
d'une navette avec attelage immatériel, la motorisation électrique assure la propulsion et réagit
à la milliseconde pour se rapprocher ou s'éloigner de la navette précédente (ou du but), ren-
dant inutile l'attelage mécanique : suppression des tampons, des crochets et du mécanisme
mécanique soumis aux contraintes du gel et de la dilatation. L'intervalle entre navettes peut se
réduire au minimum nécessaire pour qu'elles ne se touchent pas dans les courbes et contre-
courbes, particulièrement dans les zones d'aiguillages.
.O]VW\Q*
Le vitrage fixe est isolant thermique dans les deux sens. Il filtre aussi les UV et assombrit les
fortes luminosités extérieures. Sinon les rideaux assurent la fonction de pare-soleil. Il résiste
aux rayures, aux impacts et aux tags (normes ?). Le vitrage peut être à grands carreaux (mais
montants étroits pour ne pas gêner la vision du paysage), plus pratiques à construire, à traiter
et à changer.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 43 111
Les essuie-glaces ne sont plus essentiels. Un revêtement hydrofuge peut assurer la visibilité
nécessaire en cas de pluie. En terminus, un poste de lavage de vitre manuel ou automatique
est envisageable.
'SSOQcQ*
La navette dispose d'un correcteur d'assiette agissant dans les accélérations/freinages et les
virages, assurant aussi la suspension et la mise à niveau du plancher au quai lors des arrêts (la
hauteur de 550 mm au-dessus de la voie n'est pas standard dans toutes les gares) et la bonne
position du couplage inductif. En croisière, la carlingue abaissée assure une meilleure résis-
tance au vent.
Pour mémoire, la DS19 Citroen disposait dès 1995 d'un tel système hydropneuma-
tique, assurant la suspension et la hauteur d'assiette, sans doute réactualisable sur
une navette légère.
L'élévation de la carlingue consomme de l'énergie. On peut imaginer un système avec
récupération d'énergie à la descente. A noter que cette manœuvre se fait en gare et
peut bénéficier d'une alimentation électrique par les couplages inductifs.
!MV]Q*
La montée et la descente se font par l'arrière pour ne pas perdre en places assises, à charge
d'avancer automatiquement une passerelle derrière la navette arrêtée. La porte s'ouvre vers
l'extérieur pour ne pas engager le volume habitable. Un siège de 90 cm de large (pour per-
sonne de forte corpulence ou pour passager avec un gros sac) peut s'escamoter pour installer
un fauteuil roulant.
Comme décrit plus haut, deux contrôleurs, essentiels pour l'humanisation du service,
assistent les transbordements.
!TW`MKP*
La partie centrale du plafond loge l'"intelligence" du véhicule et comporte :
•le calculateur embarqué et sa redondance (basculement manuel ou automatique)
•la boite noire,
•deux rampes de diodes d'éclairage, et un éclairage spécifique à la zone de montée/
descente,
•une rampe à LED à l'avant et une rampe à LED à l'arrière, pour un éclairage plon-
geant à 45° à l'arrière sur 5 m de largeur, et à 15° à l'avant sur un cône de 15° d'ou-
verture.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 44 111
•la WiFi publique,
•les 2 caméras panoramiques (360°) intérieures, microphones et haut-parleurs, reliées
en temps réel au centre d'exploitation du réseau,
•4 caméras panoramiques (360°) extérieures, aux 4 coins.
•1 caméras panoramique (360°) de toit permettant de voir vers le haut (sécurité et tou-
risme)
Les logiciels d'anamorphoses permettent de rétablir l'image droite. L'image panora-
mique présente l'avantage sur l'image d'une caméra télé-orientable de zoomer préci-
sément sans perdre le reste de l'image. Les cellules actuelles proposent 16 millions de
pixels.
A noter que deux caméras visualisant le même point produisent des images stéréosco-
piques. Il devient possible de construire (ou reconstruire) une scène virtuelle complète
en 3D, intérieur et extérieur, pour reconstituer les accidents, les incidents, les vanda-
lismes ou le trajet virtuel.
La surveillance télévisuelle devrait être automatique. Le logiciel embarqué permet
d'identifier les situations anormales (comportements brusques, …) afin d'émettre une
alarme vers le Poste d'Aiguillage pour une analyse précise.
Les caméras panoramiques intérieures assurent la surveillance du comportement des passa-
gers (mouvements brusques). Pour limiter la charge de transmission, les images sont trans-
mises en basse définition, mémorisées en haute définition dans la navette et transmissibles à
la demande.
Les caméras extérieures et les radars/lidars assurent que la voie est libre. En approche pour
couplage virtuel ou lors de circulation en convoi, les caméras calculent la distance restante
(elles se servent mutuellement de cible). Elles peuvent aussi servir pour l'arrêt au but (aligne-
ment des 2 caméras sur un repère en bord de quai).
Les caméras fonctionnent dans le domaine du visible. A priori, il est inutile d'y asso-
cier des projecteurs infra-rouges, puisque la nuit, l'environnement est éclairé par les
phares et par l'éclairage des gares. La navigation en brouillard suit les mêmes règles
que les trains actuels. A noter qu'il est possible d'augmenter la distance de visibilité
par hachage de la lumière des phares à une fréquence de quelques kHz.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 45 111
!WVQ>LfMLS*
Les pare-chocs peuvent assurer le contact souple lors d'un couplage virtuel et sont conçus
pour l'absorption molle des obstacles et pour y faire facilement glisser deux vélos avec anti-
vol à clé.
Les pare-chocs intègrent les feux de position, les clignotants et les feux stops.
%SSUQ*PQ*SQLMUVS*
Le flanc babord dispose d'un panneau articulé en partie inférieure. Il peut basculer pour deve-
nir plan incliné. Sa libération entraîne la libération du carreau vitré vitrage qui peut s'ouvrir.
L'ouverture est manuelle et est rendue possible automatiquement sur choc.
+SW\QS*PONQVSOo_S*
La structure d’un tel véhicule est adaptable à d’autres usages : livraisons de petits conteneurs,
transport mixte (moins de voyageurs et plus de bagages), véhicules de secours, transports de
groupe (convoi), remorque à bagages, tourisme, bistrot mobile, bibliobus, école/cinéma mo-
bile, couchettes…
#QTWdMKS*WNQL*TQS*!MS]Q*Pp'O\UOTTW\Q*
Les contrôles/commandes sont transmis en temps réel, doublés par une boite noire. Images et
sons sont transmis en faible définition, avec haute définition sur demande. Le logiciel du ré-
gulateur central permet de reconstituer en temps réel la situation en 3 dimensions (avec récu-
pération de la boite noire et re-jeu).
'LLQR]WeOTO]_*SMLOWTQ*
La rupture technologique proposée conduit à un accroissement du nombre de voyageurs. Les
métiers actuels sont conservés pour gérer les trains classiques. D'autres métiers sont à créer :
contrôleur de ligne, à l'instar du contrôleur aérien, planificateur de convoi, gestionnaire des
postes fixes (aiguillages fortement sollicité, quais de transbordement, …), gestion locale de la
nouvelle clientèle, des taxis et Transports en commun, gestion commerciale, maintenance des
nouveaux matériels… Ces nouveaux métiers sont à faible pénibilité.
Le découpage des trains de voyageurs en wagons-navette accroit la prégnance du trafic et
modifie le rôle fonctionnel du personnel en gare. L'augmentation de la fréquence des navettes
est un facteur d'animation constante de la gare, qui devient attractive pour de nouveaux ser-
vices (cyber-café, pressing, station-service avec location de voitures, consigne à vélo, entre-
tien des 2Roues, hôtellerie, fleuriste, papèterie, pôle administratif de proximité, salle de
réunion, crèche, laboratoire médical, …)
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CMKLTUSOMK*
Le concept de navette ferroviaire autonome propose des évolutions conceptuelles et technolo-
giques importantes :
•Petits véhicules compatibles avec un conteneur de 6m
•Couplage immatériel entre navettes successives
•4 Moteur-roues indépendantes
•Super-condensateurs ou volant d'inertie pour les charges/décharges courtes
•Recharge par induction aux arrêts et aux terminus
•Assiette dynamique
•Caméras panoramiques - anamorphose
•Pare-choc support de vélo
CM^^QK]WOVQS*SUV*TQS*LMq]S*
On peut imaginer des navettes de 24 passagers, compatibles avec un conteneur de
12m, mais les contraintes de fabrication, de gestion et de maintenance et les coûts
augmentent exponentiellement avec la taille (jusqu'à 30 millions d'euros pour une
rame de TGV, 15 millions pour une rame de métro, 12 millions pour une rame Coradia
Liner Alstom de 6 caisses et 269 places sur 110m de long, soit 2 millions d'euros par
wagon et 45 k€ la place assise).
Par ailleurs, les coûts liés à un poste de conduite dans un véhicule moderne sont très
importants, en conception/fabrication/exploitation/maintenance. Outre le poids du
chauffeur et des équipements, les contraintes des câblages liés au poste de conduite
sont importantes. L'absence d'un poste de conduite simplifie la conception mécanique,
électrique et électronique et libère de la place.
Au total, le coût de fabrication en série importante d'une navette électrique de 12
places devraient être inférieur à celui de la fabrication d'un mini-bus.
Les contraintes de sécurité ferroviaire et routière ne sont pas les mêmes. La concep-
tion d'une navette est plus simple mécaniquement et la fabrication moins chère.
Les navettes légères sont beaucoup moins agressives pour l'infrastructure que les
trains classiques. Les coûts d'entretien au passager transporté deviennent faibles.
Le personnel en gare est conservé et peut élargir son domaine d'activité à différents
services payants (à l'instar des stations-service routières)
.
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Annexes
(KQV\OQ*
Chaque roue possède son moteur et son système de charge et de stockage de l'énergie :
•Tiroir des batteries
•Tiroir pour super-condensateur ou volant d'inertie
•Bobine de couplage inductif
•Chargeur des batteries
•Régulateur moteur
•Capteurs (état des batteries, température et vibrations de la roue, détection du cou-
plage inductif au sol, compteur de tours de roue, détection de courbe pour différen-
tiel…)
•Couplage au bus de données vers le calculateur embarqué. (simplification du câblage,
optimisation de la connectique)
•Connectiques
Les feux, les phares, les éclairages, les écrans individuels, les portes,… sont alimentés par un
bus d'énergie unique supportant aussi les télécommandes et télé-contrôles par courant porteur.
La climatisation est indépendante. Elle peut être coupée en cas de problème d'autonomie.
'LdMKS*PQ*VQLfQVLfQ*k**
La fabrication d'une navette ferroviaire est une action de recherche/développement qui peut
être confiée à un consortium automobile/train. Une recherche à horizon plus lointain peut por-
ter sur les points suivants :
•Intégration dans le moteur-roue d'un volant d'inertie, soit par échange électrique, soit
par échange mécanique à l'aide d'un embrayage entre la roue et le disque
•Panneaux solaires, équipés d'un récupérateur de chaleur, placés sur le toit complètent
les apports d'énergie. Une surface horizontale de 12 m2 produit chaque jour en
moyenne 5kWh électrique et 4 kWh thermique par jour.
•Vitrages régulateurs de la luminosité intérieure et isolants thermiques et phoniques.
•Climatisation des sièges et radiateurs infra-rouges (renouvellement de l'air !)
•Sécurité du calculateur embarqué : protection contre les orages magnétiques, contre
les attaques cybernétiques. Système de secours permettant de télé-piloter à vue la na-
vette à vitesse lente depuis le Poste d'aiguillage.
!TWKKOK\*
La mise en route du projet n'est pas forcément complexe. Elle dépendra de la qualité (et de
l'audace) des équipes de conception. Plusieurs chantiers peuvent être lancés en parallèle :
•Analyse de la valeur du projet général et des composants principaux : Dimensionne-
ments, attelage virtuel, stockage électrique, distribution électrique, gestion de l'éner-
gie, moteurs-roues/freinage, informatique embarquée, informatique d'hypervision,
gares, sécurités (anti-vandalisme, piratages,…)
•Etudes logistiques : en lien avec l'analyse de la valeur, pour que la logistique suive
lors des phases de maquettage et de déploiement
•Réalisation informatique d'un réseau de voies ferrées virtuel, type OpenStreet, visuali-
sable sur écran, afin de vérifier la cohabitation entre les navettes et les trains clas-
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siques. Ce réseau servira aux tests du logiciel d'hypervision et aux tests d'intégration
au Poste d'Aiguillage.
•Intégration du réseau complet sur OpenRail, avec couche des mobiles en GPS
•Réalisation de maquettes au 1/20 pour essais sur réseau privé (1km en boucle, avec
aiguillages et gares).
•Réalisation de plusieurs prototypes de moteurs-roues de différentes technologies (re-
luctance variable,…) pour tester la réponse aux commandes (différentiel), le freinage,
la récupération d'énergie,…) et équipements associés (interfaces mécaniques, amor-
tisseurs, capteurs,…)
•Réalisation du système d'attelage (couplage inductif, capteurs, GPS, informatique,
transmissions sur courant porteur et sans fil…)
•Réalisation de plusieurs navettes prototypes, avec logement des batteries, des mo-
teurs-roues, de la distribution électrique, du régulateur, des capteurs et des courants
faibles.
•Réalisation du logiciel embarqué et du logiciel de test afférent
•Réalisation du logiciel d'hypervision et du logiciel de test afférent
•Recherche de partenariats pour les phases de développement, de pré-série et de dé-
ploiement
•Etudes juridiques, relations avec les syndicats et les associations d'usagers
•Etudes commerciales et relations avec les médias et les institutions
Source : http://zingo.typepad.com/popote_papote/les-trains/
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Mini-tram automatique
Le transport public guidé a encore sa place face au véhicule autonome, sous réserve de fortes
évolutions technologiques et d’un meilleur service à l’usager
Beamish Museum
Contexte
De 1876 à 1915, pas moins de 129 villes françaises se sont équipées de tramways.
Aujourd’hui, 28 villes ont un tramway moderne, dont le coût varie entre 15 et 39 millions
d’euros au kilomètres pour un investissement total de 2 à 400 millions d’euros. Les Bus à
Haut Niveau de Service (BHNS) tendent à prendre la place du tramway, mais, comme lui,
oblige à une infrastructure lourde.
Quant aux métros, qui enterrent la vie, on en compte 10 dont les coûts sont difficiles à estimer
(120 millions/km souterrain ? presque 3 milliards d’euros pour la ligne 3 à Toulouse). Voici
22 ans (2000), on trouvait sur Internet un projet de tramway écolomique sur pneu, avec ali-
mentation inductive en station et roues motrices indépendantes orientées par logiciel.
Le concept n’a pas pris...
C’est maintenant le véhicule entièrement automatique qui fait son trou. Google et autres com-
pagnies font le pari que chacun pourra se déplacer individuellement dans un taxi sans chauf-
feur disponible en bas de chez soi.
Faut-il pour autant oublier les transports en commun ? Rien n’est moins sûr.
Les navettes autonomes ont commencé des expériences un peu partout dans le monde
mais en faisant oublier le concept du tramway.
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Vincennes
Face à cette nouvelle concurrence, le tramway peut avoir sa place, en tant que transport gui-
dé - donc prioritaire - sous réserve de fortes évolutions technologiques, en gardant les prin-
cipes énoncés ci-dessus, pour offrir un service concurrentiel à l’utilisation d’un véhicule per-
sonnel : arrêts nombreux et optimisés en durée, grande fréquence, itinéraire dynamique, ac-
cueil de poussettes, de fauteuils roulants, voire de vélos, voyages debout (assiette variable,
jerk faible) ,…
Le jerk est la dérivée de l’accélération, concrètement, la brutalité de la mise en mou-
vement, brutalité de l’accélération, du freinage, de la mise en virage (le rayon de
courbure d’un virage est toujours progressif pour éviter que la force centrifuge passe
brutalement de zéro à la valeur en milieu de virage).
Le tramway devient lui aussi sans chauffeur. Il peut se réduire à un seul petit wagon pour
augmenter la fréquence et être garé facilement pour une meilleure adaptation à la demande.
Il vaut mieux des Mini-Trams fréquents et rapides aux arrêts plutôt que des wagons à
grande capacité moins fréquents et perdant du temps aux arrêts
Ce Mini-tram est à la fois un transport public guidé, un mini-bus à la demande, un taxi collec-
tif. Les arrêts sont courts. Les Mini-Trams peuvent se suivre en convoi ou se poursuivre
comme des véhicules classiques, jusqu’à l’accostage virtuel.
Les progrès technologiques créent plus d’emplois qu’ils n’en suppriment. Les chauf-
feurs d’aujourd’hui peuvent être re-qualifiés sur des tâches d’extension du réseau, de
maintenance et de relations avec les usagers.
Simplicité et légèreté
Le Mini-Tram n’a pas les contraintes d’un mini-bus qui doit rouler sur autoroute à 130 km/h
ou gravir des routes de montagne à bonne vitesse et démarrer en côte sans problème avec 20
passagers, avec des marches d’accès qui ralentissent les montées et les descentes des passa-
gers. Le Mini-Tram en site ouvert n’est pas très rapide du fait d’arrêts assez rapprochés
(200m) et d’une vitesse bridée à 36 km/h pour des raisons de sécurité.
Il transporte au plus une douzaine de passagers qui peuvent monter et descendre à niveau et
deux par deux.
La durée des arrêts est globalement proportionnelle au nombre de passagers. Les ar-
rêts courts augmentent la vitesse moyenne et limitent les déperditions caloriques en
été comme en hiver.
N’ayant ni poste de conduite (ni chauffeur), ni moteur thermique, ni essieu, ni différentiel, la
structure du Mini-Tram en matériaux composites peut être très allégée.
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Les coûts liés à un poste de conduite dans un véhicule moderne sont très importants,
en conception/fabrication/exploitation/maintenance. Outre le poids du chauffeur et
des équipements, les contraintes des câblages liés au poste de conduite sont impor-
tantes. L’absence d’un poste de conduite simplifie la conception mécanique, électrique
et électronique et libère de la place.
L’automatisation de la conduite permet des solutions modernes pour beaucoup de services :
LED pour l’éclairage intérieur et extérieur, commandes/contrôles par liaison sans fil, caméras
panoramiques avec logiciel d’anamorphose…
Plus léger, il est plus facile à construire, moins cher, plus facile à intégrer dans une flotte de
transports urbains gratuits et fréquents.
Plus léger, il consomme moins en rampe et en accélération. Il est tout électrique et se recharge
en station par induction et au freinage. Les caténaires ne sont plus nécessaires.
Roues "panoramiques" ou multidirectionnelles
Grâce à ses roues motrices orientables séparément sur 360°, toutes identiques (gains de fabri-
cation et de maintenance), le Mini-Tram est plus maniable et peut passer dans des secteurs
étroits et tortueux ou se ranger dans un créneau étroit.
Le concept de roues omnidirectionnelles est appliqué aux méga-plate-formes à roues
multiples.
*
Chaque roue supporte une charge maximale d’environ 1 tonne. Un diamètre de 40cm est suf-
fisant, sous réserve d’une bande de roulement très unie.
Usages diversifiés
La structure d’un tel véhicule est adaptable à d’autres usages : livraisons en ville, véhicules de
secours, transports de groupe, remorque, tourisme, bistrot mobile, bibliobus, école mobile...
Le Mini-Tram automatique accepte les poussettes et les fauteuils roulants, voire les vélos.
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Pilotage
Autonome, mais guidé sur bande de roulement
Le guidage rigide sur rail est dangereux pour les cyclistes et sujet à défaillance aux ai-
guillages. Le guidage GPS n’est pas suffisamment précis et fiable en ville pour satisfaire un
positionnement au centimètre près en section courante et à l’arrêt en face d’éventuelle portes
palières. Le guidage visuel/radar/lidar utilisé par les véhicules autonomes nécessiterait des
repères fixes pour assurer les précisions demandées. Seules les fonctions d’évitement frontal
sont à traiter. L’éventuel et exceptionnel cheminement hors des voies est à traiter dans un
autre cadre.
En particulier, il faut affirmer la place et la priorité du transport en commun par un marquage
fort montrant clairement aux automobilistes, aux cyclistes et aux piétons que ce cheminement
est prioritaire et d’un usage fréquent.
Roulement sur pneus
Comme pour le métro moderne, le Mini-tram peut passer au roulage sur pneu, plus confor-
table et plus pratique quant aux aiguillages. Plus léger qu’un mini-bus, le Mini-Tram ne remet
pas en question la structure de la chaussée. Il suffit de poser deux bandes de roulement à la
place des rails.
La mise en oeuvre d’une chaussée pour rails de tramway est d’un coût prohibitif pour
une réalisation qui rigidifie la ville.
Les bandes de roulement, de la largeur d’un pneu (environ 20cm), résistantes au passage des
Poids Lourds de 44t (10t par roue pour tenir compte des chargements dissymétriques et des
surcharges), peuvent être des enduits granuleux ou des polymères adaptés encastrés de
quelques centimètres dans la couche de surface, affleurant à 0,5cm au-dessus de la surface
générale (évacuation des eaux).
Ces bandes de roulement peuvent être obtenues après une réfection éventuelle du ta-
pis, après rabotage de celui-ci sur 2cm et incrustation de la bande de roulement inté-
grant la piste de guidage en ferrite.
Si les 4 roues sont directrices, la roue arrière suit la piste de la roue avant. Il n’est pas
nécessaire de l’élargir dans les virages.
Pour évacuer la neige ou autres objets, les Mini-Trams sont équipés de pare-chocs semi-ri-
gides en léger biais. Lors de chutes de neige, ou d’obstruction, les engins municipaux assurent
le déneigement général ou le déplacement de l’obstruction.
Le mauvais calcul serait de se prémunir contre l’incident annuel très coûteux à éviter.
Il convient seulement d’éviter au mieux les accidents corporels et de prévoir des itiné-
raires de substitution et la compatibilité avec les dépanneuses classiques.
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Piste en matériau magnétiquement perméable
La technologie proposée pour le guidage est l’asservissement à une piste en ferrite magné-
tique encastrée dans la chaussée ne nécessitant ni continuité mécanique ni transport de cou-
rant.
La technologie assure une détection sélective de la piste (le détecteur fait la différence
entre le fer et la ferrite magnétique). La ferrite peut être sous forme de poudre noyée
dans un liant bitumineux ou sous forme de plots. L’avantage de cette technologie est
d’être passive : aucune continuité mécanique ni transport de courant ne sont néces-
saires.
Le guidage par ferrite magnétique a été démontré pour le guidage des aveugles (Lille,
MTM Leader vers 1984, brevet européen déposé le 19-03-1987, publié le 21-07-93) et
pour le guidage des chasse-neige au Col du Lautaret, la ferrite étant coulée dans une
saignée de quelques millimètres de large et de quelques centimètres de profondeur
(MTM Leader - CETE Méditerrannée - DDE05, vers 1987) et par l’expérimentation
d’une autoroute automatique sur 12 km (NAHSC - Août 1997 - Interstate 15, près de
San Diego), basée sur quelques milliers de plots magnétiques encastrés.
La piste en ferrite est encastrée au milieu d’une des bandes de roulement. Le calculateur em-
barqué maintient automatiquement les roues sur les bandes de roulement et pratique l’arrêt au
but au centimètres près (porte-palières).
La piste en ferrite contient les consignes cinématiques comme peut le faire la "grecque" pour
le métro : vitesse, accélération, décélération, arrêt au but,… peuvent être définis par des es-
paces entre barreaux proportionnels à la vitesse de consigne. En site propre la vitesse est
maximale, compatible avec les accélérations et décélérations maximale (selon la charge) pour
l’arrêt au but de chaque arrêt. En site partagé, la vitesse tient compte du comportement des
autres usagers de la voirie. Les caméras et radars déterminent la cinématique de tous les objets
environnants. Le calculateur peut déclencher un freinage préventif ou d’urgence.
Le GPS n’est pas un outil de guidage. Il permet des fonctions particulières au niveau
de la gestion de la flotte, des consignes cinématiques particulières pour une marche à
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vitesse lente (pluie, neige, …), une translation latérale pour s’insérer dans un créneau,
faire un demi-tour sur place, ou utiliser des itinéraires d’évitement, ou préparer un
accostage, … Il permet le repérage horodaté des incidents (intérieurs ou extérieurs),
et permet de déclencher des affichages en réalité augmentée….
Un logiciel d’accostage (lié au logiciel d’évitement) permet au Mini-Tram un couplage imma-
tériel automatique au Mini-Tram précédent, chacun connaissant en permanence la position de
l’autre, permettant d’une part la mise en convoi et d’autre part l’optimisation de la cadence de
passage aux arrêts. La phase finale d’accostage sur les 20 derniers mètres se fait en stéréomé-
trie. La notion de cantonnement devient inutile, sauf en cas de voie unique en alternat où le
canton est virtuel.
Les arrêts sont marqués par des trottoirs à niveau du plancher surbaissé du MiniTram. A noter
l’absence d’essieux, qui permet de revoir l’ossature du véhicule (à voir si le pneu, orienté à 90
degrés, dépasse ou non du flanc du véhicule).
Recharge par induction
Chaque arrêt permet la recharge des batteries par couplage inductif au niveau de chaque roue.
Au sol une bobine primaire d’induction fixe est raccordée au réseau EdF. Le Minitram se po-
sitionne pour que sa bobine secondaire inductive soit centrée sur le primaire, permettant une
connexion électrique sécurisée sans contact pour la recharge des batteries. Au milieu de la bo-
bine au sol, un capteur permet le guidage précis de la bobine embarquée dans sa descente, afin
que les deux bobines soient alignées au millimètre près.
Moteur-roues
Le Mini-Tram est propulsé par 4 moteur-roues indépendantes, sans essieux, pivotantes à 360°,
intégrant la direction (gérée en cohérence avec les autres roues par le calculateur de bord)
l’amortisseur, le freinage (moteur), l’assiette et le stockage d’énergie court. Avec 4 moteurs-
roues, la puissance de propulsion/freinage est divisée par 4 (impact sur les coûts de fabrica-
tion). Les 4 moteurs-roues (5 kW environ) sont identiques et facilement interchangeables, fa-
cilitant la fabrication et la maintenance.
Dans une rampe à 10%, à 5m/s (18km/h), le Mini-Tram de 3000 kg (transportant envi-
ron 15 personnes) s’élève de 0,5 m chaque seconde, soit environ 16 kW à répartir sur
4 roues, soit 4 kW.
Pour accélérer 3000 kg à 1,5m/s2, il faut une puissance inférieure 4 kW, à répartir sur
4 roues, soit 1 kW par roue.
Ces puissances sont largement inférieures celles d’un minibus qui doit monter 6000 kg
à 50 km/h sur des pentes de 15%.
Il faut 7 secondes pour accélérer de zéro à 36 km/h, soit 7 kWh par roue pour le sto-
ckage court
L’alimentation du moteur-roue se fait par couplage inductif qui résout le passage du courant
du bâti fixe au pivot en rotation illimitée.
Les transmissions avec le calculateur embarqué se font par courant porteur.
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Les 4 moteur-roues agissent dans les deux sens et assurent 4 freinages efficaces et redondants,
rendant inutile le freinage mécanique. Le frein de parking est un simple galet à friction ap-
puyé sur le pneu à l’arrêt.
Stockage électrique
La recharge au freinage provient du moteur-roue (réluctance variable) agissant en générateur
chargé par des super-condensateurs ou des volants d’inertie qui acceptent des puissances de
charges/décharges sur des durée courtes plus importantes que les batteries, et un nombre de
cycles charge/décharge très grand. Le stockage court sert à la phase d’accélération et éven-
tuellement dans les rampes. Chaque moteur-roue possède son propre stockage court, ce qui
divise les intensités de charge/décharge par 4 et simplifie l’électronique de puissance.
Les batteries assurent la propulsion générale (ainsi que le chauffage) et sont dimensionnées
pour assurer la propulsion en vitesse de croisière à 15m/s (54km/h) sur voie horizontale sur le
kilométrage effectué en une journée (environ 150km).
Les batteries sont intégrées le long des poutres longitudinales.
Les batteries se rechargent la nuit au terminus et en exploitation aux arrêts lorsque les super-
condensateurs ou les volants d’inertie sont à pleine charge.
Le volant d’inertie peut faire partie du moteur-roue (montage vertical - projet intéressant de
recherche-développement).
Assiette dynamique
Le réglage de l’assiette se fait en temps réel, en fonction de la charge de chaque roue et de la
cinématique du Mini-Tram. En accélération l’arrière se soulève, inversement au freinage. En
virage, l’extérieur se soulève. Le capteur de charge à la roue permet aussi de calculer la
charge transportée (et d’obtenir des statistiques fines d’exploitation). Cette assiette dyna-
mique, couplée à une cinématique progressive (jerk limité) permet le voyage debout et des
accélérations/freinages plus importants, y compris pour les freinages d’urgence. Le système
de réglage de l’assiette peut être oléo-pneumatique de façon à bénéficier des compensations
avant/arrière et babord/tribord. Le système sert aussi aux amortisseurs - A priori les bandes de
roulement ont un "uni" de bonne qualité - en cas de dégradation de la bande de roulement, la
consigne de vitesse peut être abaissée. A noter que l’ouverture de porte et les absorbeurs de
choc des pare-chocs peuvent aussi être oléo-pneumatique.
En plus du capteur de charge, chaque roue est munie d’un capteur de pression du pneu, d’une
mesure de vitesse de rotation (ABS), d’une mesure de vibration (balourd), d’une mesure de
température, d’une mesure d’angle de direction. Ces capteurs sont reliés par courant porteur
(alarme en moins de 10 ms) à la centrale de pilotage.
Ossature
La taille standard pourrait être telle que ce véhicule entre dans un conteneur de 20 pieds (inté-
rieur : 5,90 x 2,30 x 2,30), transportable sur un train.
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Les pneus peuvent être remplacés/doublés par des roues de chemin de fer (écartement
1,435 m) ou de tramway, pour que le Mini-Tram devienne un wagon automoteur.
Le Mini-Tram est dimensionné et organisé intérieurement pour optimiser les temps de montée
et de descente des passagers, y compris les poussettes d’enfant, les poussettes à marché, les
fauteuils roulants et les vélos. Ces Mini-Trams peuvent être adaptés pour les déplacements
scolaires qui ont des exigences de nombre d’élèves par accompagnateur, ou pour des dépla-
cements d’un groupe avec des vélos.
La hauteur libre sous plafond est de 2,30m pour éviter les sensations de claustrophobie. Cette
contrainte mérite de vérifier la tenue au vent latéral à vide.
Sièges
Les sièges sont sur un pied. Ils peuvent être rabattables. L’emplacement des pieds est facile-
ment modifiable en maintenance, avec un pas de 5 cm en largeur et en longueur, avec un revê-
tement mosaïque isolant interchangeable. (Osons un châssis en poutres de bois !)
Climatisation
Les exigences correspondent à des trajets courts avec des passagers assis ou debout. La sta-
tion debout est favorisée par l’assiette dynamique du véhicule
La climatisation est progressive : à 35°C en extérieur, la consigne est de 25°C ; à -15°, la
consigne est de 10°C ; à 20°C, la consigne est de 20°C.
L’air conditionné est soufflé depuis le bas des parois.
Vitrage
Le vitrage fixe est isolant thermique dans les deux sens, à grande ouverture verticale, (le pas-
sager peut voir les façades d’immeubles et les enfants sur les trottoirs d’arrêt). Il filtre aussi
les UV et assombrit les fortes luminosités extérieures. Il résiste aux rayures, aux impacts et
aux tags (normes ?). Le vitrage peut être à carreaux, plus pratiques à construire, à traiter et à
changer et mieux résistant aux projectiles.
Les essuie-glaces ne sont plus essentiels. Un revêtement hydrofuge peut assurer la visibilité
nécessaire en cas de pluie. En terminus, un poste de lavage manuel ou autonmatique assure la
propreté interne et externe.
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Porte
L’ouverture, vers l’extérieur pour ne pas engager le volume habitable, permet à deux adultes
de se croiser. L’espace devant la porte permet à un fauteuil roulant de faire demi-tour (cercle
de 1,50m). Un siège de 90 cm de large (pour personne de forte corpulence ou pour passager
avec un gros sac) peut s’escamoter pour installer un fauteuil roulant.
La précision de l’arrêt en station assure la continuité entre le plancher du mini-tram et le pla-
teau du trottoir, rendant inutile le déploiement d’une passerelle pour les fauteuils roulants,
landaus et autres.
Flans
Les flancs et la partie centrale du toit sont isolants thermiquement et phoniquement et facile-
ment interchangeables. Les zones publicitaires sont facilement amovibles.
Les flancs comportent des plaques inductives murales pour la recharge des portables.
Les trajets sont suffisamment courts pour que ce service reste en option. Néanmoins la
possibilité de recharger son téléphone et de disposer d’un WiFi public sont des argu-
ments qui peuvent attirer de nouveaux usagers. Les plaques inductives sont à préférer
aux prises qui peuvent être vandalisées et qui obligent à disposer de 220V à bord.
Plafond
La partie centrale du plafond loge l’"intelligence" du véhicule et comporte :
•le calculateur embarqué et sa redondance (basculement manuel ou automatique),
•2 rampes de diodes d’éclairage, et un éclairage spécifique à la zone de montée/des-
cente,
•une rampe à LED à l’avant et une rampe à LED à l’arrière, pour un éclairage plon-
geant sur 5 m de largeur,
•une WiFi publique,
•2 caméras panoramiques (360°) intérieures, microphones et haut-parleurs, reliées en
temps réel au centre d’exploitation du réseau,
•4 caméras panoramiques (360°) extérieures, aux 4 coins.
•1 caméras panoramique (360°) de toit permettant de voir vers le haut (sécurité et tou-
risme)
Les logiciels d’anamorphoses permettent de rétablir l’image droite. L’image panora-
mique présente l’avantage sur l’image d’une caméra télé-orientable de zoomer préci-
sément sans perdre le reste de l’image. Les cellules actuelles proposent 16 millions de
pixels. La transmission de l’image 180° permet à plusieurs opérateurs de se focaliser
sur des parties différentes de celle-ci (au contraire des caméras sur tourelle, avec leur
cortège de contraintes d’installation et d’utilisation).
D’autre part, à l’instar des caméras sur les téléphones, la miniaturisation des objectifs
et des cellules vidéo peut assurer leur discrétion (ne pas inciter au tagage) et simpli-
fier leur protection physique. Les performances en très faible luminosité sont aussi
intéressantes.
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Objectifs « fish-eye » ou à cône réfléchissant.
Pour limiter la charge de transmission, les images sont transmises en basse définition, mémo-
risées en haute définition dans le Mini-Tram et transmissibles à la demande.
A noter que deux caméras visualisant le même point produisent des images stéréosco-
piques. Il devient possible de construire (ou reconstruire) une scène virtuelle complète
en 3D, intérieur et extérieur, pour reconstituer les accidents, les incidents, les vanda-
lismes ou le trajet virtuel.
•des panneaux d’information : cartographie du trajet, prochain arrêt, informations de
sécurité (on peut imaginer un écran de réalité augmentée sur la porte et sur le pare-
brise),
•la boite noire, en partie supérieure.
Les caméras panoramiques intérieures assurent la surveillance du comportement des passa-
gers (mouvements brusques).
Les caméras extérieures assurent que la voie est libre. En approche pour couplage virtuel ou
lors de circulation en convoi, les caméras calculent la distance restante (elles se servent mu-
tuellement de cible).
Pare-chocs
Les pare-chocs peuvent assurer le contact souple lors d’un couplage virtuel et sont conçus
pour l’absorption molle des obstacles et pour y faire facilement glisser un vélo avec anti-vol à
clé.
Les pare-chocs intègrent les feux de position, les clignotants et les feux stops.
Les pare-chocs peuvent être munis d’une lame biaise pour le déneigement
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Issue de secours
Le flanc opposé à la porte est articulé en partie inférieure. Il peut basculer pour devenir plan
incliné. Sa libération entraîne la libération du carreau vitré qui peut s’ouvrir. L’ouverture est
manuelle et est rendue possible automatiquement sur choc.
Relations avec le Centre d’Exploitation
Les contrôles/commandes sont transmis en temps réel, doublés par une boite noire. Images et
sons sont transmis en faible définition, avec haute définition sur demande. Le logiciel du ré-
gulateur central permet de reconstituer en temps réel la situation en 3 dimensions (avec récu-
pération de la boite noire et re-jeu).
Conclusion
Le concept de Mini-Tram, à différencier des mini-bus autonomes, propose des évolutions
technologiques importantes :
•Rails sous forme de bandes de roulements avec piste de guidage
•Couplage virtuel entre Mini-Trams successifs
•Moteur-roues omnidirectionnelles
•Supercondensateurs ou volant d’inertie pour les charges/décharges courtes
•Recharge par induction aux arrêts et aux terminus
•Assiette dynamique
•Caméras panoramiques - anamorphose
•Pare-choc support de vélo
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Page de l’étude : http ://ertia2.free. fr/Niveau2/Projets/Transport/Mini-Tram.pdf
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Véhicule autonome par apprentissage
Conduite automatique, face à la diversité des situations de conduite, une approche anthropo-
morphe de l’apprentissage
Dans 9999 cas sur 10000, le véhicule autonome conduit mieux qu’un humain. Statistique-
ment, les accidents dûs au véhicule autonome sont moins fréquents et seront de plus en plus
rares. Le véhicule autonome se joue de presque toutes les situations. En 2022, la technologie
n’est pas encore mature et il faudra bien encore 10 ans pour voir des véhicules autonomes
dans tous les quartiers urbains et sur tous les types de route.
Le plus gros problème à résoudre est notre ego. Tous, ou presque, nous nous accordons à dire
que ce sont les autres qui conduisent mal ou, en tous cas, moins bien que nous-mêmes. L’al-
cool, l’inattention, le téléphone, c’est pour les autres. Nous nos offusquons lorsqu’un juge
condamne un conducteur pour n’avoir pas prévu l’imprévoyance de l’autre.
Il faudra longtemps pour que nous oublions nos prétextes : les TC sont pour les pauvres ; je
déteste la pluie, la voiture assoit mon statut social ; mes activités m’obligent à disposer d’une
voiture devant ma maison ; conduire pour aller et revenir du travail est comme une méditation
qui m’aide à la transition entre ma vie à la maison et ma vie au bureau ; quand je transporte
ma famille, c’est une façon de la regrouper sans que l’un ou l’autre trouve un prétexte pour
d’éclipser ; j’aime bien conduire, c’est plus viril qu’un jeu vidéo, je jouis d’être responsable
de ma conduite ; j’ai toujours des tas de choses à transporter ; j’aime bien cette sensation de
liberté sur les routes du WE ou des vacances ; sans parler des coquineries incognito, du SUV
d’où je domine les autres… Sans compter les usages utiles (ou presque) comme aller chercher
les enfants à l’école ou grand’mère à la gare ou chez le médecin, sans compter les livreurs qui
ne veulent pas du vélo cargo, les artisans qui circulent avec leurs outils…
Le taxi automatique ne remplace pas notre sacro-sainte berline, et nous aurons toujours envie
de bouger. Gageons que, plus que le passe-sanitaire, certains crieront à l’atteinte aux libertés
individuelles quand l’État appliquera des taxes aux véhicules non autonomes. Gageons aussi
que l’IA, grâce aux assistants d’écriture, saura trouver les arguments pour convaincre que les
véhicules autonomes sont un gros progrès pour l’humanité ?
Les poids lourds automatiques supprimeront les emplois de chauffeurs routiers, autre sujet
susceptible de paralyser l’économie.
Les projets de véhicules autonomes sont nombreux. Tous se heurtent à la complexité des si-
tuations de conduite à traiter.
Pour reconnaître la géométrie des voiries, certains pensent à intégrer une cartographie avec la
précision centimétrique, avec des mises à jour en temps réel intégrant les obstacles, le véhi-
cule en panne, le ramassage des ordures, les chantiers, les manifestations, les panneaux, l’évo-
lution des réglementations, sans parler des risques liés aux tempêtes, au verglas, aux inonda-
tions. Travail colossal, que ce soit en tissu urbain ou sur les petites routes de campagne.
Le respect des feux tricolores, la gestion des priorités, petites routes à double sens où le croi-
sement est impossible, la cohabitation avec les piétons, les vélos, les trottinettes (une sil-
houette sur une trottinette à 25 km/h n’est guère différente d’une silhouette de piéton à 3 km/
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h), … autant de situations différentes de l’une à l’autre, avec des réglementations différentes
selon les régions ou les pays.
Et pourtant, nous, pauvres humains, avec nos seuls yeux et notre cerveau, nous conduisons en
nous jouant de toutes les chausse-trappes des rues et des routes, à ceci près que nous sommes
faillibles : une inattention, un réflexe malencontreux, une imprudence sous la pluie et dans la
nuit ou face au soleil qui nous éblouit, … et nous augmentons la probabilité d’accident.
Un ordre de grandeur : environ un accident matériel pour 150 000 kilomètres parcou-
rus, un blessé tous les 8 millions de kilomètres parcourus, soit environ une
(mal)chance sur dix d’être blessé dans un accident de la route et une (mal)chance sur
200 d’être tué sur toute une vie.
La NHTSA, organisme de la sécurité routière américaine, estime qu’un automobiliste
américain serait victime d’un accident (corporel ? matériel ?) tous les 771 000 kilo-
mètres parcourus, alors que Tesla annonce, pour ses véhicules autonomes, un accident
(corporel ? matériel ?) tous les 3 millions de kilomètres, soit 4 fois mieux.
Pour être admis par la société, le véhicule autonome doit faire mieux. Tous les accidents avec
les véhicules autonomes sont largement étalés dans les media et dans les réseaux sociaux,
contribuant à l’émergence de psychoses. Pour information, rappelons que des millions de
voyageurs montent chaque jour dans des métros ou téléphériques automatisés.
Malgré leurs bonnes performances en 2021, il est probable que certaines situations accidento-
gènes ne seront pas résolues avant longtemps par les véhicules autonomes. Accepterons-nous
ces dangers à la marge ?
La technologie des véhicules autonomes est basée sur l’algorithmie : les capteurs fournissent
des informations sur l’environnement statique et dynamique et un algorithme permet d’affiner
progressivement les possibilités de conduite. Il est ainsi possible, en cas d’accident, de trouver
a posteriori les choix réalisés par l’automate.
Nouvelle approche
Les progrès de l’Intelligence Artificielle (IA) permettent déjà des corrélations étonnantes que
notre cerveau n’aurait jamais imaginé, par exemple de déterminer l’orientation sexuelle en
étudiant la photo d’un individu ou prédire le résultat d’une élection à partir des habitudes
d’achat des électeurs.
L’approche proposée est une approche anthropomorphe : considérant qu’un conducteur hu-
main arrive à bien conduire avec une probabilité très faible d’erreurs de conduite a priori non
reproductibles, l’automate va apprendre à faire comme l’humain, à ceci près qu’il ne dispose
pas des mêmes capteurs. L’humain se sert essentiellement de ses yeux, parfois de ses oreilles
(klaxons, infos météo, infos de guidage) et de son cerveau.
Par temps de pluie, l’humain se sert de repères diffus pour se situer sur la chaussée. Il ralentit
d’autant plus que les repères sont effacés. Exceptionnellement, il infère qu’il peut avancer en
aveugle à très faible vitesse, lorsque la chaussée est inondée au point que le marquage au sol
n’est plus visible, ou que la neige efface les bas-côtés, ou que le soleil rasant l’éblouit en
pleine face, ou que les signaux tricolores sont peu lisibles L’humain accepte aussi de se
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perdre, de prendre un mauvais chemin, de faire marche arrière, ou d’emprunter un itinéraire
inconnu jusqu’à découverte d’un bon indice de localisation.
L’automate n’a pas le droit à ce type d’inférence, car il est soumis au risque zéro. La vidéo qui
opère comme un œil humain est ici faillible. Il faut lui adjoindre des éléments rassurants : Li-
dar, Radar, caméra infrarouge, cartographie embarquée mise à jour et localisant les feux de
carrefour et les panneaux de signalisation de police et directionnelle (déviations, qui parfois
manquent de cohérence ou de maintenance), prévisions météorologiques et de trafic, GPS.
L’automate apprend : disposant de toutes les données environnementales, il "regarde" ce que
l’humain conducteur fait : accélérations, freinages, trajectoires, clignotants, variations de la
vitesse de croisière,… Parallèlement, l’automate analyse ses propres capteurs et, peu à peu,
discerne les éléments issus de ses capteurs qui peuvent être systématiquement corrélés aux
actions de l’humain, jusqu’à ce l’automate arrive à prévoir des actions de conduite identique-
ment à celles que l’humain va réaliser.
Le discernement, nul au début de l’apprentissage, va progresser en identifiant des groupes de
pixels (vidéo ou lidar ou radar) qui reviennent souvent dans des situations presque identiques.
De proche en proche, l’automate délaissera les informations sans corrélation avec la conduite
humaine, jusqu’à se focaliser sur les éléments significatifs de la conduite.
Lorsque la prévision de conduite automatique et la réalité de la conduite humaine seront
concomitantes, il sera alors possible de confier le pilotage à l’automate. L’humain deviendra
inspecteur du permis de conduire.
Il faut noter que l’automate ne gère pas des informations signifiantes comme "piéton", "mar-
quage latéral", "véhicule arrivant à droite", … qui ne représente rien d’utile pour sa tâche.
L’automate ne gère que des informations élémentaires qui, reliées entre elles par les actions de
conduite, participent à la prévision d’action. Il convient alors que l’automate sache corréler
ces informations signifiantes et les intègre dans son processus de conduite.
Véhicule automatique (Écrit en 2014)
Ce texte prend sa place ici pour mesurer l’écart futurologique avec ce que l’on sait en 2022.
Dès les années 1970, le VAL, premier métro entièrement sans conducteur fut installé à Lille.
Les constructeurs d’automatismes se posaient déjà la question de la faisabilité de la voiture
automatique sans conducteur. Dans les années 1990 sont apparus les premiers prototypes de
véhicules automatiques sur autoroute dédiée, comme sur l’autoroute de San Diego dont 10km
furent fermés à la circulation normale pour tester un ensemble de véhicules automatiques.
Volkswagen, pour sa part, testa le premier peloton de véhicules sans conducteur poursuivant
un véhicule de tête à conduite humaine.
Dans les années 2000, plusieurs prototypes de véhicules automatiques immergés dans la cir-
culation habituelle ont été testés. Parallèlement, des expérimentations d’assistance à la
conduite ont été menées, tel le système Lavia, qui permettait à un véhicule de s’adapter auto-
matiquement aux limitations de vitesse.
Aujourd’hui, la conduite automatique dans un environnement habituel est à peu près maîtrisée
par des prototypes et déjà les véhicules de haut de gamme savent faire automatiquement un
créneau ou réagir à certaines situations (distance de sécurité...).
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Dans une autre approche, les assureurs envisagent de moduler les primes d’assurance en fonc-
tion de la conduite de l’assuré : roule-t-il de nuit, fait-il moins de 5000 km par an, ... ?
L’ordinateur de bord est capable de déceler les conduites trop rapides ou trop brusques, voire
les infractions, ainsi que le comportement du véhicule juste avant l’accident. Autant de cri-
tères qui peuvent agir sur les responsabilités et le portefeuille des conducteurs.
Pour une conduite totalement automatique, il reste à maîtriser l’inhabituel, sans doute diffé-
remment sur autoroute, sur route et en ville : le verglas, la pluie violente, la petite pluie de
nuit, qui rend invisible le marquage latéral, le soleil aveuglant, le respect des feux rouges et
des passages à niveaux, les stops sans visibilité, l’étroiture d’une infrastructure ou l’obstacle
réduisant momentanément la largeur, les tracteurs, les vélos, les piétons...
Doit-on se focaliser sur un ensemble complexe qui allie radar, infrarouge et analyse d’image ?
Cette technologie ne couvre pas toutes les situations inhabituelles où la vision reste le seul
élément de décision, telles que le panneau de chantier, l’interdiction momentanée, l’efface-
ment ou la non-visibilité du marquage, l’invitation à s’engager...
Doit-on se focaliser sur un GPS qui sait localiser en permanence un véhicule à 10cm et dessi-
ner les trottoirs ou les rives avec la même précision ? Le GPS présente l’inconvénient de ne
pas couvrir avec la précision requise les zones encaissées entre immeubles ou le long d’une
falaise, avec parfois des positions erratiques liées au changement d’un constellation satelli-
taire à une autre.
Doit-on envisager un guide longitudinal enchâssé dans la chaussée, traqué par le véhicule ?
La technologie de filoguidage sur une piste à base de poudre de ferrite magnétique en suspen-
sion dans un polymère souple permet de réaliser une piste en pointillés dont l’espacement dé-
finit en permanence la vitesse de base (l’avantage de la ferrite magnétique est qu’elle est dé-
tectable sélectivement par rapport aux ferrailles qui arment la chaussée, qu’elle est inerte sans
nécessité de continuité mécanique ni électrique, sans nécessité d’alimentation électrique).
Les métros ont leur vitesse asservie en permanence par un filoguidage en créneaux (la
« grecque ») parcourus en permanence par un courant à haute fréquence. Le guidage par plots
de ferrite magnétique n’a pas cet inconvénient. La ferrite est inerte sans continuité mécanique
ou électrique. C’est l’équipement du véhicule qui détecte sélectivement cette matière.
Le guidage visuel oblige l’État à un marquage au sol irréprochable, et à une gestion commu-
nicante de tous les aléas de l’état des routes et des chantiers.
Le GPS a l’avantage de limiter l’action de l’État au seul entretien de la chaussée,
La piste ferromagnétique oblige l’État à une grande rigueur.
Si le GPS, Google Earth et autres officines privées ont réussi à doubler efficacement l’État
dans son domaine, il est peu probable que l’automatisation complète des véhicules puisse se
faire sans une forte implication de sa part. Cette implication a un coût important que chaque
usager devra supporter comme il le fait déjà aux péages autoroutiers et dans les parkings.
/VWKS`MV^WdMK*RVM\VQSSONQ*
Un autre aspect du problème concerne la transformation progressive du parc automobile.
La première étape semble évidente : tous les véhicules en circulation devraient être équipés
d’un régulateur automatique de vitesse asservissant le véhicule sous la vitesse maximale
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praticable là où il se trouve. Le problème se pose pour les véhicules anciens sur lesquels il
n’est techniquement pas possible d’ajouter un tel module. On peut imaginer l’obligation pour
de tels véhicules d’avoir sur le pare-brise un afficheur signalant la vitesse limite et la vitesse
courante, ce dispositif servant de boite noire en cas d’accident ou de contrôle de police. L’ac-
ceptabilité d’un tel dispositif serait aujourd’hui très faible, mais la transition vers le tout au-
tomatique a un prix éducatif à payer.
La deuxième étape consiste à offrir au conducteur le choix entre mode manuel et mode au-
tomatique. Une formation à cette nouvelle façon de conduire est nécessaire. Tout véhicule en
mode automatique devrait être signalé comme tel de façon très visible.
La troisième étape consiste à permettre à des véhicules vides ou avec des occupants n’ayant
pas le permis de conduire de circuler automatiquement.
Un permis spécial pourrait permettre la conduite en mode manuel de secours à très faible vi-
tesse.
(K*NOTTQ*
En ville, la tendance actuelle est de limiter le centre des villes à 30km/h. Verra-t-on des véhi-
cules automatiques s’imposer avec des vitesses de 15km/h pour assurer la compatibilité avec
tous les événements erratiques liés aux piétons, aux vélos, aux livreurs, aux bus et aux tram-
ways, quitte à pénaliser les véhicules à conduite humaine. Cet état de fait incitera peut-être à
l’abandon du véhicule personnel au profit d’un système de véhicule automatique à la de-
mande et à la suppression progressive des véhicules en stationnement. Un des problèmes à
résoudre concerne les carrefours sans feux tricolores. En situation normale, l’automatisme
reste supérieur à la performance humaine. Le système automatique devra savoir détecter une
situation inhabituelle pour laquelle il n’est pas programmé. Dans ce type de situation, le
conducteur sait adapter son comportement, à charge pour l’automatisme de prévenir le passa-
ger de passer en situation de conducteur qui disposera d’une console de conduite simplifiée
(avec joystick et limitation à 2 ou 3 km/h par exemple), sous réserve d’être titulaire d’un per-
mis de conduire adapté à cet usage. A défaut, si le véhicule est vide ou si l’occupant n’est pas
formé à cette responsabilité, une procédure d’assistance extérieure est à imaginer.
Toujours en ville, hors des zones à 30 km/h, le réseau viaire devrait être par nature dégagé.
Cependant la vitesse de 50 km/h dans des rues classiques apparaît encore dangereuse, même
si l’automatisme conduit mieux qu’un humain. Il est envisageable de descendre la limitation à
30km/h, à condition de faire un peu de pédagogie : Si l’on raisonne en temps de trajet, il faut
1min12s pour faire 1 km à 50km/h, et 1min30s à 30km/h, soit 18 secondes de plus par kilo-
mètre ou moins d’une minute sur un trajet de 3km, allongement tout à fait tolérable, d’autant
plus que ce type d’itinéraire est souvent équipé de feux tricolores qui peuvent être réglés avec
onde verte à 30km/h (au moins dans un sens - un cycle de feux court permet d’atténuer le
problème)
Il n’est sans doute pas souhaitable d’avoir une limitation différente pour la conduite humaine
et pour la conduite automatique. Il semble que la société d’aujourd’hui admet que la conduite
en ville ne peut être que « apaisée ». L’attrait de la nouveauté devrait être un facteur d’accep-
tabilité.
Reste les situations de neige, de verglas et de forte pluie. Ces situations paralysent déjà les
voitures d’aujourd’hui. Avec des véhicules automatiques, on peut imaginer mieux gérer ces
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situations de blocages : anticipations météorologiques, annonces par télé-messages, forçages à
l’arrêt, utilisation de taxis spéciaux pour assurer les urgences, véhicules ramasseurs de neige
(réservoirs fondeurs).
)UV*WU]MVMU]Q*
Sur autoroute, la performance de l’automatisme sera facilement supérieure à la performance
humaine pour les situations habituelles, y compris face aux déboitements intempestifs et aux
queues de bouchon.
Plusieurs problèmes restent à résoudre :
Les murs de véhicules (camions qui se suivent de trop près) qui peuvent gêner un véhicule
qui veut sortir de l’autoroute. Ce problème sera encore plus grand si la conduite automatique
en peloton serré se développe. Dans ce cas, on peut imaginer que le système de conduite de
chaque véhicule réponde au clignotant de demande d’insertion et y satisfasse en laissant de-
vant lui la distance libre nécessaire. Cependant les demandes au dernier moment risquent de
poser un problème insoluble (soluble actuellement, car les véhicules observent aujourd’hui
une certaine distance de sécurité)
La sortie qui reflue sur l’autoroute, et qui oblige le peloton entier à se déporter sur la voie
centrale. Cette situation signifie un algorithme d’anticipation d’une part sur la progression du
reflux et d’autre part sur le transfert vers la voie centrale. Ce type de situation nécessite une
communication automatique et non standardisée (les normes actuelles de type Datex, trop ri-
gides et absconses - indexation obligatoire sur un dictionnaire - ne sont sans doute pas appro-
priées) entre infrastructure et véhicule et entre véhicules.
Le peloton automatique serré, qui oblige le ou les véhicules entrant à s’arrêter, puis à dé-
marrer pour gagner la voie de droite. Le problème est soluble avec l’utilisation de la bande
d’arrêt d’urgence comme prolongement de la voie d’accélération. Cependant, comme pour les
sorties, les forçages de la part des véhicules à conduite humaine risquent de poser un pro-
blème insoluble.
Le véhicule à contre-sens... pour lequel il n’y a pas de solution (autre que qu’un parc totale-
ment automatisé)
La situation de neige ou de verglas ou de tempête peut être anticipée, avec interdiction
pour les véhicules automatiques de prendre un itinéraire non certifié. Ceci suppose un service
de veille et de certification d’itinéraire particulièrement vigilant.
La situation de pluie battante qui réduit la visibilité réduit d’autant la vitesse. Il convient de
traiter encore la situation résiduelle d’aquaplaning qui perdure après la pluie.
La situation de brouillard réduit la visibilité. Le radar individuel reste nécessaire pour le
brouillard soudain et localisé au milieu duquel un ou plusieurs véhicules peuvent être arrêtés.
La reprise en manuel sur autoroute n’est pas souhaitable, sauf en procédure de secours géné-
ralisée et à très faible vitesse, si l’on admet que le véhicule puisse être vide d’occupant ou oc-
cupé par un passager n’ayant pas d’habilitation. Cependant, pour des raisons psychologiques,
il faudra pendant quelque temps laisser le libre choix du mode manuel ou automatique.
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)UV*VMU]Q*
Sur route, les situations inhabituelles sont innombrables, telles que les tracteurs, les vélos, les
pelotons de vélos, les branches d’arbres, les plaques de verglas, les chantiers avec ou sans al-
ternat, les petits obstacles, avec ligne blanche, le transport exceptionnel, le camion trop large
(ou trop haut ou trop lourd), le véhicule à conduite humaine qui dépasse dans le même sens
ou dans le sens opposé, le car scolaire, sans parler du piéton ou du cycliste ou du sanglier la
nuit sous la pluie ou la neige, ou de l’arrêt pour raison physiologique ou touristique
Dans la plupart des situations, l’automatisme fera mieux qu’un conducteur humain, mais avec
une intransigeance totale qui pourrait trop ralentir dans sa progression et inciter à passer en
mode manuel pour une manœuvre dangereuse.
Les solutions sont coûteuses : création de pistes cyclables et de refuges, véhicules d’interven-
tion efficaces (dépose par hélicoptère !).
CfWK\Q^QK]*PQ*SMLO_]_*
Le véhicule sans conducteur provoquera certainement des changements de société dont cer-
tains sont déjà en cours. La possession d’une voiture n’est plus une fin en soi pour tout le
monde. Les transports en commun, le vélo, l’auto-partage, la location de véhicule, le taxi sont
des alternatives qui permettent d’économiser la possession d’une voiture, chère à l’achat, à la
possession (assurances, garage) et à l’usage, sans parler de la mauvaise conscience écologique
qu’elle établit peu à peu dans les esprits.
La possession d’une voiture est encore pour la majorité un élément de bien-être et de satisfac-
tion. Ce privilège, conscient ou inconscient est fort. Il est possible que l’attrait de la nouveau-
té incite à la possession d’un véhicule automatique.
Cependant, la conduite est un moment de pouvoir souvent considéré comme ludique. Il faut
s’attendre à de fortes réticences chez certains vis à vis d’une conduite automatique.
http://www.cnetfrance.fr/cartech/la-realite-augmentee-indispensable-a-la-voiture-
autonome-39799767.htm
La confrérie des motards pourrait aussi réagir négativement face à cette évolution si l’automa-
tisation a pour conséquence une restriction de leur impression de «chevaliers de la route».
Le véhicule automatique en partage associatif ou locatif pourra rentrer en concurrence avec
les taxis, comme les véhicules avec chauffeur actuels.
Considérant que les véhicules automatiques seront de plus en plus partagés, la demande de
nouveaux véhicules devrait subir une forte baisse. Le métier de constructeur de voitures devra
fortement évoluer avec une forte baisse de l’emploi en usine, compensée partiellement par des
emplois de maintenance du réseau et des véhicules.
%P_QS*]QLfKMTM\OYUQS*
Mieux partagés, les véhicules automatiques feront en moyenne plus de kilomètres par jour,
avec pour conséquence une diminution des stationnements et des kilomètres parcourus à la
recherche d’un parking. Le trafic devrait donc être plus fluide en ville, avec une forte diminu-
tion de la pollution puisque ces véhicules seront électriques (avec des batteries annoncées à
350Wh/kg, et avec des consommations urbaines à 50km/h de 5kWh par heure, 50 kg de batte-
ries suffisent, avec stations de recharge rapide si le trajet s’avère trop long).
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 68 111
On peut imaginer une généralisation de véhicules courts électriques stationnés à l’image des
Velib dans de multiples endroits de la ville, chaque plot étant équipé d’une bobine d’induction
pour la recharge sans contact.
http://techno-car.fr/des-bornes-de-recharge-a-induction-en-forme-de-plaque-degout-a-new-
york/
(Cette technologie est tellement évidente qu’on ne comprend pas pourquoi elle n’est pas déjà
utilisée)
Pour stationner en épi perpendiculairement au trottoir, un petit véhicule - type Smart - occupe
2,50cm. Sur 11m de stationnement, sur une chaussée de 7,50m de largeur, il est possible
d’aligner 5 véhicules de 1,60m de largeur, soit environ seulement 2 fois moins que des Velib
et 3 fois plus que des berlines le long du trottoir.
Le véhicule vient se placer automatiquement à la verticale de la bobine inductrice.
L’utilisateur est repéré par son téléphone, après s’être préalablement abonné à la centrale. En
approchant de la portière, celle-ci se déverrouille pour lui permettre de monter et d’indiquer
sa destination oralement ou sur écran tactile.
Le véhicule est tracé par son GPS et sur demande de l’utilisateur va se garer dans l’emplace-
ment disponible le plus proche.
Si le véhicule est jugé trop sale ou dégradé lorsque l’utilisateur veut s’en servir, l’utilisateur le
signale et change de véhicule. Le véhicule rejoint alors automatiquement une station d’entre-
tien. Le dernier utilisateur est alors informé par message MMS qu’il est présumé avoir laissé
le véhicule en mauvais état.
Si la chaussée est trop étroite pour un stationnement en épi, les véhicules peuvent s’aligner le
long du trottoir.
Tant qu’à fabriquer des véhicules spécifiques pour un usage exclusivement urbain, c’est à dire
limités à 80 km/h (compatible avec les autoroutes urbaines), on peut imaginer des véhicules à
4 moteurs-roues directrices, indépendantes mécaniquement (l’ordinateur de bord se charge
d’orienter chacune des 4 roues selon la route à suivre, avec amortisseur indépendant (l’ordina-
teur se charge de régler l’assiette du véhicule). En hiver, on peut prévoir que l’habitacle soit
pré-chauffé en station (indicateur de température visible de l’extérieur).
L’investissement d’un tel système peut se faire non pas par achat d’actions, mais par achat
d’un véhicule mis au pot commun, version banalisée de l’auto-partage.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 69 111
CW]_\MVOQS*RWVdLUTOnVQS*
Les livraisons en ville peuvent être complètement ré-imaginées avec des véhicules automa-
tiques simples pour les petits colis et de petits camions optimisés pour livrer les gros colis en
conteneurs compatibles avec les entrées de boutiques ou d’immeubles.
Le fret longue distance devrait évoluer vers des conteneurs standardisés à poser sur un wagon
routier ou ferroviaire automatique.
http://ertia2.free.fr/Niveau2/Projets/Transport/wagon.htm
http://ertia2.free.fr/Niveau2/Projets/Transport/Tramway_sans_fil.pdf
http://ertia2.free.fr/Pages_liees/allo6roues3.pdf
CMKLTUSOMK*
Différents groupes d’intérêt songent à investir massivement pour l’automatisation des véhi-
cules. Utopie au XXéme siècle, possible réalité progressive sur les prochaines décennies :
moins de véhicules à l’arrêt ou en stationnement, des véhicules partagés, moins d’accidents,
moins de pollutions... mais aussi des réticences parfois violentes et des cohabitations parfois
difficiles entre anciens et modernes.
Parallèlement, les raisons de bouger, les motifs de déplacement, devraient largement évoluer :
aller travailler à pied ou en vélo, télétravail, activation de la vie de quartier, gratuité des trans-
ports en commun.
1Q*`WUi*POTQ^^Q*PU*]VW^[Wl*rMU*PU*N_fOLUTQ*WU]MKM^Qs*rWjMU]*5A3=s*
Dilemme du tramway (ou du véhicule autonome)
2
Vaut-il mieux écraser un homme plutôt que deux ? Dans l'absolu, la réponse est
simple. Dans le relatif, la réponse ne paraît pas évidente à tous. S'il s'agit de tuer les
quelques porteurs d'un virus très dangereux pour épargner les millions de victimes de
la grippe espagnole, la question est aussi compliquée que la réponse ? Le cerveau
commence à se mettre en activité. Selon la conscience de chacun, il y a ceux qui pré-
fèrent que l'on tue abondamment en Syrie, ou en Libye,… plutôt que de voir mourir
quelques soldats de chez nous. Généralement, il y a ceux qui pensent planète et ceux
qui pensent village ou famille.
L'arrivée du véhicule autonome est l'occasion de réfléchir peu pour certains ou beau-
coup pour d'autres, de manipuler les opinions, par exemple, à l'aide de pseudo-études
scientifiques "En cas d'accident inéluctable avec plusieurs piétons, quelle victime une
voiture autonome doit choisir ? ".
Question sur le sexe des anges ! Comme si l'algorithme devrait choisir entre un PDG
et un SDF, entre un gros et un maigre, entre un homme et une femme, entre un enfant
et un vieillard… entre un noir et un blanc, entre un émigré catholique et un émigré
bouddhiste… !!?? Sous couvert de l'utilisation d'un nouvel outil de transport, certains
chercheurs provoquent à hiérarchiser les individus.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Dilemme_du_tramway
2
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 70 111
La voiture autonome n'est qu'un nouvel outil et non pas un fantasme. Laissons la mo-
rale en dehors de ces réflexions malsaines… Ou alors, il n'aurait pas fallu inventer le
feu ! L'arrivée du véhicule autonome est l'occasion de réfléchir peu pour certains ou
beaucoup pour d'autres, de manipuler les opinions, par exemple, à l'aide de pseudo-
études scientifiques "En cas d'accident inéluctable avec plusieurs piétons, quelle vic-
time une voiture autonome doit-elle choisir ?".
Au-delà du "dilemme du tramway" qui veut faire passer le véhicule autonome pour autre
chose qu’un outil de déplacement et forcer le quidam à penser à l’aide de statistiques impro-
bables, nous rechercherons sans doute les déplacements "comme dans un salon", là où il est
plus sympathique de faire autre chose que d’être tout seul dans les embouteillages.
Voiture-cocon
La nécessité d’un déplacement est un concept difficile. Tout humain en déplacement
sait justifier son choix de se déplacer. La force de l’habitude, la paresse intellectuelle,
la peur de l’inconnu, les us et coutumes, les contraintes secondaires, ... pèsent sur la
décision de ne pas entreprendre un déplacement ou de le faire différemment. « J’ai
pris ma voiture parce que, ... Certes, je subis les bouchons, ... Le bus n’est pas pra-
tique, ... ». Dans l’inconscient, la voiture a de gros avantages. Elle isole socialement
le conducteur pendant le trajet ; la conduite domicile-travail est une sorte de médita-
tion qui assure la transition entre la vie à la maison et la vie au travail ; la voiture
permet de contraindre la famille à passer un moment ensemble ; la conduite a un côté
ludique, voire viril (le levier de changement de vitesse), voire d’appropriation d’une
puissance ; elle est symbole de richesse, de liberté géographique, le tout dans un fau-
teuil.... Autant de bonnes et mauvaises raisons pour faire, au mieux, du 36km/h en vi-
tesse effective si l’on compte le temps passé à la financer et, en ville, ne pas aller plus
vite qu’un vélo, moyen bien mieux approprié pour se maintenir en bonne santé et ne
pas polluer sa ville.
(Extrait de http://ertia2.free.fr/Niveau2/Metaphysiques/Intelligences.pdf )
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 71 111
Accostage automatique de bus
Pour être au plus près du trottoir
De nombreux systèmes peuvent s’envisager pour que, à l’approche d’un arrêt, le bus vienne
tangenter le trottoir avec la précision nécessaire aux débarquements/embarquements des pas-
sagers valides ou à mobilité réduite.
On peut s’inspirer des systèmes automatiques des voitures particulières pour le parking en
créneau.
Le trottoir est équipé, à chaque extrémité de la zone d’arrêt, de balises colorées de 10 cm de
hauteur sur 2 cm de largeur, catadioptrique pour être visible la nuit dans les phares du bus.
Le bus est équipé de 2 caméras panoramiques, placées à l’avant, aux coins droite et gauche,
équipée d’un système de calcul de la position du bus et émettant en temps réel la distance à la
cible en longitudinal et en transversal ainsi qu’un indice d’accélération/décélération.
Le GPS embarqué (+ tous de roues) sur les bus modernes avertit le chauffeur à l’ap-
proche de l’arrêt à une distance cohérente avec la vitesse de croisière courante du bus.
Le chauffeur autorise ou non l’arrêt automatique.
Le système vérifie que le bus approche dans une zone compatible avec les possibilités de ma-
nœuvre du bus. Un véhicule stationné trop près de l’arrêt empêchera que l’arrière du bus tan-
gente correctement le trottoir (on pourrait imaginer des bus avec 4 roues dirigeables mais
c’est un autre projet)
Le système d’arrêt au but actionne le freinage et le moteur ainsi que la direction, au niveau de
la colonne de direction pour que le chauffeur suive et comprenne la manœuvre.
A l’approche, le système situe la balise par rapport au bus, par stéréométrie. La précision de la
distance croit avec le rapprochement. Le système calcule la trajectoire pour que le pneu avant
droite vienne tangenter le trottoir dès que possible puis longe le trottoir pour s’arrêter à la ba-
lise aval.
Les 2 caméras servent aussi au chauffeur pour visualiser les flancs du bus. On en profitera
pour placer aussi 2 caméras à l’arrière.
Les caméras panoramiques permettent de voir à 360°. Avec une cellule de 16 millions de pix-
els, la reconstitution vidéo sur écran est de qualité comparable aux caméras ayant une ouver-
ture de zoom de 45° avec une cellule de 2 millions de pixels.
Option
Des panneaux photovoltaïques placés sur le toit alimentent la batterie des caméras qui
peuvent être connectées sans fil avec le système intérieur.
Option
L’arrêt au but peut être simplement réalisé par le chauffeur lui-même qui se sert des images
pour assurer ses manœuvres.
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Poids lourds trop lourds
Les poids lourds dégradent trop vite nos chaussées dont l’entretien pèse de plus en plus sur les
impôts locaux. Il est important de (télé)-connaître la charge qui s’applique sur chaque roue.
D’année en année, de 2,50m à 2,60m en largeur, de 11t à 13t sur l’essieu, de 38t à 44t en
charge, le lobby des poids lourds a bien manœuvré. On étudie le 60t, avec le beau prétexte de
l’harmonisation européenne... à charge pour la collectivité de mettre à disposition des routes
adaptées.
L’État a transféré la charge vers le privé pour les autoroutes. Nous ne payons plus d’impôts
pour les autoroutes, mais nous payons les péages. Puis l’État a transféré la charge des routes
vers les collectivités locales, en donnant à chacune, à l’euro près, ce que le fonctionnement et
l’entretien de ces routes lui coûtait. Dans ce cas, notre impôt national est inchangé.
Ce qui change, c’est que les chaussées se dégradent d’autant plus vite qu’elles supportent des
poids individuels élevés. Un seul poids lourd en surcharge dégrade la chaussée de façon ex-
ponentielle. Un contrevenant ayant l’habitude de mettre sur la route 42 tonnes au lieu des 40
tonnes admises jusqu’ici se permettra sans scrupule de mettre sur les routes des poids lourds
de 46 tonnes. Si la surcharge se concentre sur un seul essieu, la dégradation de la chaussée est
encore accentuée.
Bien sûr, la loi indique qu’il faudra 6 essieux à ces camions. Mais déjà le lobby du fret routier
explique que le sixième essieu est incompatible avec d’autres règles...
L’État a beau jeu de dire que de passer de 40 à 44t diminuera le nombre de poids lourds d’au-
tant. Ce n’est là qu’une hypothèse... aussi valable que l’hypothèse inverse qui veut que en fa-
vorisant le fret routier par des camions plus productifs, on incite les transporteurs à mettre
plus de camions en service.
Les Collectivités locales ne devraient pas se leurrer : les routes vont se dégrader plus vite et le
transfert des impôts de l’État vers les nouveaux gestionnaires n’y suffira plus. La construction
et la réfection des chaussée est un énorme budget que les nouvelles mesures en faveur des
poids lourds (44t admises depuis le 18 janvier 2011). Attendons-nous à une forte hausse des
impôts locaux. Il est difficilement compréhensible que les parlementaires n’aient pas compris
les conséquences de leur vote.
Un autre aspect du problème est que les gestionnaires n’ont qu’une idée approximative des
charges supportées par les chaussées. Les stations qui mesurent le débit des véhicules partent
en décrépitude. Toutes ne comptent pas les poids lourds et rares sont celles qui pèsent au vol
la charge de chaque essieu. Aucune ne pèse la charge supportée par chaque roue individuel-
lement. Cette opération ne peut se faire que sur quelques sites spéciaux et à l’arrêt. Aucun
gestionnaire n’a les moyens de savoir quelles sont les surcharges les plus importantes, celles
justement qui abîment ses routes.
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Il serait temps d’équiper chaque axe de roue des poids lourds d’un capteur de poids utile à
maints égards :
•Le premier concerné est le chauffeur, qui a tout intérêt à savoir si son chargement est
bien réparti dans son camion. Il en va de sa sécurité et de celle des autres. Il se peut
aussi que l’arrimage du chargement casse et modifie l’assiette générale de son véhi-
cule. Autant qu’il soit immédiatement prévenu. En surcharge, le camion freinera
moins bien. A vide, la remorque risque de glisser dans les virages...
•Le transporteur est aussi intéressé, car un chargement dissymétrique ou une surcharge
va user les pneus prématurément. Accessoirement, il peut être prévenu des ruptures de
charge si le chauffeur utilise le camion a d’autres fins que celles prévues (ou en cas de
vol de marchandises) ou emprunte des voies limitées en tonnage.
•L’affréteur peut vérifier le poids des marchandises qu’il fait transporter, en corrélation
avec les distances parcourues.
•Les gestionnaires des routes peuvent disposer de données statistiques ou de pesées in-
dividuelles afin d’établir un indice d’usure des chaussées en relation avec les charges à
la roue les plus importantes... et éventuellement porter plainte pour destruction de bien
public.
La route se partage. Elle est utile à tous. Il convient d’identifier ceux qui la dégradent selon le
bon principe « Pollueur-payeur ». L’obligation d’une mesure de charge sur chaque axe de
roue des poids lourds est une façon de développer de bonnes pratiques dans le domaine du fret
routier.
Le capteur de charge devient un objet connecté en Bluetooth à l’ordinateur de bord, consul-
table à partir d’une simple application sur ordiphone (smartphone) ou ordinateur, en même
temps que l’enregistreur légal.
L’application cartographie les trajets, en coloriant les dépassements de vitesse, de surcharge
légale (roue par roue), de surcharge affrétée, de repos, de consommation, de durée de vie des
pneus, de formalités douanières…
Il serait temps aussi de remettre le rail en concurrence avec la route. Au rail les longues dis-
tances, à la route la livraison, avec le conteneur standardisé comme interface. Pourquoi pas
des wagons automoteurs ?
On notera que l’État ne possède pas de base de données numérisées facilement consultable de
tous les arrêtés permanents et provisoires de circulation. Il faut payer pour connaître en parti-
culier les limitations de tonnages, de hauteur, de largeur et de longueur, alors que ces données
relèvent de l’obligation de publication des données publiques.
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Passage à niveau
Un train ne s’arrête pas comme une voiture.
La règle impose à la SNCF d’annoncer le prochain passage du train avec un feu rouge cligno-
tant et l’abaissement d’une barrière. Sur les petites routes croisant une voie à faible trafic fer-
roviaire, la barrière n’est pas une obligation.
La règle impose l’arrêt des voitures lorsque le rouge est clignotant. Des millions de véhicules
traversent chaque jour des voies ferrées. Parmi ces millions de conducteurs, des milliers em-
pruntent chaque jour un passage à niveau sans s’en apercevoir, soit environ un million de de
distractions chaque année. Il n’est pas étonnant que parmi ces conducteurs distraits, il y en ait
chaque année qui s’engagent dans le passage malgré le feu rouge clignotant.
L’ergonome note que le feu rouge clignotant SNCF est un signal rare. Autant un feu tricolore
est un signal fréquent qui induit un comportement automatique d’arrêt lorsque le feu est au
rouge, autant le conducteur confronté à un signal dont il n’a pas l’habitude doit faire un effort
intellectuel pour relier ce signal à sa conduite.
Les techniciens de la SNCF et du Ministère de l’Equipement n’ont jamais pu remettre en
cause l’inadéquation du feu rouge clignotant à la fonction de l’arrêt impératif.
Un début de solution serait de remplacer les feux rouges clignotants par des feux tricolores,
afin que le conducteur retrouvent la signalisation dont il a l’habitude. Les technocrates rigides
ont déjà refusé cette solution.
Ajouter ce feu tricolore au feu rouge clignotant existant n’est ergonomiquement pas pertinent
et pose le problème de la maintenance et de la responsabilité en cas de panne. La barrière
reste nécessaire, dissuasive en particulier pour les piétons et les 2roues. Un couple de caméras
panoramiques peut compléter l’installation pour une vérification plus facile à distance du
fonctionnement des installations et du comportement des véhicules.
La caméra panoramique haute définition (16 millions de pixels couleur) a l’avantage de voir
tout autour et de déporter le pointage vidéo et les logiciels de traitement chez l’utilisateur.
Le fait d’avoir 2 caméras permet de voir en relief et assure la redondance en cas de panne
d’un réseau de transmission ou d’un réseau électrique. La vision en relief permet de reconsti-
tuer la cinématique des mobiles. Chaque caméra est placée en haut du feu tricolore de rive. Le
feu tricolore de rive est muni de trois petits réflecteurs permettant à l’autre caméra de voir
l’état du feu.
Il convient d’ajouter un traceur GPS sur tous les mobiles SNCF, en redondance des capteurs
d’approche. Un logiciel croisant l’analyse d’image du site et l’arrivée GPS permettrait de vé-
rifier l’état du feu rouge et de la barrière au moment du passage du train.
A terme, les véhicules seront autonomes et auront moins de risques de distraction fatale. On
les verra même cohabiter avec les tramways. Néanmoins, les piétons et les 2-roues resteront
toujours exposés sur les passages à niveau. A terme, il est aussi possible que le réseau ferré en
zone rurale disparaisse. (Voir la solution du wagon autonome)
La solution la plus efficace mais plus coûteuse est de déniveler les passages.
Pour limiter les coûts, le dénivelé peut limiter le tonnage admissible à 19t (soit un camion à 2
essieux transportant un conteneur de 6m chargé à 12t max) ou à 3,5t selon les contraintes lo-
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cales. Les charges lourdes (PL de 38t, …) sur les petites routes sont exceptionnelles. Multi-
plier les coûts pour un usage improbable est une politique de lobbyistes. Deux caméras
connectées peuvent repérer les PL en infraction.
Le tablier peut être limité à 6m de largeur, avec des encorbellements de 1,50m pour le passage
des piétons et vélos.
La rampe à 7% permettant un tirant d’air de 5,50m fait environ 100m de longueur.
Le dénivelé complet peut être entièrement pré-fabriqué pour assurer une installation en moins
de 2 jours (sauf enfoncement de pieux), soit :
•des cunettes autobloquantes par éléments de 6m, pour supporter les arches et l’écou-
lement pluvial. En cas de sol instable, les cunettes s’appuient sur des pieux
•des arches sur chaque rive au pas de 6m. Les arches sont en fait des ellipses en béton
armé qui reposent sur les cunettes et qui s’épaulent mutuellement, avec un système
tenon-mortaise de blocage.
•des arches axiales pour diviser par 2 la pression au sol
•des traverses posées automatiquement à l’avancement sur le haut des arches, avec
glissières et passerelles piéton/vélo (largeur 2m et sas d’accès pour interdire la péné-
tration des voitures).
•des traverses d’extrémités pour le raccord avec la chaussée existante et reprise des di-
latations
•un cadre au-dessus des voies ferrées, avec reprises des encorbellements
•Les pistes cyclables latérales avec garde-corps
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Avion autonomatique
Le développement des drones remet en question les technologies avioniques. Une autre ma-
nière de penser les aéronefs du futur, dans leurs pilotages, leurs formes et leurs fonctions. L’a-
vion tout électrique et sans pilote permet de séparer la fonction sustentation/translation et la
fonction transport. Une aile-plateforme peut servir à des missions diverses.
Les drones sont des avions semi-automatiques. Il n’y a pas de pilote à bord. Celui-ci reste à
terre. Cependant, certains drones peuvent être programmés pour être autonomes du décollage
à l’atterrissage.
Les militaires sont certainement à la pointe du progrès en matière d’aéronefs automatiques,
mais leur domaine n’est a priori pas partageable avec l’aviation civile.
Au civil, il faudra longtemps avant que des passagers payants acceptent de voyager dans des
avions commerciaux sans pilote. Le fret n’a pas ces angoisses et la technologie du vol auto-
matique est bientôt mature. Il restera à maîtriser la cohabitation sur les voies de circulation
aéroportuaires dont la réglementation internationale est trop rigide pour évoluer rapidement.
A moins que, puisque la construction d’un aéroport spécifique pour le fret coûte moins cher
qu’un avion gros porteur, et probablement moins cher que les adaptations des aéroports ac-
tuels à la cohabitation avec de l’aviation automatique, le lobby des transports sache presser les
gouvernements pour la mise en œuvre d’aéroports spécifiques, contre l’action des défenseurs
de l’environnement. Au-delà de ces polémiques attendues, l’avion de transport de fret automa-
tique n’est pas soumis à la même exigence de rapidité que le gros porteur de passagers. Dans
ce cas, les avions automatiques peuvent être plus lents, moins bruyants et à décollage et atter-
rissage courts. Il suffirait alors de d’aménager des petites pistes existantes à ce type de trans-
port.
Pour l’histoire, le Breguet 941, inventé dans les
années 60, décollait ses 20 tonnes en 200 m,
volait à 400 km/h et atterrissait en 120 m.
Avec les technologies d’aujourd’hui, on peut
rêver d’un avion automatique relativement si-
lencieux, emportant 20t de frêt en conteneur
multimode normalisé, décollant sur 500m et
volant à 600 km/h, avec 1000 km d’autonomie
à pleine charge. Ces caractéristiques sont à op-
timiser. Par ailleurs, si l’avion est automatique,
il est plus facile, et beaucoup moins coûteux en investissement et en fonctionnement, de
mettre en oeuvre plusieurs petits porteurs qu’un gros porteur : la logistique d’un avion est ex-
ponentielle avec sa charge utile, la puissance nécessaire varie comme le cube de l’augmenta-
tion de masse (une masse 2 fois plus élevée nécessite 8 fois plus de puissance), et la résistance
de l’air varie comme le carré de la vitesse. La course au gigantisme comme celle des navires
porte-conteneur serait une absurdité pour des aéronefs sans pilote. Un seul conteneur (15t
max) par avion apparaît comme un optimum.
Le critère principal est le niveau de bruit au décollage, impératif pour une acceptation sociale.
Le bruit généré est d’autant plus fort que l’avion chargé est lourd et rapide. Un trafic de
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quelques conteneurs (quelques avions cargos) par jour est plus acceptable qu’une noria de
gros porteurs.
La distance de décollage est un critère important : il est plus facile de construire (réhabiliter
?) et exploiter des pistes de 500m que de 3 km. A l’atterrissage, le pilotage automatique peut
optimiser la précision du toucher et la longueur de la piste.
La vitesse est un critère relatif : le fret très urgent peut passer avec les moyens actuels. Ce-
pendant le fret automatique peut avoir l’avantage d’une meilleure proximité entre expéditeur
et destinataire si les aéroports dédiés sont plus nombreux.
L’autonomie n’est pas un critère important : les vols longs peuvent se faire en plusieurs es-
cales.
La masse au décollage est compatible avec les critères précédents. Le fret en conteneur nor-
malisé simplifie les procédures de chargement/arrimage/déchargement et permet d’optimiser
la forme de l’avion.
Le fait que l’avion soit entièrement automatique peut inciter à d’autres innovations.
L’innovation dans le transport aérien se heurte à la lourdeur de la conception actuelle
des aéronefs, soumis à des normes de sécurité et d’usage issues de l’expérience pas-
sée.
Le développement exponentiel des drones incite à sortir de l’avionique traditionnelle :
L’avion n’a plus besoin de commandes manuelle, ni même de pilote.
La motorisation électrique (silencieuse) et les pales composites autorisent des hélices
à rotation très rapides.
Ces éléments conduisent à des surfaces de portance réduites, à l’inutilité du train
d’atterrissage et à une conception très simplifiée.
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Aile-Plateforme
Le plus rationnel est de développer une aile-plateforme volante, sans pilote à bord, dont la
seule fonction est d’assurer la sustentation et la propulsion, sur laquelle peuvent se fixer diffé-
rentes nacelles adaptées aux différentes missions envisageables. L’absence humaine à bord de
l’aile-plateforme simplifie la conception (diminution du poids, absence de servitudes telles
que coursives, chauffage, pressurisation, circuiteries homme-machine, train rentrant, …).
C’est la nacelle qui, si nécessaire, assure les fonctions d’habitabilité.
Plusieurs solutions :
•La sustentation et la propulsion sont assurées par les mêmes turbines,
Orientables pour souffler vers l’arrière ou pour souffler vers le sol.
Fixes avec un déflecteur pour canaliser l’air vers l’arrière ou vers le sol
•La sustentation et la propulsion sont assurées par des éléments différents.
Les propulseurs peuvent être au-dessus ou au-dessous de l’aile, à l’avant ou à l’ar-
rière
Les critères de choix sont le rendement propulsif, la vitesse maximale, l’optimisation de l’ef-
fet de sol, le besoin d’un décollage vertical et d’un vol stationnaire, les contraintes de place-
ment de la nacelle.
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Les progrès dans le stockage de l’énergie permettent la motorisation électrique intégrale.
On peut aussi imaginer des stations de recharge ou d’échange automatique station-
nées stratégiquement sur terre ou en mer, elle-même alimentées par énergie solaire,
éolienne ou maritime.
Si la vitesse de croisière et la consommation sont des critères importants, la nacelle doit être
elle-même aérodynamique.
Pour un rayon d’action court, télécommandé et sans habitacle, l’aile-plateforme peut servir
aux charges légères (dépose d’un kit de survie ou d’un canot gonflable).
Pour un rayon d’action moyen (2h d’autonomie), l’aile-plateforme peut recevoir charges plus
lourdes (hélitreuillage d’un naufragé et de son sauveteur, soit 300kg de charge utile hors car-
burant).
Pour un long rayon d’action, l’aile-plateforme peut assurer des missions jusqu’à 1000 km (et
plus avec un relai sur un navire ou à terre ou transportée elle-même par une autre aile-plate-
forme).
L’aile plate-forme est d’une forme optimisée pour la consommation d’énergie de sustentation
et de translation. L’utilisation de propulseurs-déflecteurs, au nombre de six par sécurité, évite
la gestion de volets de positionnement aérodynamique. Le logiciel embarqué commande la
vitesse et l’angle de déflection de chacun des moteurs pour l’évolution dans l’espace selon
tous les axes.
L’aile-plate-forme est télé-pilotée, du sol ou d’un autre mobile ou de l’intérieur de la nacelle
si celle-ci comporte un habitacle.
Ce « méga-drone » assure par lui-même son assiette, son cap, sa vitesse et son altitude. Le
télé-pilotage assure la navigation (autorisations aériennes, trajet pré-programmable, visée de
cible pour le vol stationnaire et les treuillages, retour automatique à la base…).
Le logiciel embarqué et le dispositif de télé-pilotage sont protégés contre le piratage. Un dis-
positif de sabordage assure le retour à la base en complète autonomie en cas de rupture du
service de télé-pilotage. (clé de cryptage basée sur la géolocalisation)
A l’instar des drones du commerce, le télé-pilotage peut être une application sur ordiphone
(smartphone). Dans le cas d’un trajet pré-programmé, les télécommandes en temps réel (au
1/10s) ne sont pas nécessaires. Le media de transmission peut être le Wi-Fi pour le temps réel,
mais aussi le 3-4G là où le réseau 3G ou 4G est actif (avec des performances vidéo), le 2G là
où il n’y a que le GSM actif, une liaison satellite dans les autres cas.
La séparation entre la fonction de sustentation/translation et les autres fonctions d’un aéronef
présente des avantages :
•Suppression du poste de pilotage et des coursives : une présence humaine oblige à des
équipements et des structures particulières, tels que climatisation, pressurisation,
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sièges, éclairages, regroupement des contrôles et câblages associés, planchers, soutes
et coffres à bagage. L’ensemble alourdit les structures et génère une consommation
supplémentaire (poids de carburant, puissance des moteurs, ...). Il semble possible de
diviser par deux le poids à vide sans perdre la capacité de fret... et de s’affranchir de
nombreuses exigences liées à la présence humaine à bord.
•Surface de sustentation limitée.
•Commandes de vol au plus près des actionneurs : le câblage est simplifié, un seul
câble courant pour l’énergie et un seul câble-bus (fibre optique pour s’affranchir des
interférences électromagnétiques) pour les ordres. En redondance, une seconde fibre
optique cheminant sur le flan opposé ou un câble cuivre à courant porteur.
•Réseau des capteurs et d’actionneurs de type informatique : les capteurs nécessaires
du fait de la présence humaine sont inutiles. Reste les capteurs nécessaires au vol qui
peuvent être connectés à un unique câble réseau (reste à résoudre la sécurité du ré-
seau et la robustesse informatique). La technologie des drones est aujourd’hui mature.
•Boite noire : la boite noire émet en permanence les paramètres de vol qui sont enre-
gistrés au sol (ceci traite le problème des boites noires introuvables), en même temps
qu’elle sert d’interface pour recevoir les ordres du contrôle aérien et les paramètres
des avions du voisinage. Cette boite noire peut aussi assurer un télé-pilotage de se-
cours au cas où l’informatique embarquée viendrait à défaillir. Néanmoins on peut
analyser le surcroît de complexité lié à ce système, avec, au bout du compte, une dimi-
nution globale de la fiabilité ou obligeant à l’abandon de choix aéronautiques qui né-
cessiteraient des réactions de pilotage trop performantes pour être traitées en télé-pi-
lotage.
•Conteneur placé dans une forme spécifique de l’avion elle-même montable/démon-
table, avec système optimisé pour transborder le conteneur du camion ou du wagon
dans la forme : l’objectif est d’optimiser le temps d’escale.
A noter qu’un conteneur de 12m x 2,3m x 2,3m a une capacité de 70m3 et une
charge utile de 28t (données arrondies). Pour information, l’avion ATR 42 mesure
23m, décolle ses 42t sur 800m et vole à 500 km/h. Le chargement peut se faire par
grutage vertical, avec trappe d’ouverture vers le haut. Le rendement aérodyna-
mique avec un transporteur de conteneur de 12m est meilleur qu’avec un trans-
porteur de conteneur de 6m. Le calcul de consommation devrait établir le choix
pertinent entre un transporteur 6m et un transporteur 12m qui peut aussi trans-
porter deux conteneurs de 6m. Par contre, la charge maximale est un critère prin-
cipal de consommation (et de décollage). Mieux vaut deux avions autonomes
qu’un seul pour transporter la même charge. Vouloir transporter 28t à 800 km/h
n’est pas rationnel pour un avion autonome. L’offre d’avion autonome pour
conteneur limité à 15t à 550 km/h devrait être l’optimum, voire 10t pour une dis-
tance deux fois plus longue.
•Surfaces de sustentation optimisées Les turbines de sustentation ont un rôle à faible vi-
tesse. La traînée est diminuée d’autant. Le planage naturel en cas de moteur en panne
n’est plus nécessaire, du fait de la redondance des turbines. Le contrôle informatique de
l’assiette est permanent.
•Roulage sur coussin d’air (pas de train d’atterrissage) : Un train d’atterrissage est lourd et
non aérodynamique. Si la masse de l’avion chargé est optimisée, son inertie est minimale.
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Elle permet une accélération forte et un décollage court (objectif : moins de 500m). Ce
type d’aéronef à atterrissage et décollage très courts peut être compatible avec un quai
portuaire maritime.
•Atterrissage « oiseau/cobra » : l’avion se cabre dans les derniers mètres pour un freinage
aérodynamique maximal et atterrissage à vitesse nulle, sans recours à la propulsion (qui
peut être en panne !). La plate-forme d’atterrissage peut se réduire à un cercle de quelques
dizaines de mètres de diamètre, pour des atterrissages avec des vents de toutes directions.
Des caméras panoramiques permettent le guidage sur cible.
•Un mur anti-bruit, envisageable du fait d’un décollage court, peut diminuer la nuisance
sonore pendant la phase de décollage et 2 murs (transparents ?) peuvent permettre de s’af-
franchir de la direction du vent. Il est même envisageable de couvrir la piste d’envol (avec
panneaux photovoltaïques) et d’y introduire une soufflerie.
•Volets de stabilisation et de direction remplacés par des déflecteurs : l’introduction du rou-
lage sur coussin d’air permet de disposer de déflecteurs en vol pour stabiliser l’assiette,
mettre l’avion en posture de cobra lors de l’atterrissage et amortir le basculement de
l’avant sur le sol lors de l’arrêt final. Le réglage d’assiette et les manœuvres sont obtenus
par la régulation de puissance différentielle sur les moteurs d’hélices.
•Motorisation électrique : la propulsion est uniquement à hélice. En supposant un stockage
sensiblement de même densité massique d’énergie que le kérozène (43 MJ/kg pour le Ké-
rozène contre 9 MJ/kg pour les accumulateurs lithium-air en 2015), gageons que dans 15
ans, la densité de stockage de l’énergie électrique aura au moins doublé. La motorisation
électrique simplifie les contrôles en vol et en maintenance, allège la masse de l’avion et
permet un échange standard et rapide des « batteries » à l’escale.
•Propulsion par hélice : la propulsion par hélice limite la vitesse maximale (à noter le Rare
Bear avec le record du monde de vitesse, en 1989, avec 850 km/h). Répétons que la vi-
tesse n’est pas un critère principal. Un objectif de 600 km/h est possible : 50 mn de plus
qu’à 800 km/h sur 2 000 km/h.
•Génération de plasma : il semblerait que le plasma permet d’améliorer les écoulements
laminaires, repoussant la limite de décrochage et diminuant la trainée aérodynamique. En-
courageons la recherche !
•Limitation du bruit : Les hélices tournent à grande vitesse, générant un sifflement funeste.
Il serait intéressant de tester un générateur de bruit en opposition de phase au niveau de
chaque propulseur
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Un engin qui décolle verticalement et assume le vol stationnaire n’a pas besoin d’une
grande portance. Un tel aéronef n’a pas besoin de planer à vitesse lente. Pour aller
vite, il a besoin d’un propulseur puissant et d’une traînée minimale. L’aile plate-forme
n’a pas besoin d’être large si la propulsion est fiable. Cette fiabilité est bonne avec 6
moteurs électriques indépendants et ayant leur propre alimentation. La panne d’un
moteur n’est pas rédhibitoire. L’aile-plateforme peut continuer à voler avec 1 voire 2
moteurs en panne sans nécessiter des volets de stabilisation en planage.
Si la vitesse de croisière n’est pas un critère important, il est possible que les flux d’air
soient fixes dirigés vers le bas par rapport à la structure et que les mouvements soient
obtenus uniquement par variation individuelle de chacun des six moteurs, sans déflec-
teurs mobiles. Dans ce cas, l’aile-plate-forme est construite avec une incidence qui
évite au flux d’air de la rabattre en vitesse maximale.
Aile-Plateforme Porte-hélicoptère
Les porte-avions ont été développés pour accroître le rayon d’action des avions militaires - et
accessoirement des avions civils.
Les hélicoptères ont un faible rayon d’action qui entrave leurs missions civiles. L’objectif est
de réaliser un système permettant de déposer et de reprendre une charge d’au moins 1000 kg à
plus de 2000 km d’un aérodrome.
Pour illustrer le problème :
L’EC145 de la Sécurité Civile a une masse de 1792 kg à vide et maxi de 3585 kg, avec
un fuselage de 10,20 m et une longueur de rotors tournants de 13 m, pour une auto-
nomie de 680 km.
Le LH212 a une masse à vide de 278 kg et maxi de 540 kg, avec un fuselage de 6,18m
pour une autonomie de 640 km
L’avion porteur assure le décollage et la récupération en plein vol d’un hélicoptère adapté.
Les opérations sont entièrement automatisées des deux côtés. Les progrès des logiciels déve-
loppés pour les drones montrent la faisabilité de ces automatismes (suivi de cible en mouve-
ment, vol stationnaire, …).
A priori, le porteur peut voler à pleine charge à faible vitesse (inférieure à la vitesse maximale
du vent au sol pour décollage et atterrissage de l’hélicoptère), soit environ 80km/h. (notons
que le Bréguet 941 pouvait emmener ses 20t à un peu plus de 50km/h (décollage en 190m).
Le plus simple est d’adapter un avion et un hélicoptère existants. Le plus efficace est d’opti-
miser une aile-plateforme
L’hélicoptère est ancré dynamiquement sur une aile-plateforme elle-même fixée sur le dos
d’un avion conventionnel basse vitesse. A l’intérieur de l’aile se trouve tous les éléments né-
cessaires au décollage et à l’atterrissage de l’hélicoptère, au vol longue distance, au ver-
rouillage de l’hélicoptère et de sa voilure en position croisière, et au système de couplage-dé-
couplage en vol, y compris les réservoirs, avec possibilité de ravitaillement de l’hélicoptère.
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La plateforme est équipée d’une balise GPS à chaque extrémité, pour le repérage à moyenne
distance et de quatre catadioptres (redondance) pour le couplage final. Les deux balises GPS
permettent à la plate-forme de s’orienter dans le lit du vent (mesure de la dérive latérale) et
d’annoncer son cabrage (qui peut être incompatible avec le décollage ou l’approche de l’héli-
coptère).
La plate-forme dispose de 4 crochets déclenchés simultanément lorsque l’hélicoptère est dans
le bon domaine de libération ou d’atterrissage. Ces quatre crochets peuvent être solidaires
d’un bras de saisie suiveur afin de gérer au mieux les déplacements relatifs de l’hélicoptère et
de la plate-forme.
Aile-plateforme avec nacelle-treuil
La nacelle spécialisée dans le treuillage est en parois transparentes isolantes (bruit et chaleur),
y compris le sol, permettant ainsi de voir de l’intérieur et de l’extérieur (caméras) le déroule-
ment des actions.
Le cadre support vient s’encastrer (par le haut) au centre de l’aile-plateforme, percé à cet ef-
fet.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 84 111
Le cadre support permet le logement de batteries (ou pile à combustible), rendant la nacelle
autonome en énergie, avec possibilité de recharge par induction sur une bobine primaire
connectée à la centrale électrique de l’aile-plateforme.
Le lien entre la nacelle et l’aile-plateforme est bluetooth (aucune connexion physique)
Accessoirement, la nacelle est équipée d’une pile à combustible et de son réservoir, permet-
tant d’augmenter l’autonomie des batteries de l’aile-plateforme. (Couplage électrique par in-
duction)
Panier treuillable
Le sol de la nacelle est équipé, vers l’arrière, d’une trappe rectangulaire transparente, aux di-
mensions du panier.
Un filet vertical de protection peut être levé avant l’ouverture de la trappe pour assurer la sé-
curité entre la partie fixe et l’ouverture.
Quatre treuils en rectangle à la verticale de la trappe sont des moteurs électriques avec enrou-
leur situés en partie haute de la nacelle. La commande des moteurs permet un réglage d’as-
siette du panier.
Pour monter 100kg de 10m à 1m/s, il faut un moteur d’environ 250W.
Le panier est un filet rectangulaire tendu sur quatre montants.
Les montants sont rigides avec mousse de protection (chocs dans les deux sens), submer-
sibles, avec peinture fluorescente, d’un diamètre de 5cm (saisie manuelle).
Les montants sont équipés d’une rampe longitudinale de diodes éclairantes vers le bas et
d’une rampe éclairante vers le haut, télécommandable et activable en local par poussoir, ali-
mentée par pile (autonomie 8h), étanche.
Un rectangle de boudins flotteurs est fixé à au-dessus du panier à une hauteur réglable, par
pince auto-bloquante et mousqueton d’accrochage servant aussi de points d’assurage.
Nacelle-Treuil de planeur
Un autre type de nacelle-treuil permet le remorquage de planeur : l’aile-plateforme vient dé-
poser le crochet du câble au point prescrit par le pilote du planeur, puis déroule câble à la lon-
gueur voulue. Après accrochage, le pilote du planeur déclenche le tractage. L’aile volante
prend de la vitesse sur coussin d’air (économie d’énergie) puis décolle comme un tracteur
classique, en suivant le circuit ascensionnel prescrit. Après décrochement, le treuil enroule le
câble (pour éviter les balancements du crochet à l’approche du sol)., puis l’aile-plateforme
rejoint le point de départ suivant ou la station d’échange de batterie ou le hangar.
Le télépilotage se fait depuis le planeur ou depuis le sol (ordiphone)
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Essaim d’ailes-plateforme
La fonction de pilotage automatique peut être étendue à l’assemblage en vol de plusieurs
ailes-plateforme dont les treuils peuvent soulever la même charge. Cette charge est munie
d’anneaux de saisie. Le panier treuillable est remplacé par une perche de saisie avec caméra.
Par exemple, un assemblage de 4 ailes-plateforme permettra de soulever une charge quatre
fois plus lourde. Par exemple, un conteneur aménagé en habitation (autonome à énergie so-
laire) pourra être rapidement transporter de son lieu de construction ou de stockage jusqu’au
lieu d’habitation.
Les essaims de drones sont capables de réaliser d’incroyables figures. Certaines réali-
sations pilotent plus de 1000 drones. Au civil, ils remplacent les feux d'artifice ou ins-
crivent des textes dans le ciel. Ils deviennent des auxiliaires du maintien de l'ordre et
de la sécurité. En guerre, ils deviennent des armes multiformes.
On peut penser à des stations aéroportées pour l'échange des batteries.
Avion électrique
Concernant les voitures, la masse du moteur thermique et de son réservoir à essence est d’en-
viron 500 kg, à comparer avec la masse d’un moteur électrique et des batteries nécessaires
pour une autonomie de 500 km. En 2019, ces masses sont équivalentes.
La recherche sur les batteries tend à augmenter la densité énergétique des systèmes de propul-
sion électrique embarqués. Concernant les batteries, la densité énergétique était d’environ
30 Wh/kg en 1950 et d’environ 300 Wh/kg en 2000, soit une augmentation moyenne de 5%
par an environ.
On peut supposer qu’en 2024 (dans 5 ans), des batteries de 1 kWh/kg seront disponibles.
3
Exemple : pour une plate-forme de 1 tonne, avec un moteur de 100 kW, il faudra 100 kg de
batteries pour une autonomie de 1 heure.
Les recherches sur les piles à combustible sont une autre direction pour les avions électriques.
En 2023 : 500 Wh/kg
3
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 86 111
Ajouté en 2018
Reconnaissons que Uber Elevate a trouvé la solution qui évite les rotors pivotants (source de
problèmes mécaniques majeurs), en dissociant la sustentation et l’avancement. Les huit rotors
verticaux assurent une bonne redondance en cas de collision avec un oiseau. La consomma-
tion d’énergie reste importante par rapport à une voilure fixe.
On peut imaginer une voilure fixe plus importante qui permettrait une meilleure autonomie et/
ou d’en faire un porte-conteneur aux normes internationales.
L’intérêt est d’assurer une continuité complète entre l’expéditeur et le destinataire : le conte-
neur est chargé/déchargé hors de l’aire d’envol.
Les conteneurs ont un poids total en charge limité compatible avec l’autonomie du porteur. La
structure et l’enveloppe métalliques du conteneur sont allégées de façon compatible (maté-
riaux composites).
Les conteneurs passagers sont autonomes et comprennent tous les services nécessaires au bon
déroulement du vol (court courrier, moyen-courrier), y compris le vitrage. Les conteneurs sont
à l’intérieur de l’aérogare, là où les passagers embarqueront/débarqueront. Le conteneur est
acheminé sur l’aire d’envol lorsque le module porteur se présente pour saisir le conteneur
comme une grue.
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Télécommande de drone
Contexte
Les caméras embarquées sur drone sont sujettes à deux types de mouvements :
- les mouvements du drone par rapport au sol
- les mouvements de la caméra par rapport au drone.
La télécommande intelligente doit composer avec les deux types de mouvement, sachant que
la puissance de calcul embarquée permet de transformer des commandes simples en déplace-
ments élaborés et précis du drone par rapport au sol et des mouvements la
tourelle+focale+zoom de la caméra.
La contrainte principale est la robustesse de la transmission sans fil lorsque le drone n’est pas
proche de l’opérateur-pilote, hors de portée visuelle ou hors de portée de la liaison radio. La
transmission numérique peut être hachée, voire totalement défaillante. Plusieurs secondes
peuvent s’écouler entre l’émission de la commande et son effet sur l’image en retour. Le pilo-
tage en temps réel «au manche à balai» n’est pas envisageable.
Objectif
Le pilote-opérateur du poste central (qui peut se réduire à un simple Ipad) a devant lui un pay-
sage Google Earth et l’image retransmise par le drone doit venir s’incruster dans le paysage
GE, à la bonne place, soit en temps réel avec une faible définition, soit par photos successives
de grande définition. L’opérateur pilote le drone comme on peut le faire en virtuel sur le pay-
sage GE en pseudo 3D : translation en x, y et z, suivi d’un trajet prédéterminé, lacet, angle de
visée (plongée ou contre-plongée), zoom.
La fonction de pilote et la fonction d’opérateur vidéo sont habituellement séparées. L’objectif
est que l’ergonomie générale du système permette à un seul individu de cumuler les deux
fonctions.
Solution Tourelle
Classiquement, la caméra est montée sur une tourelle à deux axes - vertical et horizontal pour
un drone avion et à un axe horizontal pour un drone hélicoptère qui assure l’axe vertical.
Solution Panoramique
Une caméra panoramique restitue en permanence un champ visuel de 360 degrés en horizon-
tal et de 90 degrés en vertical, en supposant le drone horizontal. Un logiciel d’anamorphose
permet de transformer l’image circulaire en image droite connaissant le site et l’azimut de vi-
sée choisi par l’opérateur-pilote.
Les composants vidéo des téléphones portables permettent d’obtenir jusqu’à 16 millions de
pixels avec un objectif de quelques millimètres de diamètre qui peut être un « œil de
poisson » ou un cône réfléchissant.
Éventuellement, le drone est équipé d’une caméra panoramique sous le ventre et d’une
deuxième caméra sur le dos. Avec deux caméras panoramiques, la vision est complète sous
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 88 111
tous les angles. L’application-type est le contrôle visuel des tabliers de pont, des pylônes élec-
triques, des plafonds de tunnel ou des façades d’immeuble de grande hauteur, voire de circu-
lation sous un couvert végétal (sans parler des drones sous-marins). Le logiciel permet de sta-
biliser l’image.
Éventuellement, le drone peut être équipé de 2 ou 4 caméras en vision stéréoscopique qui
permettent de reconstituer un modèle numérique 3D local avec précision.
Philosophie
La philosophie des commandes est basée sur la norme NFP99342 spécialement développée
pour la vidéosurveillance routière :
http ://www.equidyn.fr/rubrique.php3 ?id_rubrique=17
Cette norme a été par exemple appliquée pour la vidéosurveillance du port de Bastia, avec des
caméras normalisées (Hymatom - Montpellier) et logiciel de commande (SII - Le Tholonet)
Il est nécessaire de prendre connaissance de cette page Internet pour comprendre la suite.
Principes de fonctionnement
Le système repose sur le réseau 2G, 3G ou 4G. Pour les zones non couvertes, une variante sur
réseau satellitaire ou sur radio courte portée est à prévoir.
Le drone est équipé GPS, avec un logiciel de trace comportant a minima un lissage de Kal-
man en x, y et z. On notera que l’altitude GPS n’est actuellement pas très fiable et que le mo-
dèle numérique de terrain de GE est à maille large (quid de Geoportail IGN ?).
Le drone et le central disposent tous deux de Google Earth ou des images cartographiques
OCM (en liaison Internet active).
Le drone et le central communiquent en liaison sécurisée permettant le streaming vidéo dans
le sens drone-central et l’échange de messages courts dans les deux sens.
Le streaming vidéo est adapté à la bande passante de la transmission : diminution de la défini-
tion et/ou baisse de la fréquence image.
La mission est préparée avec un trajet OCM de base (qui, en principe, affiche les lignes élec-
trique aériennes) et éventuellement des trajets secondaires ou de repliement. Ces trajets sont
téléchargés dans le drone en début de mission ou en cours de mission.
Connaissant les coordonnées des points successifs du trajet et la vitesse de croisière, le drone
devient autonome en navigation. Le cas échéant, il s’adapte au relief rencontré (connu de
GE).
La caméra est orientée en absolu ou en relatif ou en programmé sur ordre du central.
L’image est envoyée en streaming vidéo, en même temps que la position GPS réelle du drone.
Connaissant les coordonnées de la caméra et son champ de vision, le central incruste sur
l’image GE le streaming vidéo.
Sur ordre ou sur programmation, le drone prend des photos et les envoie au central pour in-
crustation.
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Le streaming vidéo contient les données d’horodatage et de géolocalisation de l’image.
Les photos vidéo contiennent les méta-données de la prise de vue.
Le logiciel du drone est équipé de toutes les fonctions évitant de sortir du domaine de vol ou
de sortir de la zone d’observation (téléchargée).
Une fonction du logiciel est d’assurer le vol stationnaire et le vol en boucle autour d’un point
donné (avec maintien de la visée de la caméra sur la cible).
En cas de rupture de liaison trop longue, le drone bascule sur le trajet de repli.
Observations sur zone
L’ergonomie du central permet à l’opérateur de pointer un point de la scène (écran tactile d’un
ipad par exemple). Ce point peut être dans la partie video en streaming ou sur un autre point
de la mappemonde GE. Le drone exécute l’ordre. Son logiciel décide la façon d’exécuter
l’ordre, soit en tournant la caméra, soit en pilotant le drone. Si la cible est à l’extérieur de
l’image en streaming, le logiciel central prévoit un nouveau trajet avec adaptation au relief
rencontré, vérifie le régime des vents rencontré et la compatibilité avec l’autonomie résiduelle
du drone.
L’approche se fait au GPS et l’atterrissage final par analyse optique d’une cible géométrique.
Le plot est équipé d’une bobine d’induction (primaire d’un transformateur), l’autre bobine
étant sur le drone (secondaire du transformateur). La recharge peut s’effectuer sans aucun
branchement avec un chargeur totalement étanche.
Recharge par induction
La navigation GPS et la vidéo permettent de programmer un atterrissage automatique sur un
plot nourricier. Le plot est lui aussi équipé d’un GPS qui lui permet de signaler sa position au
central qui la télécharge dans le drone (un réseau de plots nourricier peut permettre d’augmen-
ter le rayon d’action. Le plot contient une batterie nourrice ou est connecté directement au ré-
seau EDF. Éventuellement, un panneau solaire peut servir à la charge de la nourrice.
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Vazirobot – Compétition de robots à vélo
Une compétition pour lycées techniques ou IUT, avec un robot - sans volant inertiel - enfour-
chant un vélo ordinaire
La Vazirobot, en hommage à Jean Robic, l’un des premiers vainqueurs du Tour de France, où
l’on criait « Vas-y Robic".
Imaginez un vélo, un vélo du commerce, avec un cadre, deux roues, deux pédales, un guidon,
des freins et une selle.
Imaginez qu’il soit monté par un robot, un robot de 70 kg posé sur la selle, muni de deux
bielles-manivelles pour appuyer sur les pédales et deux vérins pour bouger le guidon et les
freins, avec un système de guidage pour tenir une trajectoire.
Ajoutez bien sûr la batterie, l’automate et une télécommande.
Le défi est intéressant : sauriez-vous vraiment décomposer les mouvements de votre corps
lorsque vous faites du vélo ?
Pas si évident, il ne suffit pas de tourner le guidon pour changer de direction !
Le robot devra en faire autant et sans volant inertiel ou gyroscope, s’il vous plait !
Un mécanicien, un automaticien, un sponsor ouvert à un projet un peu surprenant : le projet
peut intéresser les écoles formant à la mécanique et à l’automatique, la recherche,
l’industrie,…
J’en ai rêvé, ils l’ont fait :
https ://www.youtube.com/watch ?v=G3_0OzaoQ00
Attention, ce robot dispose d’un volant inertiel qui maintient son équilibre. Il ne serait donc
pas admis à compéter.
La Vazirobot n’autorise pas cette aide, ce qui rend le défi plus intéressant : seuls les mou-
vements du guidon assurent le maintien de l’équilibre dynamique. Par exemple, pur tourner à
droite, il faudra d’abord contre-braquer légèrement à gauche pour que le centre de gravité se
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 91 111
déporte sur la droite et permette ainsi d’engager le virage. En fin de virage, il faudra sur-bra-
quer pour que le centre de gravité passe sur la gauche et permette de redressement de l’engin.
Esquisse de règlement
•Le vélo est entièrement de série (facture d’achat)
•Le responsable du robot produit une attestation d’assurance en responsabilité civile
pour les dégâts que pourrait causer son engin à des tiers dans le cadre de la manifes-
tation.
•Le robot est en contact avec le vélo de façon similaire à l’homme, avec jambes et bras.
•Sur la selle, le robot est posé sur la surface arrondie. La force de glissement est infé-
rieure à 3 kg en longitudinal
•Sur le guidon, la force d’arrachement est inférieure à 3 kg dans toutes les directions.
•Le robot dispose d’une pince pour actionner les freins par simple contact, sans ver-
rouillage.
•Les pieds du robot reposent par simple appui sur les pédales, sans verrouillage et sans
usage de cale-pied.
Pour la première édition de la Vasirobot,
•Chaque compétiteur dispose de 3 minutes pour installer son engin en début de par-
cours et d’une minute pour le dégager en fin de parcours ou en cas de chute.
•Chaque compétiteur dispute 3 manches et est noté sur le meilleur résultat.
•la trajectoire est matérialisée par une bande de peinture claire d’environ 5cm de lar-
geur, sur une surface plane d’environ 30 m x 30 m, en circuit fermé, en ligne droite et
avec des courbes à rayon progressif (clothoïde)
•en mouvement, une télécommande doit permettre au robot d’agir sur les freins jusqu’à
l’arrêt complet.
•il est admis qu’une aide humaine assure l’équilibre au départ (les deux pieds au sol) et
à l’arrivée. Une solution avec béquillage automatique est envisageable.
•L’engin n’est pas tenu de détecter automatiquement un obstacle sur sa trajectoire à
charge pour le compétiteur de télécommander l’arrêt.
•L’engin (Vélo+robot) pèse au moins 80 kg et dispose d’un sac avec fermeture permet-
tant de faire l’appoint de sable lors de la pesée.
•L’énergie est exclusivement électrique.
•Le système d’apport d’énergie (batterie+chargeur) ne doit pas peser plus de 4 kg.
•Le système est connecté pour fournir en temps réel l’ampérage, le voltage, la puis-
sance et la consommation.
•L’organisation met à disposition des prises EdF 16 Ampères 230 Volts
Pour une manifestation sur vélodrome
•Une épreuve de vitesse pur sur un tour
•Une épreuve de poursuite, avec démarrage en points opposés, sur 5 minutes, ou au
premier rattrapage (moins de 3 secondes ou sur décision de l’arbitre).
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 92 111
•Une épreuve d’autonomie : l’engin est préalablement vidé de toute énergie par frotte-
ment sur un galet de freinage circulaire. Il est ensuite connecté à une source de cou-
rant 220V-1A pendant 300 secondes. Le vainqueur est l’engin qui parcourt la distance
la plus longue sans rouler à moins de 20 km/h
•Une épreuve en sinuosités : contre la montre sur 500 m sur une succession de courbes
dont le rayon est supérieur à 3 mètres.
•Une épreuve en spirale : à celui qui roule sans chuter le plus loin sur une trajectoire
en spirale à partir de 4 m de rayon, jusqu’à 1 m. La distance est mesurée à l’endroit
où la roue avant ne touche plus la bande de guidage.
•Une épreuve spéciale « Monoroue » : les engins à une roue sont admis à toutes les
épreuves, avec un classement spécifique.
•Classement général : au meilleur de la somme des classements. En cas d’ex-aequo,
l’engin jugé le moins complexe par un jury indépendant sera le mieux classé.
La Vazirobot ultérieurement
•Une Vazirobot sans guidage : la course pourra être envisagée sur route en circuit fer-
mé, sans guidage optique, en solitaire contre la montre, puis à plusieurs (défi techno-
logique intéressant), puis sur un circuit VTT.
Une Vazirobot virtuelle avec des robots virtuels sur une
piste virtuelle
•La piste virtuelle serait constituée de facettes ayant chacune leur propre coéfficient de
glissance.
•Le vélo virtuel (avec son cycliste) serait le même pour tous, recevant en entrée des va-
leurs de pression sur les pédales et sur les freins, ainsi que des valeurs de rotation du
guidon et de position relative du centre de gravité du vélo virtuel. En sortie, le proces-
sus fournit les coordonnées géographiques représentant la position du point de
contact et du centre de gravité.
•Le vélo virtuel est un processus virtuel développé par les concurrents, qui doivent sa-
voir qu’on ne peut pas appuyer trop fort sur les pédales si le vélo chargé est trop léger
(la roue motrice va patiner) et que le déplacement du centre de gravité du robot doit
être cohérent avec la position du guidon, avec la position du centre de gravité du vélo
chargé et avec l’inclinaison de la piste de roulement.
https ://youtu.be/HcW-VzpgcE8
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Vélo – Dérailleur automatique
Quelques idées pour adapter la force musculaire d’un cycliste à la pente ou au vent
J’ai un petit vélo dans ma tête, avec quatre dérailleurs automatiques, qui tiennent du défi mé-
canique.
Dérailleur à pendule
Le dérailleur de mes rêves maintient la vitesse de rotation du pédalier entre 2 valeurs ré-
glables à l’aide d’une manette au guidon. Quand le pédalage devient trop rapide, le dérailleur
passe au pignon plus petit. Quand le pédalage devient trop dur, le dérailleur passe au pignon
plus grand. La position de la manette détermine à quel moment doivent se faire les change-
ments. Le réglage permet d’ajuster la force et le rythme du pédalage. C’est ainsi qu’au mo-
ment du passage en danseuse, il ne faut pas avoir l’impression de pédaler soudain dans le vide
(cette impression est fortement ressenti avec l’assistance électrique). L’idéal est d’utiliser
l’énergie du vélo pour exécuter toutes les opérations de changement de vitesse.
Il faut donc un peu (très très peu !) d’énergie pour faire fonctionner une pendule mécanique,
que l’on fera battre aux alentours d’une 1/2 seconde pour avoir une référence temporelle.
Il faut ensuite un peu d’énergie pour déplacer le guide chaîne d’un pignon au pignon supé-
rieur et un petit peu d’énergie pour repasser au pignon inférieur. Pour ce faire, une came astu-
cieusement mise en oeuvre peut assurer les déplacements.
Astucieusement, cela signifie que la pendule et le pédalier décident si oui ou non il faut le
faire :
Si un ergot situé sur le pédalier n’a pas réarmé un ergot avant que la pendule ait compté sa 1/2
seconde, cela veut dire que le pédalage est trop lent (soit il devient trop difficile, soit le cy-
cliste a arrêté de pédaler), alors, il convient de passer au pignon immédiatement supérieur.
L’ergot est alors poussé par une came placée sur le moyeu de la roue. Le déplacement de l’er-
got entraîne le guide-chaîne vers le pignon supérieur.
Si l’ergot a été réarmé une fois, rien ne se passe
Si l’ergot a été réarmé 2 fois, cela signifie que le pédalage est trop rapide (le cycliste com-
mence à avoir l’impression de pédaler dans le vide). Alors il convient de passer au pignon
immédiatement inférieur pour durcir l’effort. Ce deuxième réarmement a pour effet d’effacer
un autre ergot qui permet alors à un ressort d’assurer le déplacement du guide chaîne vers le
pignon inférieur.
Bien évidemment, le ressort est réarmé à chaque fois que l’on monte vers le pignon supérieur.
Il faut encore donner au cycliste la possiblité de changer le réglage en fonction de la puissance
qu’il souhaite donner à son pédalage. Cela se fait en réglant la période de la pendule. Une
manette de guidon permet d’allonger ou de raccourcir le balancier de façon à agir sur le bat-
tement (rapide quand le balancier est court, lent quand il est long).
Reste à fournir l’énergie à la pendule. Tout simplement, il suffit que le vélo accélère ou ralen-
tisse pour fournir une impulsion dans un sens ou dans l’autre, non pas directement au balan-
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cier, ce qui conduirait à des changements de vitesse innopportuns, mais à un ressort à cliquet.
Ce ressort assure alors l’entretien du balancement de la pendule.
Dérailleur à levier
"Donnez moi un levier et un point d’appui et je soulèverai le monde !", a dit Archimède.
Le dérailleur proposé fait l’inverse : "Donnez-moi un monde et un point d’appui et je vous
donnerai un levier !"
Le monde, c’est le cycliste dont l’effort se transfère à la chaîne, puis au pignon, puis à l’axe
du moyeu.
Le point d’appui, c’est le palier qui tient l’axe fixe du moyeu
Le levier c’est celui qui va guider la chaîne d’un pignon à l’autre
Le défi mécanique, c’est l’inverse de celui du levier, qui transforme un grand déplacement en
un petit déplacement. Ici, il s’agit de transformer un tout petit déplacement de moins de 1 mm
en un déplacement d’un cm.
Lorsque le cycliste force sur la pédale, la chaine tire le coté droit de la roue.
La traction de la chaîne déplace le moyeu vers l’intérieur de sa gorge de fixation, poussant
ainsi un levier.
Si l’on permet à l’axe du moyeu de la roue de bouger d’un petit millimètre, tout en s’y oppo-
sant avec un ressort bien calibré, un moment viendra où la course du levier sera suffisante
pour déclencher un cliquet qui à son tour déclenchera un déplacement du guide-chaîne.
Dérailleur à viscosité
En fait c’est un variateur de vitesse, qui utilise la propriété de certains liquides à être visqueux
à fiable pression et fluides sous pression.
L’axe moteur et l’axe receveur sont liés par un roulement à bille dans une enceinte étanche.
Roue
pignon
axe
Chaine
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Si les billes sont dans un liquide très fluide, l’axe receveur ne sera guère enclin à tourner à la
suite de l’axe moteur. Mais si les billes sont dans un liquide presque solide, l’axe receveur ne
pourra faire autrement que de suivre l’axe moteur.
Si l’axe receveur offre de la résistance à l’axe moteur, le liquide presque solide va être soumis
à des pressions dans tous les sens. Sa viscosité va diminuer et l’axe receveur sera alors enclin
à tourner à la suite de l’axe moteur d’autant plus vite que la viscosité sera faible.
Si un étage de roulement à bille ne suffit pas pour obtenir l’effet désiré, on peut mettre plu-
sieurs étages intermédiaires
Application au vélo :
L’axe moteur est entraîné par le pédalier, l’axe receveur entraîne la roue.
A l’arrêt, aucun moment de rotation ne s’exerce entre les deux axes. Les billes du roulement à
billes sont enchassées dans un liquide très visqueux.
Au démarrage, la résistance du vélo fait que le moment de rotation exerce une pression sur le
fluide qui diminue de viscosité. Les deux axes ont alors un couplage visqueux qui permet à
l’axe moteur de tourner plus vite que l’axe receveur, tout en lui transmettant sa puissance. La
roue est entraînée et le vélo démarre.
Lorsque la vitesse de croisière est atteinte, l’énergie cinétique de l’accélération n’est plus à
fournir l’accélération. Il reste à fournir l’énergie nécessaire pour vaincre la résistance de l’air
et les frottements. La pression sur le fluide diminue, la viscosité augmente, le couplage se ren-
force, la vitesse de rotation de l’axe receveur se rapproche de la vitesse de l’axe moteur, jus-
qu’à un point d’équilibre.
Cet équilibre fait que le cycliste pédalera toujours avec la même puissance quelque soit la vi-
tesse du vélo.
Cependant, tous les cyclistes n’ont pas la même puissance et un même cycliste peut vouloir
pédaler de temps en temps avec vigueur et de temps en temps avec facilité. Le dosage de l’ef-
fort peut être réglé en offrant plus ou moins de couplages en série. Plus le nombre de cou-
plages sera grand, plus la pression sera répartie et plus la viscosité sera grande. La puissance à
fournir sera donc plus forte.
Une autre solution consiste à modifier la pression nominale. En augmentant la pression par un
système extérieur, le pédalage sera plus facile. Ceci peut s’obtenir en faisant varier le volume
de la chambre contenant les billes.
Vélo électrique sans chaîne
Un industriel finlandais propose un VAE avec transmission immatérielle !
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 96 111
Avec des batteries qui assurent aujourd’hui une énergie de 250 Wh par kilo, le constructeur
constate que l’autonomie d’un VAE n’est plus un problème et que l’on peut dépenser
quelques Watt-heures là où personne n’y avait encore pensé : entre le pédalier et la roue ar-
rière.
Le pédalier entraîne une dynamo qui fournit l’électricité au moteur de la roue arrière (ou de la
roue avant). La batterie fournit l’assistance supplémentaire nécessaire pour rouler à la vitesse
souhaitée.
Plus de chaîne, plus de dérailleur. Seul le moteur électrique intégré au moyeu délivre la puis-
sance voulue par le cycliste, qui pédale toujours à la même vitesse quelle que soit la rampe ou
le vent de face.
Au premier mouvement de pédale, le moteur agit et le cycliste a la même impression que s’il
avait un vélo à transmission par chaîne.
Le rendement d’une telle transmission est médiocre, de l’ordre de 80%, mais cette perte n’est
pas perçue par le cycliste, sauf si la batterie est vide !
En option, le pédalier-dynamo permet de doser l’effort sur les pédales pour s’adapter à la
force ou à la fatigue du cycliste.
Le moteur a une puissance réglementaire de 250 Watts et n’assiste plus au-delà de 25 km/h,
mais l’Administration française se gratte la tête car le lien physique entre le pédalage et l’as-
sistance électrique est remplacé par un lien électrique un peu trop sophistiqué à son goût et à
sa compréhension.
Le moteur est soit un moteur-roue à réluctance variable, soit un moteur-galet qui entraîne le
pneu.
Un seul câble relie la batterie au mo-
teur, un seul câble relie la batterie au pédalier et un seul câble relie la batterie à la commande
manuelle : la commande de puissance est acheminée par courant porteur.
La batterie est intégrée au cadre (avec clé antivol). A venir des batteries de 1kWh/kg !
La commande manuelle permet de régler la puissance musculaire sur les pédales et le frein
moteur (avec récupération d’énergie) : curseur à 5 positions sur le guidon et 5 diodes de capa-
cité résiduelle de la batterie.
Le système s’adapte sur tous les vélos, y compris les vélos pliables.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 97 111
Une appli sur ordiphone (smartphone) permet d’afficher la distance cumulée, la distance de-
puis le dernier reset, la trace, le parcours prévisionnel, la vitesse instantanée, la vitesse
moyenne, la pente, la capacité résiduelle estimée en km.
Le pédalier à denture cyclique
Afin de minimiser le «point mort», quand les manivelles sont proches de la verticale, la forme
circulaire des pédaliers a été modifiée pour récupérer au mieux dans le cycle la puissance
musculaire. Il existe des pédaliers ovales, elliptique ou en double came.
Une autre solution consiste à faire varier cycliquement la distance entre les dents du pédalier
(circulaire ou camé) : quand les dents sont resserrées, la chaîne tourne moins vite et inverse-
ment quand les dents sont élargies, la chaîne tourne plus vite. Si les manivelles sont placées là
où les dents sont élargies, la manivelle tournera plus vite lorsqu’elle sera verticale, réduisant
d’autant le temps mort au profit du temps efficace.
Sur un plateau, les dents sont espacées d’environ 15 mm. L’axe d’un maillon a un diamètre
d’environ 8mm, laissant une marge intéressante pour faire varier la distance entre deux dents.
La variation est progressive, entre la dent la plus large et la dent la plus étroite. Entre deux 1/4
tour successifs d’un plateau à 52 dents, il est possible d’avoir 4
dents d’écart, soit au total 12 dents d’écart, donnant ainsi l’impres-
sion de passer continument d’un plateau de 52 dents quand la mani-
velle est horizontale à un plateau de 40 dents quand la manivelle est
verticale. La manivelle tourne environ 1,25 fois plus vite lorsqu’elle
est verticale. L’étude montrera s’il y a lieu de fabriquer une chaîne
spécifique.
Le principe de la denture variable peut être appliqué aux plateaux de
toutes dimensions pour tout type d’application, en particulier les systèmes bielle-manivelle.
'KKQiQ*
A toutes fins utiles, le tableau excel PedalierErtia.xls
propose un mode de calcul de l’angle de chaque dent
pour un plateau de 52 dents, basé sur le sinus de l’angle
d’une denture régulière. Le coefficient multiplicatif est à
définir en fonction des dents minimale et maximale choi-
sies.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 98 111
Allo 6 roues
Promotion du véhicule électrique : Comment avoir un véhicule électrique de location à 2 ou 4
roues en bas de chez soi.
Système classique : location sur parkings dédiés
La promotion est faite au travers d’une ou plusieurs agences de location de véhicules, à qui
l’on concède des parkings spécifiques près des gares, des parkings d’échanges en périphérie et
en centre-ville.
Le locataire signe un contrat dans lequel il s’engage à laisser le véhicule dans un des parkings
spécifiques.
Le locataire peut utiliser le véhicule à son gré dans le périmètre urbain. Il paye au kilomètre et
au temps (par carte à puce), afin qu’il soit incité à ne pas garder son véhicule lorsqu’il ne se
déplace pas et ne pas stationner trop longtemps ailleurs que dans les parkings pour véhicules
électriques. Ceci contribue à diminuer la demande de stationnement.
On peut imaginer qu’après généralisation du système, on puisse définir des zones accessibles
aux véhicules électriques de location, aux taxis et aux transports en commun et non accessible
aux véhicules particuliers
)UONO*PQ*TFQiR_VO^QK]WdMK*
La mise en œuvre d’un service de location de véhicules électriques suppose un système d’éva-
luation de cette expérimentation. Il faut pouvoir répondre aux questions suivantes :
- quels sont les utilisateurs réels et potentiels
- quelles sont les utilisations réelles et potentielles
- comment sont utilisés les véhicules
La réponse à cette dernière question peut être obtenue avec un système de localisation auto-
matique qui permette de reconstituer l’itinéraire, les temps d’arrêt et éventuellement les vi-
tesses pratiquées (en temps réel ou a posteriori).
Technologies de suivi :
- Tours de roue
Un équipement embarqué mémorise chaque seconde les tours de roue. Les données sont lues
périodiquement et traitées en différé.
- GPS
L’équipement embarqué dispose d’un système GPS et mémorise chaque seconde sa longitude,
sa latitude et son vecteur vitesse (cap et vitesse).
Le traitement en différé se fait à l’aide d’un Système d’Information Géographique.
Cette solution a l’avantage d’un équipement embarqué autonome ne nécessitant pas d’équi-
pement spécifique du véhicule.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 99 111
Elle a l’inconvénient d’une précision absolue faible (50mètres) et d’être tributaire de quelques
zones d’ombre.
6MKLdMKS*P_VON_QS*
Navigation dans la ville
La présence d’un système GPS dans le véhicule permet de fournir un service complémentaire
à l’utilisateur : un écran avec un plan de la ville comportant toutes les informations perma-
nentes ou événementielles lui permettant de mieux se diriger dans la ville. Le système GPS
lui permet de se situer automatiquement sur le plan. L’accès à un serveur d’information géo-
graphique lui permet de chercher éventuellement des commerces spécialisés, des hôtels, des
manifestations culturelles ou sportives...
Gestion de la flotte
Le loueur est aussi intéressé pour contrôler le fonctionnement général de la flotte de véhicule
en marche, en stationnement ou dans les parkings spécialisés. L’analyse des temps de par-
cours lui permet d’avoir une certaine connaissance des bouchons et en faire profiter tous ses
clients. Dans ce cas il convient d’ajouter à l’équipement embarqué un système de transmis-
sion de type MOBIPAC (transmission radio de paquets de données, un peu comme Transpac)
Système innovant "Allo 6 roues"
Ce service est un peu provocateur. On l’appelle "6 roues", parce que 6=4+2, comme suit :
Sur simple appel téléphonique, le véhicule électrique est livré dans un rayon de 5 km autour
de toute agence de location, comme une simple pizza, à l’adresse indiquée. Le livreur donne
la clef à l’utilisateur et repart avec... un vélo... électrique pliable que le livreur aura pris soin
de mettre dans le coffre du véhicule à livrer. Ce "2 roues" complémentaire du "4roues" a plu-
sieurs fonctions : il permet bien sûr de ramener le livreur à son agence en vue de nouvelles
livraisons.
Du fait du système de livraison un peu provocateur, il est un support promotionnel pour les
véhicules électriques de location.
Souvent dans la rue, il modifie l’animation urbaine et contribue à restituer au vélo son image
de moyen de transport au même titre que la voiture ou les transports en commun.
Vélo électrique, il assure aussi la promotion du vélo électrique, solution à première vue in-
congrue ou cocasse, mais qui résiste bien à une analyse plus sérieuse. Pour beaucoup, le vélo
serait un bon moyen de transport sur quelques kilomètres s’il n’y avait pas la désagréable sen-
sation de sueur due à un effort plus violent que la marche. L’assistance d’un petit moteur élec-
trique alimenté par une batterie de 4 ou 5 kilos est intéressante pour aider dans les côtes ou
face au vent.
On peut aussi imaginer que le livreur puisse à l’inverse livrer à domicile des vélos électriques
à l’aide de la voiture électrique.
En service complémentaire, le livreur peut aussi aider l’utilisateur au chargement/décharge-
ment de ses marchandises. Il peut éventuellement faire office de chauffeur (service des per-
sonnes âgées).
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 100 111
Si le véhicule est équipé de MOBIPAC et de GPS, l’agence peut être prévenue de la libération
du véhicule par une action de l’utilisateur à partir du véhicule, qui donne à l’agence la posi-
tion du véhicule. En particulier, l’utilisateur se rendant dans un endroit interdit au stationne-
ment peut demander un rendez-vous avec un livreur pour lui rendre le véhicule au plus près
de sa destination.
"Convois"
Aux heures de pointe, la demande se fait de la périphérie vers les centres. Pour éviter l’accu-
mulation de véhicules encombrant inutilement les parkings du centre et la pénurie de véhi-
cules en périphérie, il convient de les recycler. Il est probable que la technique de la création
de convois de véhicules vides suivant automatiquement un véhicule pilote conduit par un
chauffeur soit assez rapidement opérationnelle, au moins pour des convois de 2 ou 3 véhi-
cules. (Programme de recherche Inrets)
Technologie future
Si l’on veut appuyer encore plus le changement technologique, on peut fabriquer un véhicule
spécial pour ce type d’usage :
•- 4 roues mécaniquement indépendantes. Chaque roue a sa propre suspension, sa
propre motorisation, sa propre direction. Les commandes de suspension, de motorisa-
tion/freinage et de direction sont faites à partir d’un ordinateur.
•Sur certains véhicules, accessibles à des conducteurs certifiés, le volant l’accélérateur
et le frein sont remplacés par un manche. L’ordinateur analyse la position du manche,
des roues et d’une centrale inertielle afin d’optimiser l’avance et le freinage du véhi-
cule ainsi que la direction.
Cette architecture devrait largement réduire les coûts de fabrication.
Le véhicule se décline en 3 modèles :
•- mini-voiture 2 places et un coffre (1,5 x 0,5 x 0,5)
•- berline à 4 places et un coffre (1,5 x 1 x 0,5)
•- camionnette à 2 places (coffre 1,5 x 1,5 x 1,5)
Chaque agence ou parking spécialisé dispose d’un système permettant la recharge électrique
sans contact (par induction) et d’une soufflante d’air chaud assurant le chauffage quasi-instan-
tané de l’habitacle du véhicule en position de départ.
Les véhicules peuvent être disséminés dans de petits parcs linéaires de 5 à 10 voitures se col-
lant les unes aux autres. Le premier véhicule de la file est celui qui est livré en premier. Dès
qu’il sort du parc, les véhicules suivants progressent automatiquement d’une place. Cette
fonction permet d’assurer aux véhicules le maximum du temps de recharge, d’assurer un ga-
rage/dégarage simplifié, de placer automatiquement les véhicules au-dessus des bobines d’in-
duction enterrées sous la chaussée, de minimiser la surface de parcage.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 101 111
Le véhicule en tête de station se positionne au-dessus de la bobine primaire d’induction ali-
mentée en tension élevée (charge rapide). Le véhicule suivant vient têter sa charge à l’arrière
du véhicule précédent. Cette architecture de station minimise les coûteux aménagements de
points fixes de livraison électrique. Cette architecture permet en outre de venir secourir un
véhicule aux batteries épuisées.
Le véhicule au départ se connecte automatiquement à une buse soufflant l’air chaud ou froid
sous pression afin de minimiser la climatisation de l’habitacle (on suppose que l’isolation
thermique du véhicule est optimisée).
Cette organisation suppose que les véhicules puissent se déplacer automatiquement entre l’en-
trée et la sortie de la station. Un guidage par plots de ferrite magnétique devrait suffire, pré-
lude à des déplacements automatiques généralisés dans la ville.
Il est aussi envisageable de garnir le toit des véhicules électriques légers de capteurs solaires
qui peuvent assurer une partie de la charge électrique à l’arrêt comme en roulant. Cependant,
les véhicules sont, en ville, souvent à l’ombre. Un panneau de 2 m2 ne produit pas suffisam-
ment pour se rentabiliser sur la durée de vie du véhicule.
Les véhicules sont équipés d’un navigateur GPS et d’un système de télésuivi compatible
CNIL, permettant de retrouver le véhicule et d’assurer l’entretien périodique. En cas d’acci-
dent ou de conduite à risque (dépassement des vitesses limites, accélérations transversales
trop fortes, ...), le gestionnaire est capable d’intervenir et de préciser les responsabilités du
conducteur.
Coûts :
La livraison est payée au forfait, avec un tarif dégressif en cas de retard du livreur de plus de
10 mn. Il est possible de réserver à l’avance.
La gestion des véhicules est optimisée à l’aide d’un SIG qui situe tous les véhicules libres.
Le nettoyage des véhicules est fait en période creuse par les livreurs. Avant livraison, le li-
vreur vérifie la propreté intérieure et extérieure du véhicule. Les clients indélicats payent le
nettoyage avant la prochaine livraison.
En hypothèse haute, un véhicule normalement utilisé pendant 6 heures à 20€ de l’heure pen-
dant une journée fait environ 100 Kilomètres en ville, soit une recette d’environ 120€/jour sur
200 jours : 24 000€
Il consomme 17 kWh à 0,1€, soit environ 500€/an
La livraison peut être un service financièrement en équilibre.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 102 111
La gestion du parc peut être évaluée à un agent d’entretien et de livraison pour 10 véhicules
La gestion des cartes à puces est à étudier.
La maintenance d’un véhicule électrique est simple.
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Pénichette électrique
Tourisme électrique sur les canaux!: Une pénichette électrique, une écluse qui génère du cou-
rant électrique et une bite d’amarrage avec bobine d’induction pour la recharge électrique des
batteries
Ecluse autonome avec turbines électriques
Les écluses produisent de l’énergie hydraulique à chaque fois qu’elle se remplissent et se
vident. Pourquoi ne pas installer une turbine dans la vantelle (vanne de remplissage ou de vi-
dage) de chaque vantail de porte de l’écluse et récupérer ainsi l’énergie potentielle de l’eau
descendante pour :
•Ouvrir les vantaux de l’écluse
•Fournir la consommation de la maison de l’éclusier et de l’éclairage de l’écluse
•Remettre de l’eau dans le bief amont lorsqu’il faut économiser l’eau du canal
•Arroser les champs cultivés alentour
•Recharger les batteries des bateaux électriques qui empruntent l’écluse...
Les turbines sont fixées sur le vantail derrière chaque vantelle. L’ouverture de la vantelle, en
partie inférieure du vantail, précipite l’eau sur la turbine. La turbine entraîne l’alternateur qui
produit l’électricité qui servira à ouvrir et fermer les vantaux et vantelles et les servitudes. L’-
électricité non consommée sert à pomper l’eau pour la remettre dans le bief amont (ou dans
un bassin haut utilisé comme accumulateur d’énergie hydraulique ou d’eau d’arrosage, ou
pour l’alimentation électrique de la maison de l’éclusier ou l’éclairage à LED de l’écluse ou
les sacro-saintes antennes 4G).
Le fonctionnement de l’écluse est automatique. Par analyse d’image, le système détecte la
présence de yoles (canots à rames) ou autres embarcations non motorisées (paddle, canoë,
…), qui supposent une sécurité particulière), l’amarrage correct des bateaux et la liberté de
manœuvre des vantaux.
Chaque écluse utilise un serveur informatique permettant de regarder sur Internet (et sur télé-
phone intelligent) l’état de l’écluse (position des vantaux et vantelles, occupation des postes
d’alimentation, images des caméras, ...)
La connexion entre le central de surveillance du canal et les écluses est sécurisée contre des
manipulation pirates de l’écluse, par exemple l’ouverture des deux portails, avec logiciel de
détection de tentative d’intrusion.
Bite d’amarrage à bobine d’induction
La recharge d’un bateau peut se faire par induction, sans aucune connectique (par exemple, ce
système, comportant une bobine inductrice enchâssée sous la surface des places de marché
permet aux forains d’alimenter leur étal en posant sur le sol un boitier de transformation muni
d’un jeu de prises 220V, évitant ainsi d’avoir des prises au sol ou des potelets support qui sont
gênants pour les équipes de nettoyage après le marché).
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Les boitiers (bobines) inducteurs sont disposés dans les bites de tous les postes de stationne-
ment des bateaux (bief amont, sas, bief aval, amarrage portuaire).
Si le bateau est électrique, son amarre principale est remplacée par une amarre comportant à
son extrémité le boitier récepteur associé à la ganse d’amarrage et assurant le cheminement du
câble d’alimentation électrique jusqu’au local des batteries du bateau. Il n’y a alors plus au-
cune connectique dangereuse en extérieur.
En plaçant son amarre, le marinier place du même coup le récepteur sur l’inducteur. En libé-
rant l’amarre, il enlève en même temps son récepteur. Ainsi, à chaque écluse, le marinier peut
assurer la charge de ses batteries pendant une dizaine de minutes, de quoi propulser son ba-
teau jusqu’à la prochaine écluse.
Chaque boitier inducteur est équipé d’un GPS (auto-reconnaissance de position), d’une
connexion sécurisée et d’une caméra panoramique (la caméra voit 360° et restitue une image
circulaire (1 image par seconde ou plus selon les nécessités de l’exploitation) traitée par un
logiciel d’anamorphose redressant l’image selon la direction voulue par le surveillant …
Au port, les bites d’amarrage peuvent aussi être munies de bobines inductrices, assurant ainsi
les fonctions d’amarrage, de branchement électrique pour la recharge ou les autres usages
électriques (cuisinière, chauffage, éclairage, ...), de connexion WiFi
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Pénichette solaire
Une pénichette transporte des familles et des amis à qui il faut assurer un séjour en vision pa-
noramique, en solarium, en après-midi pluvieux, en repas conviviaux, en recoins intimes...
sans bruit ni vibration de moteur, avec un éclairage de qualité, un pilotage facile, un embar-
quement/débarquement sécurisé autant dans les ports que dans les écluses ou qu’en rive
champêtre, sans pollution d’hydrocarbure ou de déchets ménagers, avec des vélos (élec-
triques) de bonne qualité.
Les pénichettes sont à moteur diesel. Il est temps de les mettre au tout électrique, qui évite le
bruit, les odeurs, les pollutions et les vibrations, avec pilotage et maintenance simplifiés.
Il faut environ 10 kWh à une pénichette de 9 m pour 6 heures de navigation à 5 km/h.
L’éclairage, le chauffage et les équipements électriques (cuisson, frigo, écrans) consomment
5 kWh par jour en moyenne. En hiver, il faut doubler cette consommation à cause du chauf-
fage, en supposant que le bateau soit bien isolé.
Un taud de 10m2 peut produire entre 2 et 10 kWh par jour selon l’ensoleillement, avec un
rendement de 15%, soit une production de 150 W/m2, qui pourrait dans les prochaines années
passer à 30%. Cette énergie est insuffisante, mais pourquoi s’en priver. Bientôt les panneaux
solaires seront souples et repliables.
Les batteries de nouvelle génération pour les voitures hybrides ont des densités énergétiques
de 300 Wh/kg (qui pourrait atteindre 500 Wh/kg, mais sans intérêt pour un bateau électrique
où le poids des batteries à très peu d’influence sur la propulsion), assument 2000 cycles de
décharges, ont des possibilités de charge rapide. Sur ces bases, 60 kg de batteries sont suffi-
sants.
La pénichette se recharge au port. Un canal bien équipé pourrait offrir des postes de recharge
au niveau des écluses.
Le pilotage
doit pouvoir se faire par un homme seul. Plusieurs plots de pilotage sont installés sur le ba-
teau. Un plot de pilotage est un simple « manche à balais » qui intègre la marche avant, la
marche arrière, et les virages. Ils sont reliés par courant porteur, WiFi ou Bluetooth. Au poste
principal, un écran GPS affiche la cartographie avec les points d’intérêts, les paramètres et la
trace de navigation, les contacts (loueur, restaurants, mainteneur, médecin, pharmacies, …) et
la copie du contrat de location ( !).
(Un drone aussi permet de voir plus loin que le prochain méandre - attention à la réglementa-
tion).
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 106 111
La propulsion électrique est particulièrement adaptée à la batellerie de loisir, qui fonctionne à
vitesse peu élevée et doit éviter les pollutions aux hydrocarbures et le bruit.
Il est aussi intéressant de remplacer les traditionnelles hélices par un ou deux rotors Lipp
http ://ertia2.free.fr/Niveau2/Trouvailles/Robert_Lipp.htm
très manœuvrant et limitant les tourbillons néfastes aux rives. Deux rotors à l’arrière se
conservent mutuellement (chez les marins, on navigue de conserve et non de concert. Pour ça,
ils ont la musique de la flotte, pas son clafoutis :-)
Un mode de pilotage mécanique direct est possible en secours grâce à une barre à la verticale
du rotor de propulsion.
Une godille chinoise (trop peu de gens savent godiller et c’est l’occasion d’apprendre) à l’ar-
rière ou à l’avant permet de manœuvrer lentement le bateau en l’absence d’électricité.
http ://lorenzo.heoblog.com/index.php ?post/2008/03/18/La-tres-fameuse-godille-chinoise
Les vélos sont indispensables à la batellerie de loisir. Ils prennent de la place. Les vélos
pliables à bon rendement musculaire sont chers et fragiles (la triste réalité du Velib montre
que les vélos en usage partagé sont soumis à trop d’agression (voulue ou par ignorance). Les
vélos électriques pliables tout terrain peuvent être loués en supplément. Ils permettent de visi-
ter la campagne et d’aller faire les courses.
Les rivières et les canaux sont à fond de vallée (c’est la nature de l’eau d’aller toujours vers le
plus bas :-), obligeant souvent à un solide coup de pédale pour monter sur le plateau. Un kit
d’assistance électrique au pédalage est intéressant : un moteur roue sur le moyeu de la roue
avant, une batterie sur le porte-bagage. Malheureusement, le coût reste encore élevé mais un
vélo électrique par construction sera 2 fois plus cher.
Un autre facteur de confort à ne pas négliger est le solarium sur le toit de la pénichette, à pa-
rois transparentes pour profiter des paysages tout en lisant un bouquin ou en jouant aux
échecs à l’abri du vent. Cet espace peut rester un espace de loisir par temps couvert ou plu-
vieux. Le tau peut se déployer sur toute la longueur en fonction des besoins. Les panneaux
solaires sur le tau ne sont pas indispensables, mais ils sont un argument écologique qui donne
au marin d’eau douce l’impression d’un meilleur accord avec la nature.
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 107 111
Yole étampoise
La base de loisir d’Étampes dispose d’un plan d’eau assez grand pour expérimenter une yole à
propulsion innovante, basée sur des inventions du Commandant Lipp. Le plan d’eau est cein-
turé d’un canal étroit et peu profond où il n’est guère possible de naviguer à l’aviron. Une
embarcation adaptée à ces contraintes serait la bienvenue sur la base de loisir... et par exten-
sion sur les canaux de la vallée de la Juine. Rappelons que le port d’Étampes fut un port d’où
partait des bateaux chargés de blé et de vin pour Paris.
La fabrication d’une « yole étampoise » peut être l’objet d’un projet pour un lycée profes-
sionnel. La yole est une embarcation légère pour une ou deux personnes (à fabriquer ou à
acheter). Les avirons sont remplacés par un propulseur fixé à l’arrière.
Solution Pedalipp (voir l’animation)
Il semble que le système n’est pas protégé par un brevet ? ! ?
Notice FR2860766 Statut en France : Dossier rejeté définitivement
PROPULSION D’ESQUIFS DE SURFACE OU SOUS MARINS SIMULANT LA NAGE
DES MAMIFERES AQUATIQUES
Le propulseur est une large palme asservie à une manivelle qui oscille de haut en bas (comme
le montre l’animation). Au plus bas la palme est dans le plan inférieur de la yole ; au plus
haut, la palme est à quelque centimètres de la surface de l’eau. La palme est fixée sur une
bielle selon un angle fixe de 90°. La bielle est assujettie à une manivelle et à un tangon fixés
sur le tableau arrière de la yole.
Un capot protège l’ensemble, en forme de toit pour dissuader le navigateur de l’utiliser
comme marchepied pour embarquer ou débarquer (risque de basculement du fait du porte-à-
faux)
http://ertia2.free.fr -- Pérégrinages aux innovations (2023) -- Page sur 108 111
La palme sert aussi de gouvernail. La bielle peut tourner à 360°, orientant ainsi la propulsion
dans la direction voulue, y compris pour une marche arrière.
Un ensemble de patins protège la palme contre les haut-fonds et contre les chocs latéraux ou
arrière.
La propulsion se fait par pédalage, ou éventuellement selon un dispositif de cyclorameur.
Pour éviter une tringlerie complexe et fragile, la transmission de l’effort se fait électrique-
ment : le pédalier est solidaire d’une génératrice électrique et la manivelle qui actionne la
palme est mue par un moteur électrique. Le rendement d’une transmission génératrice-moteur
est moindre qu’une transmission par chaîne. Notons que la yole étampoise ne cherche pas la
performance mais seulement le plaisir d’une réalisation innovante pour le plaisir au fil de
l’eau.
La puissance musculaire d’un homme est au maximum de 250W. En régime de balade au fil
de l’eau, la puissance moyenne est d’environ 50W. Les moteurs de vélos électriques à réluc-
tance variable, qui fonctionnent aussi bien en génératrice qu’en moteur, peuvent convenir à
l’application.
Éventuellement, une batterie peut aider le navigateur (mais cela enlève un peu de poésie !).
Une batterie LI-ion 36V/10Ah pour vélo électrique pèse 3 kg et fournit 360Wh d’énergie, soit
7 heures d’autonomie en usage doux (prix : environ 350€).
L’autre option est la transmission hydraulique : le pédalier et la manivelle sont montés sur des
moteurs hydrauliques reliés entre eux par une canalisation souple.
Solution Rotor Lipp
Robert Lipp a aussi inventé le « Rotor Lipp». Au lieu d’osciller de bas en haut, la pale oscille
autour d’un axe vertical, avec une variation cyclique de sa position par rapport à la route du
bateau, à l’aide d’un pignonnage assez complexe. Si la pale est une palme souple, le méca-
nisme est simplifié.
Le brevet est visible sur le site de l’INPI :
Notice WO0044616 : PROPULSEURS CYCLOÏDES DONT LA FORME ET L’ORIENTA-
TION DES PALES SONT MODIFIEES ELASTIQUEMENT PAR LES POUSSEES HY-
DRODYNAMIQUES
Extraite du brevet, la figure 10 montre deux façons d’organiser le pignonnage pour toujours
maintenir la palme souple dans la même direction (par courroie ou par pignon libre). La sou-
plesse de la palme assure l’oscillation comme une queue de poisson.
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La fonction de gouvernail est obtenue par pivotement de l’ensemble autour de l’axe vertical,
pour une propulsion dans tous les sens, y compris la marche arrière.
L’ensemble du rotor est dans une cage le protégeant contre les hautfonds et les chocs latéraux
et arrière.
Conclusion
La yole étampoise est un projet réalisable dans le cadre de travaux pratiques mécaniques et
électrotechnique d’un lycée professionnel, avec un résultat attractif pour la Ville d’Étampes,
sa base de loisir et ses canaux anciens (quitte à rehausser quelques passerelles privatives).
Exemples de barques du commerce
http ://www.cnaloisirs.com/Barques/Riviere/fr_funyak350.asp
http ://www.barque.be/nos-barques/la-marouette
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Autres idées innovantes
Toutes les idées innovantes dans le domaine des transports ci-dessous sont développées sur :
http ://ertia2.free.fr/Niveau2/Projets/projets.html
En particulier :
L’exosquelette pour handicapé
Le cahier des charges d’un radar tronçon et du centralisateur
La mesure de temps de parcours
Le lissage des altitudes GPS
Le phare perce-brouillard
Le robot pilote de taxiway
Le chariot-drone
La télécommande d’un drone vidéo
Le drone sous-marin sans hélice
La lecture des tables de Peutinger
Le pentomètre pour vélo
Le taximètre sur téléphone (taxi et covoiturage)
Juste comme ça !
La Résumique (en espéranto, rezumiko), c’est juste un truc, appellation non contrôlée, pour
les pondeurs de rapports, pour simplifier la vie des lecteurs, parce que le sommaire, c’est plu-
tôt sommaire.
Chaque chapitre possède son propre résumé. "Résumé du chapitre". Directement dans le texte
de ce résumé, les liens pour un accès direct au paragraphe
Les résumés de chapitre sont repris en tête de rapport : "Résumés des chapitres"
Devant les Résumés des chapitres : le "Résumé général"
Devant le résumé général : Une "Phrase de présentation" en une ou deux lignes max
Devant la phrase de présentation : Un "Titre" en 5 mots max
Devant le titre : un "Mnémonique"
Cela fait un peu ringard à l’époque des hypertextes, mais les hypertextes auraient bien
souvent besoin d’un peu de résumique...
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