Journée technique
Méthodologie, métrologie et innovation en éclairage extérieurNantes – 29 janvier 2015
Outil COLUROUTE
Mesure des propriétés de réflexion des matériaux
Valérie MuzetCerema - DTerEst - LR Strasbourg
Méthodologie, métrologie et innovation en éclairage extérieurNantes – 29 janvier 2015
Sommaire
● Introduction et contexte :
la photométrie des revêtements
● Présentation de Coluroute
● Evaluation des performances
● Conclusions
COLUROUTECOefficient de LUminance des ROUTEs
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Photométrie des revêtements
• Les caractéristiques photométriques des revêtements dépendent :
– de l’éclairement reçu
– du type de revêtement et de sa mise en œuvre
– de ses constituants (granulat, liant)
– de son état de surface (usure, pollution, humidité)
Angle d’observation
= 1°
Angle de visée
Angle d’incidence
Zone observée
Mesure selon un angle d’observation
de 1° (spécification C.I.E.)
conducteur de VL qui regarde
à 100m
Coefficient de luminance réduit r(,)
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• Propriété de réflexion du revêtement
– Coefficient de luminance réduit (400 combinaisons de et )
– Coefficient de clarté Q0
– Coefficient de spécularité (brillance) S1
S1 définissant la classe du revêtement
0
0
0
q.d
Qo
r(0,0)
r(0,2)S1
Photométrie des revêtements
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• Les 4 classes de revêtements types
Q0 = 0,10
S1= 0,25
Q0 = 0,07
S1= 0,58
Q0 = 0,07
S1= 1,11
Q0 = 0,08
S1= 1,35
Classe Condition sur S1 Caractéristique
R1 S1< 0,42 diffusant
R2 0,42 ≤ S1 < 0,85 peu spéculaire
R3 0,85 ≤ S1 < 1,35 moyennement spéculaire
R4 1,35 ≤ S1 très spéculaire
Photométrie des revêtements
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Constat
– Calculs d’éclairages fait à partir de 4 tables types
– Peu représentatives des revêtements actuels
E. Dumont, J-L Paumier, Are standard tables R still representative of the properties of road surfaces in France ?, CIE, July 4-11 2007
Photométrie des revêtements
=> Pour optimiser l’éclairage : Nécessité de mesurer
les caractéristiques photométriques des
revêtements
• Contrôle destructif : Prélèvements « ponctuels » puis
mesures en laboratoire
• Nécessité de développer un appareil mobile
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Zone de mesure
Sources
d’éclairage
Détection de lumière
Réfléchie : angle : 1°
Electronique
de controle
COLUROUTE : un appareil mobileCOefficient de LUminance des ROUTEs
Breveté, Trophée de l ’innovation en 2002, Modernisé en 2007
Nouvelle génération en cours de construction
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• Transportable sur site => évite les carottages
• Suit les recommandations de la CIE
• Un nombre réduit d’angles d’éclairage
• Reconstruction de la table complète
• Calcul de Q0 et S1
• Plus de points de mesures
permet de caractériser l’hétérogénéité de revêtements
plus représentatif
COLUROUTE : un appareil mobileCOefficient de LUminance des ROUTEs
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Présentation de COLUROUTE
Exemple de Solide Photométrique avec le positionnement des sources de Coluroute en vert
0
50
100
150
200
250
300
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300
0°2°
5°10°
30°
25°
20°
15°
60°
45°40°
35°
75°
150°
0°
14°
45°
60°
63°
72°
74°
76°
79°
85°
90°120°180°
27°
37°
51°
68°
81°
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
14
15
16
18
19
20
22
23
25
26
27
Sources de Coluroute
56°
2421 17 13 9
104 r sin cos
104 r cos
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Lentilles
Fibre optique
LentillesDiaphragme
elliptique
Radiateur
+ LED
– Eclairage piloté par ordinateur
• Modulé
• Allumage successif des sources
Présentation de COLUROUTE
• Principe des sources d’éclairage
– Eclairage parallèle de 5cm de diamètre
– Utilisation de LED blanches haute puissance
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• Réception du signal réfléchi
– Focalisé et transmis par fibre optique à un photomultiplicateur (PM)
– Détection synchrone
– Transmission à l’ordinateur
Présentation de COLUROUTE
Capot
Lentille convergente Faisceau
parallèle = 1°
Diaphragme
Fibre optique
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• Calibration => d’une mesure de tension à « r »
– Réalisée sur site avant les mesures
– Sur des surfaces de références mesurées avec un goniophotomètre
– Calcul d’une régression linéaire pour chaque source
• Mesure
– Moyenne de 5 acquisitions -> environ 100cm²
Source 3 y = 342 x + 19
R2 = 0.9848
0
400
800
1200
1600
0 1 2 3 4 5
Voltage (Coluroute)
r (g
on
iop
ho
tom
ete
r)
Présentation de COLUROUTE
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• Reconstruction de toute la table « r »
– Utilisation de fonctions paramétriques : interpolation et extrapolation
– Modélisation suite à une étude expérimentale :
• Echantillon test de 77 tables « r » représentatives mesurées avec le goniophotomètre du LR de Clermont-Ferrand
• Extraction des 27 points de contrôles
• Objectif : compléter la table
– En gardant les points de contrôle
– Justesse pour Q0 et S1
– Forme réaliste de l’indicatrice de réflexion
Présentation de COLUROUTE
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Reconstruction de la table « r » complète
Forme de l’indicatrice de réflexion sur les tables R types
Présentation de COLUROUTE
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Performances de Coluroute
Mesures du Goniophotomètre Mesures Coluroute
Revêtement classique Revêtement neuf (brillant)
Validé par rapport à un goniophotomètre
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Performances de Coluroute
Sur site : caractérisation de l’hétérogénéité
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Conclusions
Coluroute : un goniophotomètre transportable
sur site
Modélisation pour reconstruire la table « r » complète
Suit les spécifications de la CIE
Validé par comparaison avec un goniophotomètre en
laboratoire et sur site
Validé par des calculs d’éclairage
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Objectifs de COLUROUTE
• Mesure in situ des caractéristiques photométriques des revêtements perçues par un conducteur
– Clarté
– Brillance ou spécularité
• Afin de
– Dimensionner un éclairage (tunnel, urbain …)
– Contrôler la conformité à un cahier des charges
– Caractérisation de revêtements innovants
– Homogénéité, suivi dans le temps, comparaison de produits
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Perspectives
• Industrialisation du prototype Coluroute pour permettre une commercialisation et un plus grand déploiement
• Perspectives de recherche
– Modifications pour permettre l’utilisation
d’autres angles d’observation
• Utilisation urbaine (VL, piéton, …)
• Observation zénithale (pollution lumineuse)
– Utilisation pour la mesure du coefficient de clarté défini par le CETU
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Merci
● Valérie Muzet : Cerema / Dter Est / LR de Strasbourg
● Pour en savoir plus
- Note d’information 92 du SETRA, mars 1997.
- « Performance lumineuse des installations d’éclairage public. Quels matériels de mesure dans le cadre de la nouvelle norme européenne ? », RGRA n°869, septembre 2008.
- Lien vers film Coluroute de Lumiroute
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