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Moyens expérimentaux

Grands Equipements

Sense-City, vers une ville intelligente

 Mini ville sous chambre climatique

Sense-City est un projet « Equipement d’Excellence » du Programme d’Investissement d’Avenir, courant sur la période 2011-2019 et doté de 9M€. Porté par l'Université Paris-Est, ce programme implique l'IFSTTAR, ESIEE-Paris, le LPICM (UMR 7647 CNRS-Ecole Polytechnique), le CSTB, INRIA et l'UPEM.

Sense-City offre une chaîne d’équipements de prototypage et d’évaluation des performances des micro- et nanocapteurs pour la ville durable. Sense-City est centré autour d’une «mini-ville climatique», un vaste hall mobile reconfigurable de 400m² capable d’accueillir en conditions environnementales contrôlées des scenarii urbains réalistes incluant les principales composantes de la ville, telles que bâtiments, infrastructures, réseaux de distribution et sols..

 

 

Transpolis

Le département compte également d'appuyer de façon volontariste sur la Plate-forme Transpolis, bientôt l'un des plus grands sites de test mondiaux pour la mobilité et les services attendus dans les smart cities. La plateforme Transpolis permettra de tester des prototypes de route de 5ème génération (R5G), notamment de guidage des véhicules autonomes par l'infrastructure pour adapter le niveau d'automatisation du véhicule au niveau d'équipement de la route.

  • Ville laboratoire en Europe dédiée à la mobilité urbaine
  • A côté de Lyon, aux environs du Lac Léman

 





Banc de vibration

Le banc de vibration permet d'étudier le comportement dynamique de structures.

Il est constitué d'une plate-forme de 9m x 4m découplée du bâtiment, sur laquelle peuvent être ancrés les vérins et les montages destinés aux essais ainsi que d’une table horizontale. 4 servo-vérins électro-hydrauliques, pilotés à partir d'une console numérique, permettent d'exécuter des essais dynamiques très diversifiés pour la recherche et l'industrie





Chambre climatique

A proximité du banc est située une enceinte climatique d’un volume de 72 m3.

Elle est utilisée à la fois pour des tests de tenue à l’environnement des matériels et pour des opérations de recherches menées à l’IFSTTAR.

Un pilotage informatique permet de réguler en parallèle la température entre -30°C et 80°C et l’hygrométrie, de commander des séquences d’arrosage en pluie ou la mise sous tension de lampes à insoler.

De plus, il est aussi possible de réaliser des essais vibratoires en température contrôlée.







Plate-forme de photométrie et de colorimétrie dédiée à l’évaluation de la signalisation routière - Ifsttar COSYS

La plate-forme de photométrie et de colorimétrie dédiée à l'évaluation de la  signalisation routière est constituée de quatre bancs : un banc destiné à la mesure des caractéristiques colorimétriques de surfaces, un banc de caractérisation des matériaux rétrorefléchissants, un banc de mesure des sources lumineuses telles que les feux de signalisation et les panneaux à messages variables, ainsi qu'un banc de mesure des propriétés de réflexion des surfaces permettant notamment de caractériser les matériaux de chaussée. Cet ensemble est complété par plusieurs appareils de mesure (luminancemètre, spectroradiomètre, vidéoluminancemètre et luxmètre).





Plate-forme de mesures et de tests de compatibilité électromagnétique (cellules à mode électromagnétique transverse 3D…)

La plate-forme de mesures et de tests de comptabilité électromagnétique permet de caractériser la qualité d'une communication de type GSM-R (GSM développé spécifiquement pour les applications et les communications ferroviaires) face à un scénario d'interférences électromagnétiques. L’objectif est de pouvoir analyser l'impact de certaines perturbations électromagnétiques intentionnelles ou non pouvant perturber la communication. La plate-forme se compose d'un modem GSM-R, d'un simulateur de station de base et d'une série de coupleurs. Un PC relié au modem va établir une communication avec le simulateur de station de base. Par le biais des coupleurs, des scénarios d'interférences électromagnétiques sont injectés à l'aide d'un générateur de signaux arbitraires. L'équipement simulant la station de base va analyser les trames reçues et permettre d'obtenir le taux d'erreurs ainsi que différents paramètres du signal. En parallèle, un analyseur de spectre spécifique raccordé aux coupleurs va analyser l'occupation spectrale et permet de calibrer les rapports entre le signal de communication et les signaux d'interférences.
Retrouvez plus d'informations sur cet équipement sur le site du laboratoire LEOST (Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports),

Plate-forme d'expérimentation dédiée aux composants d'électronique de puissance du transport électrifié

La plate-forme d'expérimentation dédiée aux composants d'électronique de puissance du transport électrifié permet la simulation des conditions d'environnements et d'usage de composants de puissance afin d'étudier les effets du vieillissement par fatigue thermique. Elle est constituée de bancs de vieillissement par cyclage thermique actif des composants semi-conducteurs de puissance et de caractérisations électriques et thermiques. Les températures de référence vont de -40°C à +200°C, les variations de températures des puces vont de quelques degrés à plus de 100°C. L'intensité des courants injectés peut dépasser les 200 A. Les modes visés de dégradations concernent les puces semi-conductrices et les technologies d'assemblages et de packaging. Les dispositifs testés sont à base de silicium (IGBT), de SiC (Mosfets) ou de GaN (HEMTs).





Salles de simulation immersive (automobile, motos, piétons)

Les salles de simulation immersive permettent la réalisation d'études comportementales en utilisant un simulateur modulaire sous deux configurations.
La simulation de la conduite automobile est effectuée à l'aide d'un véhicule instrumenté positionné au centre de 9 écrans de projection, ce qui permet une immersion complète du conducteur. Pour la simulation de la traversée d'une rue par un piéton, le participant se déplace réellement sur une distance de plus de 7 mètres. Il est équipé de capteurs de mouvement, permettant de repérer sa position dans l’espace et d’adapter les scènes visuelles projetées sur 10 écrans géants selon son déplacement.
Retrouvez les détails de cet équipement sur le site web du laboratoire LEPSIS (Laboratoire Exploitation, Perception, Simulateurs et Simulations) du département COSYS (Composants et systèmes). Cet équipement est également exploité par le département AME (Aménagement, Mobilités et Environnement)




Simulateur vélo

Le simulateur de vélo a été construit en plaçant un vrai vélo sur une plateforme, permettant aux participants de retrouver leurs repères ainsi que les commandes habituelles d’un vélo. Une attention particulière a été portée sur les différentes modalités de restitution sensorielle.
 Le simulateur est équipé de deux dispositifs de retour d’effort : l’un fournit un retour haptique dans le guidon et l’autre est dédié à la roue arrière. Ce second système est également équipé d’un volant d’inertie. Il est ainsi possible de reproduire la dynamique longitudinale d’un vrai vélo en tenant compte de son inertie et des différents frottements auxquels il est soumis (frottements pneu-chaussée, frottements aérodynamiques). Pour reproduire le flux d’air ressenti à vélo, le simulateur a également été équipé d’un système de ventilation contrôlé en fonction de la vitesse. Enfin, un système mécanique passif permet aux participants d’incliner légèrement le vélo.
Le modèle actuellement implanté sur le simulateur vise à reproduire fidèlement la dynamique d’un vélo (essentiellement pour la dynamique longitudinale) et les stimulations du monde réel. Comme pour l’ensemble des simulateurs, il est possible d’enregistrer les données relatives au déroulement de la simulation et aux actions des participants. Leurs actions sur les leviers de frein et les dérailleurs peuvent également être enregistrées.
Les futurs développements porteront sur la restitution des vibrations qui sont fortement ressenties lors de la circulation à vélo.

Simulateur dynamique

Simulateur à plateforme mobile
Le simulateur à plateforme mobile géré par le Lepsis (également appelé simulateur lacet) dispose de deux degrés de liberté. Le premier degré de liberté est un mouvement de translation longitudinale qui permet de restituer une partie des accélérations liées à l’accélération du véhicule et à son freinage. La restitution de ces accélérations aide au contrôle du véhicule, notamment pour le contrôle du freinage.
Le second degré de liberté est un mouvement de rotation en lacet. Il vise à fournir les informations sensorielles utiles au contrôle directionnel du véhicule (typiquement pour la prise de virage). Le mouvement de rotation en lacet avec une telle ampleur (jusqu’à 300°) est une spécificité de ce simulateur. La grande majorité des simulateurs dynamiques, placés sur des hexapodes (plateformes de Gough-Stewart), ne permettent qu’un léger mouvement de lacet. Cette spécificité pourra donner lieu à des recherches originales.
 Deux dispositifs d’affichage sont disponibles pour ce simulateur. Le premier, composé de cinq écrans avec projecteurs, est placé autour du simulateur. Cette solution offre un champ de vision horizontal de 225° et favorise ainsi l’immersion du conducteur. Le second dispositif se compose de trois écrans 4K (haute résolution) embarqués sur la plateforme et offre un champ de vision de 180°. Avec une résolution spatiale d’environ 1 minute d’arc par pixel, il se rapproche des capacités de discrimination de l’œil humain. Cette finesse permet d’afficher correctement les petits objets et les objets lointains. Les difficultés généralement rencontrées à cause de la résolution limitée des systèmes d’affichage sont donc en passe d’être dépassées.

Simulateurs statiques

Description synthétique et rappel sur les grandes caractéristiques de l’équipement

  •  Simulateur de Bron

Le simulateur de conduite de Bron est équipé d'une cabine à base fixe (Peugeot 308) instrumentée à l’aide de capteurs installés sur les organes de commande. Le bus de communication (bus CAN) de la voiture est également utilisé pour traiter les informations du tableau de bord.
L'image de la scène routière projetée à l'avant sur 5 écrans représente un champ visuel total de 200 degrés en horizontal et 40 degrés en vertical. Le simulateur possède aussi un dispositif pour visionner la vue arrière via les rétroviseurs. Enfin un son en quadriphonie est diffusé dans la cabine – bruits internes au véhicule (moteur, roulement, démarreur) et bruits externes spatialisés du trafic.
Le simulateur est basé sur l'architecture SIM2, qui s'appuie sur le modèle de trafic ARCHISIM du LEPSIS. SIM2 intègre des outils d'aide pour la création des différents composants informatiques (bases de données ou fichiers) nécessaires à la description de l'environnement et du déroulement des expérimentations (scénarios).

 

 

 

  • Simulateur de Salon

Description synthétique et rappel sur les grandes caractéristiques de l’équipement 

Le simulateur de conduite de Salon de Provence est équipé d'une cabine à base fixe (Renault Mégane) instrumentée à l’aide de capteurs installés sur les organes de commande. Le bus de communication (bus CAN) de la voiture est également utilisé pour traiter les informations du tableau de bord.
L'image de la scène routière projetée à l'avant sur 4 écrans représente un champ visuel total de 200 degrés en horizontal et 40 degrés en vertical. Le simulateur possède aussi un dispositif pour visionner la vue arrière via les rétroviseurs. Enfin un son en quadriphonie est diffusé dans la cabine – bruits internes au véhicule (moteur, roulement, démarreur) et bruits externes spatialisés du trafic.
Le simulateur est basé sur l'architecture SIM2, qui s'appuie sur le modèle de trafic ARCHISIM du LEPSIS. SIM2 intègre des outils d'aide pour la création des différents composants informatiques (bases de données ou fichiers) nécessaires à la description de l'environnement et du déroulement des expérimentations (scénarios).

  • Simulateur de Satory

 Description synthétique et rappel sur les grandes caractéristiques de l’équipement
Le site de Satory dispose d'un simulateur modulaire permettant de réaliser des études comportementales. Il possède deux configurations :
- Conduite automobile : un véhicule instrumenté (Peugeot 308) est alors positionné au centre de 9 écrans de projection (dont 3 projecteurs stéréo) permettant une immersion complète du conducteur.

 

 

 

Simulateur piéton

- Traversée de rue piéton : permet au piéton de se déplacer réellement sur une distance de plus de 7 mètres. Le participant est équipé de capteurs de mouvement permettant de repérer sa position dans l’espace et d’adapter les scènes visuelles projetées sur 10 écrans géants à son déplacement et point de vue qui se modifient en cours de marche.


 

 

Simulateur HDR

 

Simulateur à grande dynamique lumineuse

 

- Mini Simulateur HDR : permet au conducteur de se déplacer dans un environnement virtuel plus réaliste photométriquement grâce à l’utilisation d’un écran HDR (high dynamic range) permettant une gamme de luminances et de contrastes plus élevée que les systèmes classiques d'affichage.

 

 

Bancs de mesure de sources lumineuses

Bancs de mesure des performances photométrique et colorimétrique de sources lumineuses.
Le banc de mesure des performances photométriques des sources est constitué de deux goniomètres respectifs motorisés à deux angles de rotation, l’un pour évaluer les feux de signalisation, plots lumineux, etc., et l’autre, pour évaluer les PMV (panneaux à message variable). Les performances évaluées sont, entre autres, la stabilité des sources, la distribution en valeur et en angularité de l’intensité lumineuse, l’uniformité de la luminance, la couleur ou l’effet fantôme.  L’échantillon est placé sur le goniomètre. La mesure se fait  au niveau d’une cellule photoélectrique se déplaçant sur un rail vertical placé en face de l’échantillon à 6-7 mètres. Elle se fait également avec des appareils portatifs tels que luminancemètre ou spectroradiomètre

 

 

 

 

Banc de mesure des propriétés de réflexion de surfaces (BRDF)

 Le gonioréflectomètre BRDF est un goniomètre motorisé à 3 axes qui mesure les propriétés de réflexion de surfaces, notamment les matériaux de génie civil. Il permet de mesurer les variations spatiales du coefficient de luminance q en fonction des directions d’éclairage et d’observation du matériau. L’échantillon est placé sur un plateau rotatif β solidaire d’un bras d’observation α (au bout duquel se situe une cellule photoélectrique de mesure). Un faisceau lumineux est envoyé d’une source halogène fixe vers l’échantillon, par un jeu de miroirs présents sur un bras d’éclairage γ. Un diaphragme d’ouverture variable diaph placé devant la source permet de maintenir la surface éclairée constante (zone de mesure circulaire de diamètre 9.8cm) quand l’angle d’éclairage est rasant. Il est ainsi possible de mesurer q sur une demi-sphère au-dessus de l’échantillon.

 

 

 

Banc de mesure de la rétroréflexion

 

Le banc de rétroréflexion comprend un goniomètre motorisé à 4 axes de rotation qui permet de caractériser les performances rétroréfléchissantes d’un produit. Il peut s’agir de produits de signalisation (revêtements microbilles et microprismatiques utilisés en signalisation verticale, délinéateurs, plots rétroréfléchissants, etc.), de protection (gilet jaune), etc.
L’échantillon est placé sur le goniomètre qui peut glisser le long de rails sur deux bancs en marbre et qui est éclairé par une source située, selon la position du goniomètre, entre 6.63m et 17.73 m de celui-ci. La mesure se fait par une cellule photoélectrique qui peut se déplacer le long d’un rail vertical au dessus de la source et ainsi, reproduire des directions d’observation proches de la direction d’éclairage.

 

 

Banc de mesure colorimétrique

 Le banc de mesure colorimétrique permet de caractériser la couleur d’un échantillon, selon différents domaines de couleur définis par la CIE : (x, y,Y), (L*,a*,b*), (L*,u*,v*), etc.. L’échantillon est éclairé sous un angle de 45° par une source qui a les caractéristiques de l’illuminant D65 qui permet de reproduire la lumière de jour telle que définie par la CIE. Un spectroradiomètre placé à un angle d’observation de 0° par rapport à l’échantillon permet la mesure du spectre d’émission de l’échantillon éclairé par la source. La détermination de la couleur se déduit du spectre.

 

 

 

Salle d’expérimentations psychovisuelles

Le LEPSiS dispose d’une salle dédiée aux expérimentations psychovisuelles permettant de présenter des optotypes, des photographies, des vidéos ou des images de synthèse à des participants afin d’étudier en laboratoire la visibilité et la lisibilité dans différentes conditions de déplacement routier et urbain. La salle est équipée de divers dispositifs d’affichage étalonnés pour générer les stimuli visuels, d’un oculomètre déporté pour enregistrer la stratégie visuelle des participants et d’un visiotesteur pour caractériser leurs capacités visuelles. Les études et recherches menées avec ces équipements visent à valider des techniques de synthèse d’image et de restitution visuelle, à mettre au point des modèles de vision et de visibilité, et à évaluer les performances d’équipements de la route et du véhicule (signalisation, éclairage).

          

 Le second degré de liberté est un mouvement de rotation en lacet. Il vise à fournir les informations sensorielles utiles au contrôle directionnel du véhicule (typiquement pour la prise de virage). Le mouvement de rotation en lacet avec une telle ampleur (jusqu’à 300°) est une spécificité de ce simulateur. La grande majorité des simulateurs dynamiques, placés sur des hexapodes (plateformes de Gough-Stewart), ne permettent qu’un léger mouvement de lacet. Cette spécificité pourra donner lieu à des recherches originales.
 
Deux dispositifs d’affichage sont disponibles pour ce simulateur. Le premier, composé de cinq écrans avec projecteurs, est placé autour du simulateur. Cette solution offre un champ de vision horizontal de 225° et favorise ainsi l’immersion du conducteur. Le second dispositif se compose de trois écrans 4K (haute résolution) embarqués sur la plateforme et offre un champ de vision de 180°. Avec une résolution spatiale d’environ 1 minute d’arc par pixel, il se rapproche des capacités de discrimination de l’œil humain. Cette finesse permet d’afficher correctement les petits objets et les objets lointains. Les difficultés généralement rencontrées à cause de la résolution limitée des systèmes d’affichage sont donc en passe d’être dépassées.

 

 

 

Plate-forme de simulation de la supervision du trafic ferroviaire

La plate-forme de simulation de la supervision du trafic ferroviaire permet d'évaluer certaines composantes du système européen de surveillance du trafic ferroviaire européen (ERTMS). Elle est constituée de trois systèmes : un simulateur de conduite doté d'un pupitre auquel peut être associé à une restitution en 3D d'une ligne, un simulateur de trafic servant à la fois de poste central de commande du trafic ferroviaire et de gestionnaire des trains, et d'un banc de test permettant de connecter un système ERTMS à bord des trains afin d'en vérifier la conformité aux spécifications ERTMS ainsi qu'aux règles nationales d'exploitation.

 

 

Simulateurs de conduite pour l’analyse des comportements de conduite induits par des facteurs internes et externes aux conducteurs (alcool, médicaments, infrastructure, informations etc.) et analyse des interactions homme machine

 

Les simulateurs de conduite situés à Bron et à Salon-de-Provence permettent l'analyse des comportements du conducteur, induits par des facteurs internes (colère, tristesse...) ou externes (l'environnement), et l'étude des interactions entre le véhicule et le conducteur. Ils sont équipés d'une cabine à base fixe instrumentée à l’aide de capteurs installés sur les organes de commande. Le bus de communication (bus CAN) de la voiture est également utilisé pour traiter les informations du tableau de bord. L'image de la scène routière projetée à l'avant sur 5 écrans représente un champ visuel total de 200 degrés en horizontal et 40 degrés en vertical. Les simulateurs possèdent aussi un dispositif pour visionner la vue arrière via les rétroviseurs. Enfin, un son en quadriphonie est diffusé dans la cabine – bruits internes au véhicule (moteur, roulement, démarreur) et bruits externes spatialisés du trafic.
Retrouvez les détails de cet équipement sur le site web du laboratoire LEPSIS


 

 

Drone instrumenté pour la surveillance des ouvrages et de l'environnement

Le drone instrumenté pour la surveillance des ouvrages et de l'environnement se compose d'un mini-drone hélicoptère avec une station sol associée à un PC et à deux écrans permettant soit le pilotage du drone avec des commandes de hauts niveaux, soit son contrôle-commande en mode mission programmé. Ce drone est équipé d'une tourelle gyrostabilisée sur laquelle il est possible d'embarquer des équipements de vision tels que caméscope, appareil photo numérique, caméras infrarouges, etc. Pour les essais environnementaux sur la qualité des eaux, le drone peut embarquer, un système de prélèvement d'eau, et un système de sonde mesurant la conductivité, la pression, la température et la turbidité de l'eau. 

 

 

 

Véhicule d'essais et de référence en trajectographie

Le véhicule d'essais et de référence en trajectographie est un véhicule instrumenté dédié au transport intelligent (ITS). A ce titre, il permet l’acquisition et le re-jeu des signaux GNSS, inertiels, vidéo, numérique, etc., à des fins de recherche scientifique, d’expertise et de démonstration en géolocalisation. Il est équipé par défaut d’un système de mesure de référence des trajectoires qui permet de mesurer l’erreur commise par les systèmes étudiés et de qualifier les algorithmes innovants développés par l'Ifsttar. Les trajectoires de référence produites ont une précision moyenne meilleure que le décimètre, même dans des conditions difficiles comme les centres-villes et les tunnels.
ULISS,  PERSY géolocalisation des piétons

 

 

Camionnette laboratoire pour la réalisation d’essais in situ en télécoms, perception et localisation

 
La camionnette laboratoire dédiée à la réalisation d'essais in situ en télécommunication, perception et localisation est instrumentée pour les mesures en mobilité de la transmission de signaux. Elle permet de conduire des essais en situation réelle pour tester le bon fonctionnement de chaînes de transmission simulée en laboratoire. Elle est dotée de différents capteurs (vitesse, angle volant) et d'équipements (antennes pour l'émission, antenne GPS, générateurs et récepteurs de signaux, amplificateurs, etc.).  Elle comporte 5 places assises dont deux à l'arrière permettant de suivre les expérimentations sur la paillasse embarquée. L'autonomie à pleine charge varie autour de 8 heures suivant les équipements.