Procédé et dispositifs d'éclairage public routier à flux lumineux horizontal dirigé vers l'arrière des véhicules

Abstract

 L'invention a pour objet des procédés et des dispositifs d'éclairage public routier, comportant des projecteurs orientant le flux lumineux, créé par une lampe à lumière visible ou ultraviolette, suivant un axe sensiblement horizontal et tourné vers l'arrière des véhicules en mouvement. Une application est l'éclairage des autoroutes, les dispositifs d'éclairage étant placés sur le terreplein central et dirigeant leur flux dans le même sens que la circulation.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé d'éclairage public des routes et autoroutes, et des dispositifs qui en découlent destinés à assurer en particulier une meilleure efficacité, une meilleure sécurité et des économies d'énergie, avec un coût d'installation modique et une grande facilité d'entretien.

[0002] Il existe actuellement de nombreux procédés d'éclairage public : le plus connu et développé consiste à éclairer la chaussée grâce à des lanternes diffusant un flux lumineux à axe vertical ; on peut citer également des procédés d'éclairage des tunnels par des projecteurs dont le flux se développe dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la chaussée, et même des procédés imitant l'effet "sortie de tunnel", où l'on voit les véhicules se détacher en noir sur un fond brillant. On note également deux brevets, l'un US 3363092 (HARLING) qui décrit un luminaire de faible hauteur, avec diffusion de la lumière par réfraction, l'autre DEB 1212461 (SIEMENS) décrivant un luminaire également de faible hauteur, dont différents réflecteurs éclairant chacun une zone de chaussée.

[0003] On remarque que tous ces dispositifs permettent d'obtenir un contraste négatif, c'est-à-dire que les véhicules apparaissent en sombre sur un fond clair: il faut rappeler que la valeur du contraste négatif est limitée à la valeur absolue 1, puisque le contraste est donné par la formule C = (Lo - Lf)/Lf, où Lo est la luminance de l'objet et Lf celle du fond : si Lf est supérieur à Lo (contraste négatif), cette fraction ne peut prendre que des valeurs plus petites que 1 en valeur absolue : on remarque "a contrario" que si l'objet est plus éclairé que le fond, le contraste peut prendre des valeurs très grandes.

[0004] Rappelons aussi que la possibilité de distinguer un objet dépend du contraste, comme indiqué ci-dessus, mais que ce contraste doit augmenter si la luminance du fond diminue (courbe de BLACKWELL) : ceci pose également un problème dans les procédés d'éclairage à contraste négatif car la chaussée doit être suffisamment lumineuse, alors qu'elle est souvent de couleur noire, puisque composée d'un revêtement bitumineux : les flux lumineux doivent, dans ce cas très répandu, être importants, si l'on veut que le contraste des flux et donc que la luminance parvenant à l'oeil de l'automobiliste ne soient pas trop faibles.

[0005] Il est à noter que si la chaussée est mouillée (15 % du temps environ), sa luminance tombe sensiblement de moitié : la courbe de BLACKWELL montre que le contraste doit alors augmenter de 70 % environ pour une visibilité équivalente.

[0006] De plus, en cas de circulation importante, la chaussée éclairée est masquée aux yeux d'un automobiliste par les autre véhicules roulant devant lui : le principe devient alors inopérant ; enfin, ces procédés impliquent des candélabres hauts de huit à quinze mètres, si l'on souhaite que la luminance de la chaussée soit uniforme ; ces candélabres sont chers, peuvent être cause d'accident et compliquent le problème d'entretien des lanternes.

[0007] L'objectif de la présente invention est de procurer les moyens d'éclairer les routes suivant un procédé offrant un contraste beaucoup plus important que les moyens traditionnels, sans utiliser généralement de candélabres et avec une consommation d'énergie plus faible.

[0008] Les moyens selon l'invention comportent la pose, en terre plein central des routes à chaussées séparées ou en bordure des routes à double sens, de lanternes ou projecteurs contenant une source lumineuse, régulièrement espacés. L'objectif de l'invention est atteint par un procédé selon lequel on dirige au moyen d'un réflecteur le flux provenant des lampes (sources lumineuses) des lanternes ou projecteurs, vers l'arrière des véhicules et suivant un axe sensiblement horizontal de telle sorte que l'arrière des véhicules soit bien éclairé, alors que la chaussée est sombre, procurant ainsi une luminance et un contraste positif de valeurs élevées permettant ainsi aux automobilistes suivant ce véhicule de le distinguer parfaitement. Il sera aisé d'obtenir un coefficient d'uniformité dans un plan vertical perpendiculaire au flux,, de niveau satisfaisant, vu le recouvrement partiel des flux lumineux ; naturellement les réflecteurs n'orientent horizontalement que la partie du flux lumineux qui les illumine ; le reste du flux rayonnant directement dans toutes les autres directions peut être occulté par des lames absorbantes (ou par des moyens équivalents), ou être rendu horizontal par des réfracteurs (prismes par exemple).

[0009] Un dispositif selon l'invention comporte une pluralité de projecteurs régulièrement espacés le long des routes, ces projecteurs produisant par réflexion un flux lumineux étroit (dans un plan vertical ) dont l'axe est sensiblement horizontal.

[0010] Selon l'invention, la partie du flux lumineux émis par la source du projecteur et réfléchie par le réflecteur en une seule réflexion est dirigée sensiblement horizontalement à plus ou moins cinq degrés d'angle, et que l'ouverture totale (A) de ce flux dans un plan vertical est de dix degrés au maximum, pour plus de 95 pour cent du flux.

[0011] Ces surfaces réfléchissantes (réflecteur) permettent de diriger ce flux vers l'arrière des véhicules circulant sur la partie de la chaussée ainsi éclairée, ainsi que vers des dispositifs rétroréfléchissants ou des panneaux de signalisation éventuels ; des plans absorbants éliminant les parties du flux indésirable. Selon un mode de réalisation, les projecteurs sont placés sur des supports à faible hauteur, à moins de deux mètres du sol, de préférence à moins de 1,50 m, plus particulièrement à moins de 1,20 m, ces projecteurs sont alimentés en énergie électrique par des câbles de transport ou par les cellules photovoltaïques dans des cas particuliers. Le réflecteur du projecteur renvoie en une seule réflexion la partie de l'énergie lumineuse qui l'illumine, sensiblement horizontalement vers l'arrière des véhicules, par exemple grâce à un réflecteur de forme cylindro parabolique dont le plan axial qui passe par la ligne du foyer est horizontal, la source lumineuse étant placée sensiblement au foyer de la parabole, et d'autre part grâce à des absorbeurs (ou miroirs) placés aux extrémités de ce réflecteur cylindro-parabolique, pour absorber (ou renvoyer) la partie des rayons lumineux qui se dirigeraient vers l'avant des véhicules où vers les véhicules qui roulent en sens inverse : on peut également utiliser des plans absorbants pour limiter certaines parties du flux indésirables, en particulier le rayonnement direct qui peut éblouir les conducteurs, par exemple par les rétroviseurs.

[0012] Le réflecteur peut également être à surface polyellipsoïdale (appelé également à surface complexe) : sa forme est définie par ordinateur, point par point (50 000 environ), afin que chaque partie du faisceau émis soit dirigée vers une zone précisément fixée (ce type de réflecteur est utilisé dans les phares de voiture).

[0013] Selon un mode de réalisation, le flux lumineux sensiblement horizontal et dirigé vers l'arrière des véhicules est très concentré en flux étroits qui peuvent alors être guidés vers des points précis de l'arrière des véhicules (qui peuvent être avantageusement munis de catadioptres), ou vers des panneaux de signalisation ou des dispositifs rétroréfléchissants sensiblement verticaux qui permettent alors un très bon guidage des automobilistes, ou bien dans les tunnels unidirectionnels.

[0014] Un mode particulier de réalisation consiste en l'utilisation de sources lumineuses à flux se développant essentiellement dans l'ultraviolet, c'est-à-dire dont la longueur d'onde du rayonnement est inférieure à 0,40 micron, dans un objectif de non-éblouissement des automobilistes venant en direction opposée et/ou dans les régions où le brouillard et la neige règnent fréquemment.

[0015] Le procédé selon l'invention a pour résultat de nouveaux dispositifs d'éclairage public routier. Les dispositifs selon l'invention présentent les avantages suivants : ils offrent des contrastes élevés et des luminances fortes avec une consommation d'énergie plus faible : il est plus efficace d'éclairer un véhicule qui se détachera sur une chaussée sombre que le contraire, et il est ainsi possible d'éclairer des panneaux de signalisation ou des surfaces rétroréfléchissantes, qui sont dans un plan vertical pour être vus des conducteurs.

[0016] Grâce à l'invention, la réalisation du système d'éclairage public et son entretien seront très économiques, vu la très faible hauteur des supports ; un bon "guidage" des véhicules est obtenu à l'aide de dispositifs rétroréfléchissants prévus sur les côtés de la chaussée.

[0017] Dans tous les cas de flux lumineux visible, l'économie d'énergie peut atteindre 50 % à efficacité comparable d'éclairage.

[0018] Un coefficient d'uniformité supérieur à 0,3 relatif à l'éclairement de l'arrière des véhicules peut être obtenu sans difficulté, c'est-à-dire que le rapport de la luminance reçue minimum à la luminance reçue maximum sur une plaque verticale se déplaçant, à 0,50 m de hauteur, parallèlement à l'axe longitudinal de l'autoroute, par exemple sur la voie de circulation la plus à droite, en restant sensiblement perpendiculaire à cet axe, est supérieur à 0,3.

[0019] Parmi les nombreux avantages, on peut également citer : une meilleure visibilité des objets tombés sur la chaussée, grâce au flux lumineux rasant le sol ;

- un moindre danger pour la circulation, grâce aux supports de projecteurs de faibles dimensions ;

- une bonne efficacité de l'éclairage ultra violet, qui met en valeur les surfaces claires ou luminescentes sensiblement verticales, comme les dispositifs ou panneaux de signalisation cités au-dessus à condition qu'ils soient revêtus d'un produit luminescent sous la lumière ultra violette, même avec de mauvaises conditions météorologiques ; de plus, l'effet de "mur" lumineux n'existe pas.

[0020] La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de dispositifs selon l'invention.

[0021] 

La figure 1 représente une portion d'autoroute vue de dessus, les dispositifs lumineux étant implantés sur le terre-plein central.

La figure 2 représente un exemple de dispositif comprenant deux projecteurs, vu en perspective.

La figure 1 représente une portion d'une cinquantaine de mètres d'autoroute ou de route comportant deux chaussées séparées comportant chacune deux voies qui sont repérées 4, 5, 6, 7, vue de dessus.

[0022] On reconnaît les deux chaussées, séparées dans cet exemple par deux glissières de sécurité 9 implantés sur le terre-plein central (10).

[0023] Des exemples de dispositif d'éclairage sont figurés implantés dans l'axe (XX_i) du terre-plein central tous les 30 m environ dans cette figure ; chaque ensemble comporte un mat ou support 130 sur lequel sont fixés deux projecteurs 1 13, respectivement 1₂ et 1₄ ; un des projecteurs (1₃ respectivement 1₄) éclaire vers une des chaussées, l'autre (1₁ respectivement 1₂), qui tourne le dos au premier, éclaire vers l'autre chaussée. On remarque que le flux lumineux est légèrement décalé par rapport à l'axe longitudinal XX₁ de l'autoroute, puisque l'axe de la chaussée est décalé lui-même de 1 à 10 mètres environ de ce dernier. Ceci présente d'ailleurs l'avantage de diminuer l'éblouissement éventuel du conducteur par les rétroviseurs.

[0024] On remarque également que les flux lumineux F₁ et F₂ (partiellement hachurés) entre projecteurs successifs se recouvrent dans une zone 8, de manière à assurer une bonne uniformité de l'éclairement du tableau arrière des véhicules en circulation.

[0025] En effet, le maximum du flux lumineux étant sensiblement dans l'axe YV₁ du projecteur, ce flux est plus faible sur les bords ; on voit donc que l'arrière de l'automobile 3 entrant dans le champ lumineux du projecteur 1₃ sera renforcé par une partie du flux lumineux du projecteur précédent, ce qui permet d'assurer une uniformité supérieure à 0,3 pour ce tableau arrière pour les véhicules circulant le plus à droite. Le dessin présente sensiblement une intersection du flux lumineux avec le sol, pour montrer la direction des flux : cependant, le rayonnement étant quasi horizontal, seule une très faible partie du flux, (de l'ordre de 1 % environ) atteint les voies de circulation.

[0026] Par référence à la figure 2 le flux lumineux F₁ issu du projecteur pourra avoir un axe ZZ sensiblement horizontal à cinq degrés près, de préférence à trois degrés près, plus particulièrement à deux degrés près, et une ouverture A totale de faisceaux dans un plan vertical passant par cet axe d'un maximum de 10 degrés, de préférence de six degrés au plus, plus particulièrement de quatre degrés, de manière à assurer une bonne concentration d'au moins 95 % du flux ( mesuré en lux) sur le tableau arrière des véhicules.

[0027] Avantageusement, par référence à la figure 1, l'ouverture B dans un plan horizontal peut être de l'ordre de 30 degrés.

[0028] De même, le flux lumineux devra être tourné vers l'arrière des véhicules, ce qui implique que tous les rayons lumineux issus du projecteur 1₃ devront se diriger dans le sens F de la circulation vers le demi-espace limité par un plan vertical passant par le foyer lumineux et perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'autoroute ; de préférence, l'axe du flux fera un angle C de moins de quarante cinq degrés avec un axe parallèle à l'axe longitudinal XX_i, plus particulièrement un angle C compris entre 0 et 20°. Le procédé, objet de l'invention assure donc un flux lumineux relativement uniforme vers le tableau arrière des véhicules en circulation, la chaussée étant très faiblement éclairée puisque le flux lumineux quasi horizontal s'étend en outre sur une très grande superficie de terrain : ce flux est suffisant cependant pour mettre en valeur un objet au sol, bien plus efficacement qu'au moyen d'un éclairage vertical traditionnel, car la lumière rasante conduit à des ombres portées considérables. Ce flux lumineux sensiblement horizontal, passant au-dessus ou au-dessous des glissières de sécurité représentées sur le dessin de part et d'autre des projecteurs, met également en valeur des dispositifs rétroréfléchissants ou luminescents (2) car ceux-ci sont verticaux de façon à être éclairés par les phares des automobiles : si ces dispositifs sont orientés avec un angle adéquat, tel que le flux du dispositif objet de l'invention est renvoyé sensiblement vers l'axe de la chaussée, (vers un point distant de 50 m minimum du dispositif réfléchissant) le balisage ainsi obtenu par ces moyens réfléchissants sera remarquable et pourra être vu au-delà d'un kilomètre, ce qui guidera parfaitement l'automobiliste qui conduit à grande vitesse sur l'autoroute, et qui avance de près de 400 mètres en dix secondes.

[0029] De même, les panneaux de signalisation rétroréfléchissants pourront être remarqués à une grande distance par le conducteur, en particulier pour les portiques, hors de portée des codes des automobilistes, qui pourront être éclairés par un projecteur spécifique.

[0030] Ce balisage et cette mise en valeur de la signalisation permis par l'invention sont un élément au moins aussi important que l'éclairage du tableau arrière des véhicules, dans l'appréciation de son efficacité. On peut noter aussi que l'éclairage public traditionnel est conçu sans pouvoir empêcher qu'une partie du flux lumineux soit vue par le conducteur et illumine le pare-brise, ce qui est de nature à lui procurer une gêne visuelle. Un éclairage public par l'arrière élimine cet inconvénient, sous réserve de prendre en compte dans l'implantation les rétroviseurs quine devront renvoyer qu'un minimum de flux vers le conducteur.

[0031] La figure 2 représente en perspective un support 130 de projecteurs, qui est avantageusement d'une hauteur inférieure à 1,50 m ; ce support est surmonté d'une platine 14 portant deux projecteurs : ceux-ci sont placés dos à dos pour éclairer chacun une chaussée différente. La hauteur totale H (par rapport au sol) du dispositif peut être de 1,00 à 1,40 m environ, si l'on veut que le flux lumineux passe au-dessus des glissières éventuelles, dont le sommet est à 80 cm du sol environ. Ces projecteurs sont munis par exemple d'un réflecteur 15 cylindro-parabolique, la source lumineuse 16 étant horizontale et placée sensiblement au foyer de la parabole.

[0032] Une grille de défilement munie de lames 17 verticales peut être placée à l'avant du projecteur, pour éviter des rayons non souhaités, en particulier vers la seconde chaussée, et/ou éventuellement munie de lames horizontales, pour limiter très précisément la hauteur et l'épaisseur du flux réfléchi et/ou direct.

[0033] Il est à noter que le projecteur peut être également à axe parabolique vertical, la grille de défilement pouvant être alors à lames horizontales. Les projecteurs, les lampes, les supports et le mode d'alimentation sont issus des modèles que l'on trouve couramment dans le commerce, seulement modifiés pour obtenir un flux correspondant parfaitement à l'objectif recherché d'éclairement.

[0034] Le réflecteur peut également être à surface complexe.

[0035] Dans le cas de l'éclairage d'un tunnel unidirectionnel, il pourra être intéressant de placer les projecteurs au point le plus haut du tunnel, et tournés vers l'arrière des véhicules, ou sur le côté droit de la chaussée, ce qui peut diminuer la gêne par les rétroviseurs.

[0036] L'éclairage des tunnels nécessite la mise en oeuvre de projecteurs ayant un flux très concentré, afin d'éviter d'éclairer au maximum la chaussée et les piédroits du tunnel.

[0037] Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont que des exemples d'utilisation du procédé d'éclairement à contraste positif : différentes applications de ce procédé peuvent naturellement être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Revendications

1. Procédé d'éclairage public de routes, caractérisé en ce qu'il permet d'obtenir un contraste positif en éclairant par un flux lumineux les véhicules en mouvement, en évitant sensiblement d'éclairer la chaussée.

2. Procédé d'éclairage public conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'éclairement des véhicules sans l'éclairement de la chaussée est obtenu par un flux lumineux sensiblement horizontal issu d'une source lumineuse placée à moins de 1,50 m de haut.

3. Procédé d'éclairage public conforme à l'une des deux premières revendications caractérisé en ce que des caches absorbants et/ou des réfracteurs et/ou des réflecteurs permettent d'éviter d'éclairer la chaussée.

4. Procédé d'éclairage public conforme à l'une des trois premières revendications, caractérisé en ce que le flux lumineux éclairant les véhicules en mouvement est dirigé vers l'arrière des véhicules.

5. Procédé d'éclairage public conforme à l'une quelconque des quatres premières revendications, caractérisé en ce que des dispositifs rétroréfléchissants verticaux sont placés de part et d'autre de la chaussée et orientés pour réfléchir les rayons lumineux issus de l'éclairage public vers l'axe de la chaussée.

6. Procédé d'éclairage public conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le flux lumineux est émis principalement dans l'ultraviolet, c'est-à-dire que la longueur d'onde du rayonnement est inférieure à 0,04 micron, et en ce que les dispositifs verticaux placés de part et d'autre de la chaussée sont luminescents sous un rayonnement ultraviolet.

7. Dispositif d'éclairage public de routes utilisant une pluralité de projecteurs régulièrement espaces, caractérisé en ce que la partie du flux lumineux émis par la source du projecteur et réfléchie par le réflecteur en une seule réflexion est dirigée sensiblement horizontalement à plus ou moins cinq degrés d'angle, et que l'ouverture totale (A) de ce flux dans un plan vertical est de dix degrés au maximum, pour plus de 95 pour cent du flux.

8. Dispositif conforme à la revendication 7 caractérisé en ce que les projecteurs sont placés soit au sommet, soit sur le côte des tunnels unidirectionnels.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, ou à la revendication 7, caractérisé en ce que des lames ou des plans absorbants permettent de contrôler le flux lumineux en absorbant sa partie indésirable.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que le réflecteur est à surface polyéllipsoïdale, également appelé à surface complexe.

Dessins