Many older bridges and tunnels were constructed using standards by now many decades out-of-date, at a time when trucks and other large vehicles were smaller. A bridge or tunnel strike is an incidence in which a vehicle, typically a lorry (truck) or double-decker bus, tries to pass under a bridge or tunnel that is lower than its height, subsequently colliding with the structure. These strikes lead to an increased cost of bridge repairs, clogged up roadways and increased potential for catastrophic events: hazardous spillage and/or total collapse. Today, Network Rail reports on average a strike every 4.5 hours. There are a number of reasons why strikes occur, and why drivers of heavy goods vehicles sometimes fail to recognise the warning signs, consequently striking the bridge or tunnel. At first glance, it may seem like the problem is a fairly easy one to solve; however, no matter how well planned the road system, human error is an ever-present risk. The research proposes to address the problem of bridge and tunnel strike prevention and management. The intent of the research is to develop an affordable, reliable and robust early warning over-height detection system bridge-owners can implement at locations with high strike occurrences. The research aims to test and validate a novel vision-based system using a single camera to accurately detect over-height vehicles using a set of optimised parameters. The system uses a camera installed at the offending height, which acts as an “over-height plane” formed by the averages of the maximum allowable heights across all lanes in a given traffic direction. Any vehicle exceeding this plane is analysed within a region of interest using a trigger-based approach for accurate detection and driver warning. If the vehicle is deemed to be over-height, a warning is issued to the driver. As a result, prolonging life expectancy of structures while decreasing the cost of repairs, maintenance and inspections.

La compréhension de l'irradiation à l'échelle du nanomètre dans les systèmes biomoléculaires nécessite l'observation de caractéristiques nouvelles auxquelles les développements techniques actuels nous permettent d'accéder. Ce travail se situe au coeur de la construction du nouveau dispositif DIAM Dispositif d’Irradiation d’Agrégats de Molécules biologiques développé à l’Institut de Physique Nucléaire de Lyon. Le développement d’une source d’agrégats associée à un spectromètre de masse à double focalisation a permis l’obtention des premiers faisceaux d’agrégats moléculaires protonés sélectionnés en masse. De plus, un système de détection innovant a été développé et validé dans des expériences de dissociations d’agrégats d’eau protonés par collision sur un gaz. Les résultats obtenus contribuent à la connaissance de la stabilité et de la structure des petits agrégats d’eau protonés et des agrégats mixtes d’eau et de pyridine protonés / Nanoscale characterization of irradiation in biomolecular systems requires observation of novel features which are now achievable with the recent technical progress. This work is a central part in the development of DIAM which is a new experimental set-up devoted to irradiation of biomolecular clusters at the Institut de Physique Nucléaire de Lyon. The development of the cluster source and of a double focusing mass spectrometer leads to the production of intense beams of mass selected protonated molecular clusters. Combined with this mass selected cluster beams an innovative detection technique is demonstrated in collision induced dissociation experiments. The results contribute to the knowledge of the stability and the structure of the small protonated water clusters and mixed clusters of water and pyridine

Les processus de transfert de charge sont très importants dans de nombreux domaines de la physique et de la chimie. Ils interviennent en particulier dans la conception ds plasmas astrophysiques ainsi que des plasmas de fusion. Les particules secondaires, électrons lents ou ions, générés le long du trajet des radiations jouent également un rôle crucial dans l’action des radaitions sur le milieu biologique, en relation en particulier avec les traitements du cancer. Il est donc fondamental d’avoir une connaissance approfondie des mécanismes mis en jeu dans ce type de processus, à l’échelle moléculaire. Pour cela, nous avons étudié dans cette thèse deux systèmes voisins, la collision des ions C2+ avec les molécules HF et HCI afin d’ananllyser en détail le mécanisme de transfert de charge dans ces deux réactions en d’en déduire des éléments permettant d’avoir une vue plus générals de ce type de processus. Nous nous sommes en particulier intéressés à l’anisotropie de la réaction de transfert de charge ainsi qu’aux effets dus à la vibration de la molécule diatomique cible lors de la collision. Une étude comparée des ces deux système a montré un mécanisme différent dans chaque cas liés aux interactions non-adiabatiques mises en jeu / Collisiosns of slow multiply charged ions with molecular species have been widely investigated in the past few years. Imortant experimental and theoretical effort has been focused on reactions with simple targets. Consideration of more complex molecular targets are now of increasing interest, in particular with regardto possible direect or indirect processes occuring in the irradiation of the biological medium.. In these reactions generally at relativity low energies, different processes have to be considered: exitation and fragmentation on the molecule, ionization of the gaseous target, and also possible charge transfer from the multicharged ion toward the biomolecule..Charge transfer can be investigated theoretically in the framework of the molecular representation of the collision. Such studies provides important information on the mecanism as well as on the electronic structure of the projectile and target during the reaction. The charge-transfer process in collisions on C2+ ions with hydrogen halide molecule (HF, HCI) has been studied by means of ab initio quantum chemistry molecular methods followed by semiclassical dynamical treatment in the keV collision energy range. The mechanism has been investigated in detail in each reaction, in connection with nonadiabatic interactions around avoided crodssings between states involved in the process.

La collision entre les plis vocaux lors de la phonation, phénomène physiologique essentiel pour la synchronisation de la vibration des plis, est également une composante du phonotraumatisme. Le rôle du phonotraumatisme dans la physiopathologie des dysphonies est communément admis mais sa nature reste mal définie et sa quantification difficile. Ce travail propose d’aborder cette question au moyen d’approches in vivo sur des sujets sains et ex vivo sur des larynx humains excisés. L’objet de ce travail est l’étude du comportement laryngé lorsque le larynx est soumis à des conditions de pression sous-glottique extrêmement élevées. In vivo, l’étude de la voix criée reposait sur la mesure constante de la pression sous-glottique. Ex vivo, cette dernière était manipulée en dehors de toute modification des autres paramètres de contrôle. Le volet ex vivo a nécessité un développement méthodologique (modernisation et adaptation au larynx humain) du banc expérimental utilisé pour des larynx animaux. Les résultats ont montré l’existence chez les locuteurs sains d’un « plafonnement » dans l’intensité vocale et le signal électroglottographique pour les très hauts niveaux de pression sous-glottique. Les études sur larynx humains excisés mesuraient la force de collision entre les plis vocaux sous l’effet de la pression sous-glottique et ont mis en évidence l’existence, ici aussi, d’un « plafonnement » de cette force lorsque la pression sous-glottique est très élevée. Les observations rapportées par ce travail ont un intérêt clinique important même si les phénomènes physiques sous-jacents restent à préciser. / The collision between the vocal folds during phonation is a physiological phenomenon with a powerful role in the synchronization of their vibration. This collision is also a component of the phonotrauma. The role of phonotrauma in the pathophysiology of dysphonia is commonly accepted but its nature still unclear and its quantification remains difficult. This work proposes, an in vivo study in healthy subjects, and an ex vivo one on excised human larynges. The purpose of this work was to study of the laryngeal behavior when the larynx is subjected to extremely high subglottic pressure. In vivo, it is studying the shouted voice with constant measure of subglottal pressure. Ex vivo, the subglottic pressure is directly manipulated. The ex vivo study required a methodological development to modernize the experimental bench used for animal larynges studies and to adapt it to the human larynx. The results showed, in healthy speakers the existence of a "plateau" in the vocal intensity and in the electroglottographic signal for very high levels of subglottic pressure. The excised larynx studies measured the collision force between the vocal folds and its changes depending on other acoustic and electroglottographic parameters. They highlighted the existence, here too, of a "plateau" in the level of the collision force when the subglottic pressure was very high. The observations presented in this work are, to our knowledge, unprecedented. They have important clinical interest for understanding the concept of phonotrauma. Their interpretation in physical terms remains very incomplete.

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse est consacré aux études théorique et expérimentale du profil spectral des raies d'absorption de la vapeur d'eau, une espèce clé dans l'atmosphère de la Terre. Le but de ce travail est de proposer une approche générale permettant de modéliser précisément la forme des raies d'absorption de H2O.La première partie de cette thèse porte sur la mesure des paramètres spectroscopiques de H2O pur et de H2O dans l'air dans l'infrarouge proche en utilisant un système de diode laser à cavité externe et la technique de spectroscopie d'absorption directe. Différents modèles de profil spectral existants sont utilisés pour ajuster les spectres mesurés. Les résultats montrent que le profil de Voigt habituel mène à de larges différences avec les spectres mesurés et qu'il est nécessaire de prendre en compte à la fois les changements de vitesse et les dépendances en vitesse des paramètres collisionnels pour décrire correctement le profil spectral. Dans la deuxième partie, une nouvelle modélisation du profil spectral de H2O est proposée. Le modèle développé est basé sur des résultats obtenus à partir de simulations de dynamique moléculaire et de calculs semi-classiques. Ce modèle tient compte à la fois des effets de changements de vitesse dus aux collisions et des dépendances en vitesse des paramètres collisionnels. En particulier, nous avons montré qu'il est important, pour H2O, de prendre en compte la corrélation entre les changements de la vitesse et ceux de l'état interne. Le modèle proposé est en très bon accord avec des spectres de H2O (H2O/H2O, H2O/N2 et H2O/Air) mesurés par différentes techniques et pour de larges gammes de pression et domaine spectral. En raison de sa complexité et de son temps de calcul élevé, l'utilisation du nouveau modèle est difficile dans des applications pratiques telles que les calculs de transfert radiatif. Dans la troisième partie, ce nouveau modèle est donc utilisé comme une référence afin de tester les différentes approches simplifiées existantes. Les résultats montrent que le modèle pCqSDHC (partially-Correlated quadratique-Speed-Dependent Hard-Collision) est le plus adapté pour modéliser le profil spectral des raies isolées de H2O, mais aussi d'autres systèmes moléculaire. Il permet en effet un très bon compromis entre la précision et l'efficacité demandée dans des applications pratiques / This work is devoted to a theoretical and experimental study of the spectral shape of isolated transitions of water vapor, a key species of the Earth atmosphere. The purpose of these studies is to develop an accurate line-shape model taking into account different velocity effects affecting the spectral shape of H2O lines. In the first part of this thesis, spectroscopic line parameters of pure H2O and H2O diluted in air have been measured using an external cavity diode laser and a long-path absorption cell. Different existing line-shape models have been used to adjust the measurements. The results show that the widely-used Voigt profile leads to large differences with measured spectra and that it is necessary to take into account both the velocity changes and speed dependence effects to correctly model H2O line shapes. The second part of this work is devoted to the development of a new line-shape model, based on the results obtained from classical molecular dynamics simulations and semi-classical calculations. Both collision-induced velocity changes and speed dependence effects are taken into account by this model. Furthermore, we also show that the correlation between velocity changes and internal-state changes has to be accounted for to correctly describe H2O line shapes. Spectra of pure H2O, H2O in N2 and in air, calculated with the new model are in excellent agreement with those measured by different techniques and for large ranges of pressure and spectral domain. Its complexity and its large computational cost make the new model difficult to use for practical applications such as atmospheric radiative transfer. It is thus used, in the third part, as a “benchmark” in order to test different simplified line profiles and then to choose the proper one to fit measured spectra and to be used for atmospheric spectra prediction. The results show that the pCqSDHC (partially-Correlated quadratic-Speed-Dependent Hard-Collision) model is the most adapted to represent the line shape of H2O, but also of other molecules. This model offers a very good compromise between accuracy and computation efficiency and can be easily used in different practical applications

Proteomic studies aim to identify, quantify and characterise the full complement of proteins in a cell or organism under a defined set of conditions, and are important to our understanding of cellular mechanisms. However, such studies represent a major analytical challenge. A typical proteome analysis involves enzyme-mediated digestion of complex protein mixtures to yield an even more complex mixture of peptides. Combined reverse-phase liquid chromatography and tandem mass spectrometry is then traditionally utilised to ascertain sequence information from the characteristic peptide sequences. Analytical data derived for the peptides are employed as search terms in database searching of protein sequences derived from gene sequences. The extreme complexity of the peptide mixtures analysed means that additional novel approaches are required to fully interrogate the vast number of tandem mass spectra generated, assigning peptide identity and thereby helping to address demanding biological questions. The research reported here aims to further our understanding of both gas phase peptide/peptide fragment ion structure and peptide fragmentation behaviour using a combination of tandem mass spectrometry and ion mobility measurement.To facilitate the determination of peptide ion collision cross section, a novel standard, QCAL-IM, produced using the QconCAT strategy, has been developed to enable calibration of drift time in Travelling Wave Ion Mobility instruments. The standard facilitates empirical determination of the rotationally averaged collision cross section of any peptide/peptide fragment ion that lies within the calibration range encompassed. QCAL-IM was subsequently utilised to determine the collision cross section of a range of peptide ions produced by Lys-C and Lys-N proteolysis of ‘standard’ proteins. Data produced allowed the effect upon gas phase ion conformation through changing the location of the basic residue lysine within a peptide sequence to be assessed.The fragmentation behaviour of peptide ions produced by a variety of digestion regimes during both collision-induced dissociation (CID) and electron transfer dissociation (ETD) has also been extensively studied. The proteases trypsin and Lys-C are those typically utilised during proteomic studies and peptides produced by each have either the basic residues arginine or lysine at their carboxy-terminus. Secondary enzymatic treatment with the exoprotease carboxypeptidase B cleaves these basic residues from the C-terminus. Tandem mass spectrometric analysis of both tryptic/Lys-C peptides and their CBPB truncated analogue highlights that the dominant fragment ion series observed during both CID and ETD is determined, at least in part, by the location of such basic residues.Finally, studies were undertaken to investigate the factors which may promote/inhibit scrambling of peptide fragment ion sequence, which has recently been shown to take place during CID. The effect of modifying the gas phase basicity of the N-terminal amino acid residue is studied through a combination of derivatisation and synthesis of alternative peptide sequences. Increasing the gas phase basicity is shown to inhibit the observed sequence scrambling while promoting concomitant rearrangement/retention of a carboxyl oxygen at the C-terminus to give enhanced formation of bn+H2O product ion species.

Le climat asiatique est aujourd'hui caractérisé par une forte dualité entre un climat de moussons au Sud-Est et un climat aride en Asie centrale. Ces climats sont tous les deux définis par une saisonnalité marquée, que ce soit en terme de précipitations pour le premier ou de températures pour le second. Si l'intensification des moussons asiatiques au Néogène, liée à l'influence du soulèvement final du plateau tibétain sur les climats asiatiques, semble faire consensus dans la communauté scientifique, la caractérisation des climats paléogènes est encore peu établie. Ainsi la question de savoir quand cette dualité climatique s'est installée en Asie reste encore ouverte. Au Paléogène, les reliefs liés à la collision entre les plaques indienne et eurasiatique étaient encore naissant et la distribution entre les terres et les mers très différente de l'actuelle. Notablement, une vaste mer épicontinentale et peu profonde (la Proto-Paratethys) s'étendait à travers l'Europe et l'Asie Centrale. À la fin du Paléogène, la Proto-Parathetys se retire de l'Asie Centrale, et les hautes topographies asiatiques se mettent en place. Dans ce contexte géodynamique, cette thèse cherche à caractériser les fluctuations à haute fréquence du climat en Asie Centrale afin de comprendre l'évolution de la saisonnalité au cours du Paléogène, et plus précisément pendant la période de l'Éocène (-55 à -34 Ma). Pour cela une approche originale utilisant une méthode géochimique multi- proxy sur des coquilles d'huîtres a été établie. Grâce à l'apport de l'analyse incrémentielle de marqueurs élémentaires et isotopiques sur les coquilles nous accédons aux variations saisonnières de la température et de la salinité de l'eau de mer. Ceci nous permet de mieux cerner les bilans hydriques et thermiques à l'échelle de l'année et ainsi de caractériser le climat d'Asie Centrale à très haute résolution. Combinant cette approche géochimique avec une étude sédimentologique et une étude numérique à plus grande échelle, cette thèse cherche à mieux établir les causes de l'évolution du climat régional au cours du Paléogène. / The modern Asian climate is mainly characterized by a monsoonal duality between humid summers in southern and eastern Asia and arid winters in Central Asia resulting in a strong seasonality in terms of precipitation and temperature in these respective regions. Although Neogene monsoonal intensification - mainly attributed to Tibetan plateau uplift - is well established, Paleogene Asian climate is still poorly understood such that the question of how and when this climate duality was established remains open. During Paleogene times, paleoreliefs due to the ongoing Indo-Asia collision and the land-sea distribution were very different compared to modern. Notably, a shallow epicontinental sea (the Proto-Paratethys) covered part of Europe and Central Asia. During the Eocene (-55 to -34 Ma), the Proto-Paratethys retreated westward while high Asian topographies formed. In this peculiar context, this PhD thesis aims to characterize the evolution of high-frequency climatic fluctuations in Central Asia in order to better constrain the seasonality changes associated with sea retreat, topographic uplift or nascent monsoons. We develop a novel approach using a geochemical multi-proxy methodology on oyster shells. Thanks to incremental analyses of elements and isotopes on bivalve shells, we estimate seasonal variations of temperature and salinity in seawater at high resolution. This enables to constrain precisely the annual-scale water and thermal balances and, by applying this technique to successive oyster bearing deposits widely distributed over Central Asia, aims to characterize Central Asian climate evolution. Combining this geochemical approach with a sedimentological and a numerical studies at larger time- and geographic- scale, this PhD thesis is aiming at better understanding the causes of the Eocene regional climate evolution.

Ce travail de thèse porte sur la modélisation et la simulation numérique de la collision et l'agglomération de particules colloïdales dans un écoulement fluide turbulent par une nouvelle méthode. Ces particules sont sensibles dans une même mesure aux effets brownien et turbulent. La première partie du travail concerne la modélisation du phénomène physique,allant du transport des particules jusqu'à la modélisation des forces d'adhésion physico-chimiques en passant par l'étape cruciale qui est la détection des interactions entre les particules (collisions). Cette détection des collisions est dans un premier temps étudiée par rapport aux algorithmes classiques existants dans la littérature. Bien que très efficaces dans le cadre de particules soumises à l'agitation turbulente, les conclusions de cette partie exposent les limites des méthodes existantes en termes de coûts numériques, pour le traitement d'un ensemble de colloïdes soumis au mouvement brownien. La seconde partie du travail oriente alors les travaux vers une vision novatrice du phénomène physique considéré. Le caractère diffusif aléatoire est alors considéré d'un point de vu stochastique, comme un processus conditionné dans l'espace et dans le temps. Ainsi, une nouvelle méthode de détection et de traitement des collisions de particules soumises exclusivement à un mouvement diffusif est présentée et validée, exposant un gain considérable en termes de coûts numériques. Le potentiel de cette nouvelle approche est validé et ouvre de nombreuses pistes de réflexion dans l'utilisation des méthodes stochastiques appliqués à la représentation de la physique / Ph.D thesis focuses on modeling and numerical simulation of collision and agglomeration of colloidal particles in a turbulent flow by using a new method. These particles are affected by both Brownian and turbulent effects. The first part of the work deals with current models of the physical phenomenon, from the transport of single particles to a model for physico-chemical adhesive forces, and points out the critical step which is the detection of interactions between particles (collisions). This detection is initially studied by applying classical algorithms existing in the literature. Although they are very efficient in the context of particles subject to turbulent agitation, first conclusions show the limitations of these existing methods in terms of numerical costs, considering the treatment of colloids subject to the Brownian motion. The second part of this work proposes a new vision of the physical phenomenon focusing on the random diffusive behaviour. This issue is adressed from a stochastic point of view as a process conditionned in space and time. Thus, a new method for the detection and treatment of collisions is presented and validated, which represents considerable gain in terms of numerical cost. The potential of this new approach is validated and opens new opportunities for the use of stochastic methods applied to the representation of physics

This dissertation describes the issue of a complex system for analyzing the collision of a motorcycle with another vehicle and suggests a suitable methodology for solving this type of traffic accident. It summarizes the current knowledge in the field of motorcycle accidents withother vehicles, including their statistics and categorization. The author statistically evaluates accidents by their causes and proposes a methodology for solving individual types of motorcycle collisions with vehicles. To supplement and refine the input data for the analysis of road accidents involving motorcycles, a set of author’s own measurements made on different types of motorcycles is included. The thesis contains measurements of their acceleration, deceleration and avoidance maneuvers. Other actual contributions of the thesis are represented also by flowcharts, offering a comprehensive approach to solving individual types of colissions of motorcycles with other vehicles.

Den här rapporten beskriver och behandlar resultatet av ett kandidatarbete som utfördes i kursen TDDD96:Kandidatprojekt i programvaruutveckling som ges vid Linköpings universitet. Namnet på projektet som har utförts är Drone Light Display och det beställdes av RISE Research Institutes of Sweden AB. Den division av RISE som har lokaler på Linköpings universitet är inriktade på drönarforskning. Uppdraget blev därför att skapa en algoritm för att detektera och undvika kollision mellan drönare samt implementera ett omkringliggande system för att generera ljusshower med hjälp av drönare som flyger i formation. Projektet utfördes av sju tredjeårsstudenter som studerar till Civilingenjör i data- respektive mjukvaruteknik vid Linköpings universitet. Det resulterade i två användargränssnitt, ett för hantering av ljusshower och ett för statuskontroll av drönare, två servrar och en antikollisionsmodul. Antikollisionsmodulen körs som en separat process på varje drönare och är kompatibel med RISE:s egna styrsystem, Drone Safety Service. De båda servrarna tar emot en rad information från drönarna och sammanställer och skickar sedan ut denna till alla drönare och antikollisionsmodulen. På så sätt får antikollisionsmodulen tillgång till den information som behövs för att kunna ta informerade beslut så att drönarna kan undvika kollisioner. Avslutningsvis innehåller rapporten individuella bidrag från varje projektmedlem inom diverse ämnen som är kopplade till mjukvaruutveckling eller till projektet i allmänhet.