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Projet de Fin d’Etudes
Etude de l’effet des chaussées dégradées sur la consommation de
carburant des véhicules et la sécurité des usagers de la route
Vincent DROUOT
INSA Strasbourg – 5ème année Génie Civil
Soutenance présentée le 18 Juin 2010
Professeur superviseur : M. E.Chardigny – Tuteur industriel : M. G.Doré
Entreprise d’accueil : Université Laval – Département Génie Civil – 1065, av. de la Médecine, Québec (Québec) G1V 0A6 - Canada
INTRODUCTION
Le projet vise à étudier de façon théorique l’effet de la dégradation des chaussées, en termes d’uni routier, sur la consommation de carburant des
véhicules. L’IRI, exprimé en m/km, est la valeur qui permet de quantifier l’uni, en termes de déplacements verticaux de la surface d’une chaussée
par rapport au châssis du véhicule. Plusieurs études expérimentales ont été faite auparavant et ont révélé une incidence, plus ou moins significative,
du niveau d’uni routier sur la consommation de carburant selon les conditions d’études. Le but du projet est de confirmer les résultats déjà connus à
l’aide de plusieurs simulations dynamiques sur des logiciels adaptés (CarSim v.8.02 : logiciel de simulation automobile ; ProVAL 3.0 : logiciel
utilisé pour la visualisation et l’analyse de profils de chaussées (en termes d’uni de la chaussée)). L’analyse de profils typiques et réels et d’uni
routier sera faite pour, entre autres, déterminer la résistance au roulement du véhicule induite par les déformations de la chaussée et vérifier si le
logiciel CarSim serait un bon outil pour prévenir l’effet du niveau d’uni sur la consommation de carburant.
PROFILS TYPIQUES A ETUDIER
Des profils typiques ont été créés pour étudier uniquement l’influence des déformations. Chaque profil a une longueur L=n*λ ; n est un entier naturel
et λ est la longueur d’onde (en m). Pour chaque valeur de λ on fait varier l’uni, en termes d’IRI (en m/km).
L = 160m
h
l = 30cm : largeur de la déformation
h = dépend de l’IRI : amplitude de la déformation
λ = 1 ; 2 ; 3.3 ; 5 ; 8 ; 10 ; 13 ; 20 ; 32 et 40m
l
IRI = 1 ; 2 ; 3 ; 4 et 5 m/km : Indice de Rugosité Internationale
λ
λ
λ
λ
Trajectoire parfaitement rectiligne et sans gradient
L
DIFFERENTES ETAPES POUR EFFECTUER UNE
SIMULATION DYNAMIQUE SUR CARSIM v.8.02
ANALYSE PARAMETRIQUE
Effet de l'IRI sur la consommation de
Le niveau d’uni , a un impact négatif sur la
carburant pour de moyennes ondes
consommation de carburant (maxi. +0.3%) mais
il est positif sur l’énergie consommée pour
l’avancement du véhicule. Cet impact n’est
significatif que si on cumule les résultats obtenus
pour un grand nombre de véhicule.
IRI (m/km)
Définition du format et
types de résultats désirés
Analyse de l’uni routier
de chaque profil : logiciel
ProVAL 3.0
Insertion des profils
typiques et réels dans
CarSim : fichier text
La variation de la longueur d’onde n’a pas
d’effet supplémentaire sur la consommation de
carburant et d’énergie de roulement mis à part
qu’elle fait ressortir la fréquence de résonance du
véhicule (λ = 8m). Par ailleurs, le logiciel répond
mal aux grandes longueurs d’onde.
Effet de la forme de la déformation sur la
consommation de carburant par rapport à
une chaussée parfaite
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
Lancement de la
simulation
1 bosse triangulaire
sinusoide
1 trapèze
1 creux
0
1
2
3
4
5
IRI (m/km)
Exportation des résultats
vers Excel
Qcarbu (L/100km)
Comparaison entre des profils réels et typiques
en termes de consommation de carburant
Résultats graphiques
8,470
λ=5m
8,465
λ=8m
8,460
λ=10m
8,475
8,470
8,465
8,460
8,455
8,450
8,445
Profil réel
λ=1m
λ=8m
λ=13m
0
1
2
3
4
5
λ=13m
8,455
8,450
8,445
1
2
3
4
5
Effet des moyennes ondes sur l'énergie
nécessaire au roulement
ER (J)
Définition du
comportement de la
voiture (vitesse,
trajectoire, freinage, etc.)
8,475
0
∆Qcarbu (%)
Définition de la
trajectoire, la surface de
la route et
l’environnement routier
Création de profils
typiques :
Script Bash
Qcarbu (L/100km)
8,480
Définition des paramètres
du véhicule ciblé
99400
99300
99200
99100
99000
98900
98800
98700
98600
98500
98400
IRI 1 m/km
IRI 2 m/km
IRI 5 m/km
5
6
7
8
9
10
11
12
Longueur d'onde (m)
De nombreux autres paramètres ont un impact
sur la consommation de carburant. Ici, seuls le
nombre de déformations par longueur d’onde ou
encore la géométrie de ces déformations sont
étudiés. L’étude révèle qu’un profil sinusoïdal
est la seule modification significative.
Il y a une similitude entre les résultats obtenus
pour des profils théoriques et réels. L’allure des
courbes de consommation de carburant et
d’énergie nécessaire au roulement sont
sensiblement identiques.
IRI (m/km)
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Ce projet n’est qu’un préambule dans l’étude de l’effet du niveau d’uni sur la consommation de carburant d’un véhicule et demande à être
approfondi. Les résultats obtenus sont sensiblement différents des études déjà proposées par plusieurs scientifiques. Les résultats ont montré
globalement que l’uni n’avait pas une grande influence sur la consommation de carburant. La grande question qui se pose est de savoir si le logiciel
CarSim est bien adapté pour réaliser ce genre d’étude. Par ailleurs, une optimisation de la modélisation des profils typique semble indispensable pour
obtenir de résultats plus probants.
A moyen et long terme, l’objectif des sociétés de transport est, entre autres, d’améliorer la connaissance sur les phénomènes responsables des
déformations et en quantifier l’incidence sur le comportement du véhicule et de son conducteur, et sur l’efficacité du transport, ou encore, de définir
des balises rationnelles pour la révision des seuils de déficience des chaussées.