Les situations dégradées d'éclairage et certaines conditions météorologiques sont deux problèmes impactant la sécurité routière. La détection et la caractérisation éventuelle de celles-ci, à l'aide d'une caméra embarquée à bord des véhicules, constitueraient un élément clé permettant d'assister le conducteur. En effet, la visibilité de ce dernier peut être largement réduite, d'une part à cause des conditions météorologiques et, d'autre part, à cause des situations d'éclairages qui, dans certains cas, peuvent éblouir le conducteur.Cependant, la visibilité n'est pas le seul risque pour l'automobiliste, l'état de la route joue également un rôle important dans la sécurité du conducteur. En effet, une chaussée mouillée peut perturber les conditions de circulation des automobilistes. Elle peut engendrer des pertes d'adhérence et, ainsi, elle peut nuire directement à la sécurité des personnes présentes sur la scène routière. Associée à des conditions d'éclairage défavorables, la chaussée mouillée peut occasionner des risques d'éblouissement du conducteur. C'est pourquoi la détection de chaussées mouillées présente un intérêt certains permettant de favoriser les conditions de circulations des automobilistes. La chaussée mouillée réémet plus de lumière qu'une chaussée sèche de part ses propriétés optiques qui sont modifiées par la pellicule d'eau à sa surface. Afin d'identifier l'état réel de la chaussée (sèche, mouillée), nous étudions la quantité de lumière reçue par une caméra embarquée dans un véhicule. Cette étude se fait par le biais d'un modèle physique de réflexion de la lumière ou modèle de la BRDF. Ce modèle est alimenté par un modèle d'illumination du ciel et nous donne la valeur de luminance de la route pour une direction d'observation donnée. La différenciation chaussée sèche/ chaussée mouillée se fera en analysant les valeurs de luminance obtenues.Dans un premier temps, nous avons généré des images de synthèses de routes sècheset mouillées en s'appuyant sur un modèle de BRDF différent. Dans un second temps, les modèles présentés précédemment sont utilisés sur des images réelles afin de répondre à notre problématique à savoir l'identification de l'état réel de la chaussée.Les résultats obtenus pourront être utilisé, d'une part, par d'autres systèmes d'aide à la conduite, pour proposer une vitesse et une trajectoire adéquate au véhicule améliorant ainsi la sécurité du conducteur. Et d'autre part, ces résultats permettront de fiabiliser les aides à la conduite qui s'appuient sur les images issues de caméras. / Adverse lighting conditions and meteorological conditions are two critical issues for the road safety as they are subjected to jeopardize the driver perception of the environment. Thus, their detection and characterization with a vehicle embedded camera will be a key element to assist the driver. However, visibility is not the only risk for the driver, the road's state plays also a major role in driver's safety. Indeed, a wet road may cause on the one hand losses of grip and thus harming user's safety on road scene. On the other hand, it increases the risk of glaring in case of adverse lighting conditions. It's why wet road detection is very useful to improve motorist driving conditions. A wet road reflects more light than the dry one due to its optical properties which are modified by the presence of water film on its surface. In order to identify the actual road's state (dry or wet), we study the light quantity observed by a vehicle embedded camera. This study is based on bidirectional reflectance distribution function (BRDF) model. The BRDF model is combined with a sky model to give the road's luminance value for a given direction. The wet/dry road differentiation is based on the analyze of luminance values.The first step consists in implementing each model in order to generate synthetic images of dry and wet roads.In the second step these models are carried out on real road scene images acquired by an embedded camera in order to identify the actual road's state. The results can be used by others driver assistance systems, on the one hand, in order to suggest an appropriate speed limit and trajectory for the vehicle, thus improving driver's safety, on the other hand, in order to improve ADAS's reliability based on camera.

Des études fondées sur l’expérimentation et le retour d’expérience ont montré que les techniques alternatives en assainissement pluvial pouvaient constituer de bons systèmes de dépollution selon leur fonction et leurs caractéristiques.La capacité de dépollution de ces techniques peut entraîner cependant des conséquences susceptibles de menacer la durabilité de la structure. Afin de garantir leur durée de vie et de maintenir leur capacité de stockage et de dépollution, un dispositif de prétraitement par filtration des eaux pluviales a été développé. Il repose sur des principes de simplicité de mise en œuvre et d’entretien, et consiste en une bouche d’injection dérivée d’un modèle commercial de bouche d’égout à décantation équipée d’un filtre amovible.L’objectif de cette thèse est d’étudier en détail le fonctionnement du dispositif et de quantifier son efficacité en termes de dépollution des eaux pluviales ainsi que sa capacité hydraulique. Elle consiste en des expérimentations en laboratoire sur maquette, des expérimentations in situ, et de la modélisation numérique. En expérimentation sur maquette, nous avons testé premièrement le dispositif placé en amont d’une chaussée réservoir en simulant des séries d’événements pluviaux et des pollutions en MES. Les résultats ont montré une efficacité de coupure du filtre de l'ordre de 15 à 20 % pour la granulométrie étudiée (inférieure à 200 µm). Nous avons ensuite étudié le dispositif avec différents types de filtres vis à vis des MES et de l’huile de Colza en simulation d’un hydrocarbure.En expérimentation in situ, nous avons étudié le rendement de la bouche d’injection munie d’un filtre ADOPTA en conditions réelles sur trois sites expérimentaux, qui différent selon leur trafic, en établissant des bilans de pollution  « DCO, MES, HCT, Plomb, Zinc, Cuivre et Cadmium » en amont et en aval du dispositif. Les résultats ont montré un bon fonctionnement hydraulique du dispositif et un abaissement de la charge polluante en matières en suspension lors des pluies de faible intensité. Pour la modélisation numérique, nous avons utilisé un code de calcul commercial pour simuler l’écoulement et le transport solide dans la bouche d’injection sans filtre. / Studies based on experimentation have shown that Best Management Practices (BMP) (alternative techniques) in urban storm drainage represent an efficient way to retain pollution according to their functions and characteristics. But the pollution retention capacity of these techniques (BMP) could cause harmful consequences for the structure. To ensure the durability of these techniques and keep their storage capacity and pollution retention capacity, a device for filtration of storm water was developed called “injection inlet”. This device is simple for implementation and maintenance; it is a commercial developed model of a catch pit equipped with a removable filterThe aims of this work are to study the pollution retention capacity of this device with its hydraulic capacity. The work is based on experimental study in laboratory and in site, in addition with numerical modelling.For the first experimental study, we work on a model in laboratory where the device is placed in the upstream of the reservoir structure. We simulate the storms and the Total Suspended Solids (TSS) injection. The results shown that the filter has a capacity to remove pollution between 15 and 20% for the particles whose size is smaller than 200 µm, and then we tested retention capacity of several types of filters towards TSS and hydrocarbons, and their hydraulic capacity.In three different sites presenting different traffic conditions, we studied the performance of the device (injection inlet or catch pit) with the filter ADOPTA in real conditions, by measurement of « COD, TSS, THC, Pb, Zn, Cd and Cu» in upstream and downstream of the device, The results have shown a good hydraulic capacity and a decrease of the pollution load of suspended solids with small rains. For numerical modeling, we used commercial software to simulate the flows and the sediment transport in device without filter.

Le secteur des transports représente 50% de la consommation mondiale en produits pétroliers. Une part significative de l'énergie est dissipée par le fonctionnement de la suspension et par la déformation du pneu. La texture de surface de chaussée et son interaction avec le pneu jouent un rôle certain dans cette dissipation d'énergie. Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la modélisation du contact entre un pneu et une chaussée en conditions de roulement dans le but d'évaluer la résistance au roulement. Le choc d'une sphère sur un demi-espace viscoélastique est d'abord étudié. Ensuite, le contact viscoélastique d'un objet roulant sur une surface lisse est modélisé avec une suspension attachant l'objet roulant à une masse qu'il supporte. Enfin, une méthode multipoint linéarisée est proposée pour l'étude du roulement sur une surface rugueuse sans suspension dans un premier temps, et avec suspension dans un second temps. La condition de roulement est introduite. Les surfaces rugueuses sont soit des surfaces composées d'aspérités sphériques, soit des surfaces de chaussées réelles. Les résultats numériques font apparaître une dissymétrie dans la distribution de pression de contact dans la direction du roulement. La force de résistance au roulement, définie comme le couple par rapport à l'axe de l'essieu divisé par le rayon de la roue, est calculée à partir de la distribution de pression. L'influence de différents paramètres sur cette force tels que la vitesse de roulement, la taille des aspérités ainsi que la raideur de la suspension est analysée / The transport accounts for about 50 percent of the fuel consumption. A significant proportion of energy is lost by the suspension and the deformation of the tyre. One of the important factors in the energy loss is the texture of the road and its interaction with the tyre. The present work deals with the numerical modelling of the contact between a tyre and a road in rolling conditions in order to evaluate the rolling resistance. First, the collision of a sphere and a viscoelastic halfspace is studied. Then the viscoelastic contact of a body rolling on an smooth surface is investigated with a suspension between a mass and the rolling body. Finally a linearised multipoint method is proposed for the study of the rolling contact on a rough surface first without suspension and then with a suspension. The rolling condition is introduced in the model. The rough surfaces are surfaces composed of spherical asperities or real road surfaces. Numerical results reveal an asymmetry in the distribution of the contact pressure in the rolling direction. The rolling resistance force, classically defined as the momentum opposing the rolling divided by the radius of the tyre, is calculated using the distribution of the contact pressure. The effects of different parameters on the rolling resistance force such as the rolling speed, the size of the asperities and the stiffness of the suspension are analysed

Dans un contact pneu/chaussée, le bruit de roulement résulte de l’interaction mécanique entre les aspérités de la chaussée et les pains de la bande de roulement. À l’issue de cette interaction, des forces compressives apparaissent pour repousser les deux corps en contact. Ces forces conduisent à la vibration du pneumatique. Ces vibrations sont à l’origine du bruit rayonné. Le travail de cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’évaluation du bruit de roulement. L’objectif est double. Premièrement, il s’agit de comprendre les mécanismes à l’œuvre dans un processus de roulement de deux surfaces rugueuses qui engendrent une vibration puis du bruit. Deuxièmement, on cherche à mettre en évidence l’influence des aspérités de la chaussée sur les forces dynamiques interfaciales et sur le bruit généré. Dans ce contexte, on propose un nouveau modèle 3D de contact dynamique basé sur la décomposition modale de la réponse du pneumatique. Cette nouvelle approche permet de réduire considérablement le temps CPU. Le pneumatique est modélisé par une plaque orthotrope sur fondation élastique. Le problème de contact est résolu par la méthode de pénalité. On a validé ce modèle analytiquement. Cet outil permet de prédire finement ce qui se passe dans la zone de contact. Nous pouvons prédire les forces de contact et les vitesses vibratoires. En outre, il permet de déterminer l’aire de contact et les cartes de pression. À l’échelle locale, les caractéristiques d’un choc sont connues. On est capable de déterminer la force maximale du choc, à partir de l’évolution temporelle de la force de contact, et sa durée mais aussi le pourcentage de temps du choc. / In a tire road contact, the rolling noise results from the mechanical interaction between the asperities of the roadway and the tread pattern. Following this interaction, compressive forces appear to push the two bodies in contact. These forces lead to the vibration of the tyre. These vibrations are the origin of the radiated noise. The work of this thesis falls within the evaluation of rolling noise. The objective is twofold. First, we seek to understanding the mechanisms involved in a rolling process of two rough surfaces that generate vibration and then noise. Second, we aim to show the influence of the road asperities on the interfacial dynamic forces and on the noise generated. In this context, we propose a new 3D model of the dynamic contact based on a modal decomposition of the tyre response. This new approach significantly reduces CPU time. The tyre is modeled by an orthotropic plate on a elastic foundation. The contact problem is solved by the penalty method. This model was validated analytically. This tool allows us to finely predict what happens in the contact area. We can predict contact forces and vibratory velocities. Moreover, it makes it possible to determine the contact area and the pressure maps. At the local scale, the characteristics of a shock are known. We are able not only to determine the maximum force of impact, using time evolution of the contact force, and its duration but also the percentage of shock time.

La thèse vise à prédire l’adhérence des chaussées contaminées par des particules fines. Ces particules se déposent sur la chaussée pendant les périodes sèches et agissent, seules ou se mélangeant avec l’eau de pluie, comme un lubrifiant à l’interface pneu/chaussée. La démarche de recherche est basée sur l’approche du troisième corps en distinguant les phases de dépôt et de lessivage des particules par la pluie. Les particules sont caractérisées par leur distribution granulométrique et leurs compositions chimique et minéralogique. L’étude est menée à trois échelles : globale, par des mesures de frottement et de masses du troisième corps (particules pendant le dépôt et le mélange eau/particules pendant le lessivage) ; dans l’aire de contact par des analyses de flux du troisième corps ;et au niveau des particules par des observations au MEB. Les flux de particules pendant la phase de dépôt sont identifiés par des visualisations avec une caméra rapide. L’interaction entre les particules et la texture de la chaussée est mise en évidence par des observations microscopiques. La modélisation des flux permet d’estimer le taux de recouvrement d’une surface qui, à son tour, est utilisé comme un facteur de pondération pour calculer le coefficient de frottement pendant la phase de dépôt. En présence d’eau, la fraction volumique des particules est utilisée pour estimer la viscosité du mélange. Le coefficient de frottement pendant la phase de lessivage dépend de cette viscosité et du taux de recouvrement de la surface. Les résultats sont discutés en termes d’influence des caractéristiques des particules(concentration, taille) et de la texture de la chaussée. / The thesis aims to predict the skid resistance of road surfaces contaminated by fine particles. These particles are deposited on the road during dry periods and act, alone or mixing with rainwater, as a lubricant at the tire / road interface. The research methodology is based on the third body approach by distinguishing the phases of deposit and washing of particles by rain. Particles are characterized by their size distribution and their chemical and mineralogical compositions. The study is conducted at three scales: global, by measurements of friction and third body masses (particles during the deposit phase and the water / particles mixture during the washing phase); in the contact area by analyses of third body flows; and at the particle level by SEM observations. Particle flows during the deposit phase are identified by visualizations with a high-speed camera. The interaction between the particles and the road surface texture is highlited by microscopic observations. Flow modeling is used to estimate the coverage rate of a surface that, in turn, is used as a weighting factor to calculate the coefficient of friction during the deposit phase. In the presence of water, the volume fraction of the particles is used to estimate the viscosity of the mixture. The coefficient of friction during the washing phase depends on this viscosity and the coverage rate of the surface. Results are discussed in terms of the influence of particle characteristics (concentration,size) and road surface texture.

La thèse qui fait l'objet de ce mémoire s'est déroulée dans le cadre de la collaboration entre le laboratoire et un groupe industriel. Elle traite de deux thèmes reliés par la problématique de l'utilisation de matéiaux cellulaires métalliques dans la construction. Les matériaux alvéolaires sont très appréciés pour leur propriété d'absorption d'énergie, qui est principalement caractérisée par leur domaine de résistance. Nous proposons un modèle analytique rigoureux, basé sur des techniques d'homogénéisation, permettant de prédire ce domaine de résistance pour une géométrie quelconque de structures cellulaires périodiques. Après validation, nous utilisons ce modèle pour étudier l'influence de défauts d'uniformité et de symétrie de distribution de la matière le long des parois des cellules. Ces travaux menés sur des cellules bidimensionnelles et tridimensionnelles conduisent à conclure que la non-uniformité modifie considérablement la taille et la forme du domaine de résistance, mais que la non-symétrie a une incidence plus faible. La fissuration réflective est une dégradation caractéristique des chaussées semi-rigides. Elle est due à la propagation jusqu'à la surface des fissures de retrait des assises traitées aux liants hydrauliques. Parmi les différents procédés existants pour retarder cet endommagement, nous nous intéressons aux solutions de type interfaces, souples ou rigides, insérées entre les assises et la couche de roulement. Lorsqu'elles sont rigides, elles se présentent sous forme de grilles et permettent de renforcer la couche supérieure puis de ponter les fissures. Nous avons mis en évidence qu'il était nécessaire de développer un essai à une échelle intermédiaire par rapport aux tests existants. Nous avons conçu cet essai en se basant sur la reproduction dans l'éprouvette, de variations de fonctions particulières calculées dans une chaussée.

Les modèles simplifiés usuels de dimensionnement des chaussées ne permettent pas de modéliser des chaussées fissurées et une modélisation par éléments finis 3D peut s'avérer très lourde. Dans l'objectif de construire un outil rapide et efficace de diagnostic et d'entretien des chaussées dégradées par le trafic, un modèle simplifié est proposé. Ce modèle repose sur un modèle simplifié adapté aux problèmes de flexion, le modèle multiparticulaire des matériaux multicouches (M4) à 5n équations (n: nombre total de couches) et le modèle élastique de Boussinesq pour le massif de sol. Programmé sous Matlab, dans le cas de bicouches de chaussées fissurées verticalement, ce modèle donne très rapidement d'excellents résultats par comparaison avec des calculs éléments finis 3D. Les cas de chargement de retrait thermique et de gradient thermique sont intégrés dans la modélisation et validés. Pour accélérer encore plus l'obtention des solutions dans le cadre de calculs multi- cycles, une méthode d'extrapolation des résultats du 2D pour estimer le 3D est exposée.

Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la réduction du bruit du traffic routier. Le contact pneumatique/chaussée représente la principale source de ce phénomène dès la vitesse de 50 km/h. Dans ce contexte, une nouvelle démarche de modélisation du comportement dynamique d'un pneumatique roulant sur une chaussée rigide est développée. Au niveau du pneumatique, un modèle périodique est adopté pour calculer les fonctions de Green du pneumatique dans la zone de contact. Ce modèle permet de réduire considérablement le temps de calcul et de modéliser le pneumatique dans une large bande de fréquence. Le modèle est validé en le comparant avec un modèle d'éléments finis classique réalisé sous le logiciel Abaqus. Habituellement, la réponse temporelle du pneumatique peut être calculée par une convolution des fonctions de Green et des forces de contact. Cette technique est très coûteuse en terme de temps de calcul. Nous avons adopté une nouvelle démarche. L'idée consiste à décomposer les fonctions de Green dans une base modale. Les paramètres modaux sont ensuite utilisés pour construire une convolution plus rapide. La convolution modale est adaptée au problème de contact par l'addition d'une condition de contact cinématique. Le modèle de contact est comparé à la méthode de pénalité dans le cas d'un exemple académique. Il présente l'avantage de sa stabilité et de sa facilité de mise en oeuvre. Dans la dernière partie de ce travail, le modèle de contact est appliqué au cas d'un pneumatique roulant sur différents types de chaussée. Le contenu spectral des forces de contact est étudié en fonction de la vitesse de déplacement et la rugosité des chaussées. Afin de construire le modèle de contact d'un pneumatique réel sur une chaussée réelle, plusieurs exemples à complexité croissante sont traités. Le modèle d'anneau circulaire sous fondation élastique est largement étudié dans cette thèse. Une étude détaillée du modèle est réalisée dans les cas analytique et numérique

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire Mécanique et Modélisation des Matériaux et Structures du Génie Civil (3MsGC) de l'Université de Limoges, et Eurovia, une société du groupe VINCI. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à une meilleure connaissance du comportement mécanique des couches d'accrochages mises en oeuvre à l'interface de deux couches d'enrobés bitumineux. Afin de caractériser ce comportement, un large travail expérimental a été réalisé. Les résultats de cette campagne d'essais ont permis d'alimenter le modèle éléments finis développé dans le but de prédire la durabilité du collage à l'interface des couches de chaussée. Ce modèle permet également d'étudier l'effet de la modélisation ou non du comportement de l'interface sur le dimensionnement de la chaussée. Afin de mener à bien la campagne expérimentale de ce travail, un prototype de dispositif d'essai a été conçu et réalisé. Au moyen d'une presse servohydraulique mono-axe, le dispositif permet d'appliquer une sollicitation de double cisaillement aux interfaces d'une éprouvette symétrique constituée de trois couches d'enrobés bitumineux. Ainsi, des essais monotones, oligocycliques et de fatigue ont été réalisés à 10 et à 20°C sur une interface BBTM/BBSG, comportant ou non une couche d'accrochage à base de bitume pur. Les essais oligocycliques et de fatigue, réalisés en mode de contrôle de force, ont permis d'obtenir des résultats très satisfaisants, et très peu dispersés. Trois critères de rupture d'interface ont été analysés. Les résultats obtenus montrent que l'absence de couche d'accrochage réduit considérablement la performance à la fatigue du collage à l'interface. Les résultats d'essais ont également permis de proposer une méthode qui permet de prédire la loi de fatigue du collage à partir des résultats d'essais monotones de cisaillement. Cette campagne d'essais de cisaillement est complétée par une série d'essais monotones de torsion. Outre la caractérisation du comportement mécanique des couches d'accrochage, les résultats ont permis de déterminer les conditions expérimentales dans lesquelles les essais en laboratoire de cisaillement et de torsion sont corrélables. L'essai monotone de torsion présente l'avantage d'être réalisable sur chantier. Une dernière partie de ce travail est consacrée à l'analyse de l'influence, d'une part, du comportement mécanique du collage à l'interface lors du dimensionnement de la structure de chaussée, et d'autre part, des sollicitations tangentielles répétées sur la tenue à la fatigue du collage à l'interface. Deux modèles éléments finis (2D et 3D) sont développés pour étudier la réponse mécanique de la structure sollicitée par l'essieu standard français. Les résultats obtenus montrent que sur certaines sections de chaussée, la prise en compte des sollicitations tangentielles conduit à considérer la fatigue des interfaces comme prédominante lors du dimensionnement.

Le traitement des sols aux liants hydrauliques (chaux, ciment...) est un procédé de plus en plus pratiqué par les entreprises du BTP en technique routière. Il améliore les propriétés géotechniques et mécaniques des sols dits " médiocres " in situ. Les guides techniques " Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques " (SETRA-LCPC, 2000 et 2007) présentent les méthodologies d'études géotechniques en laboratoire et in situ afin d'atteindre les performances requises. Cependant, l'analyse du retour d'expérience montre un certain nombre de perturbations du traitement. La présente thèse s'intéresse à : - la caractérisation physico-mécanique et physico-chimique de 3 sols types de la région Basse-Normandie avant et après un traitement mixte ; - la détermination de seuils de perturbations de la solidification dues à la présence des anions Cl-, SO42-, NO3-, PO43-dans le sol. Les concentrations seuil sont recherchées tant du point de vue des performances mécaniques que de la stabilité structurelle. A l'échelle microscopique, les perturbations sont étudiées à l'aide des analyses physico-chimiques et microstructurales des sols dopés. Il apparaît que les 4 anions présentent un potentiel de perturbation de la solidification dont l'expression diffère selon le sol, le traitement considéré, la forme chimique de l'anion, sa concentration, les conditions de cure et le type de sollicitation. Si l'introduction dans le sol d'un anion unique ne remet pas en cause une réutilisation du sol traité en techniques routières, les simulations d'interactions des anions révèlent des cas d'inaptitude fortement préjudiciables, dont le contrôle doit être poursuivi.