Innovations technologiques pour la visibilité diurne du parc automobile national au Brésil

1. Introduction & Aperçu

Cet article traite du paysage réglementaire brésilien concernant la visibilité diurne des véhicules, initié par la révision de 2016 du Code de la route brésilien (CTB). L'obligation d'utiliser les feux de croisement de jour sur les autoroutes et dans les tunnels visait à améliorer la visibilité du parc automobile. Elle a été précédée par la Résolution CONTRAN 227 (2007), qui a introduit, sur une base non obligatoire, le feu de jour (DRL) – un dispositif de signalisation dédié. La Résolution 667 (2017) a ensuite rendu les DRL obligatoires pour les nouveaux véhicules à partir de 2021. Cet article explore les innovations technologiques développées par l'industrie dans l'intervalle pour équiper les véhicules non initialement pourvus de DRL, en s'appuyant sur l'acceptation légale des innovations fonctionnelles éprouvées.

2. Visibilité diurne des véhicules : Histoire récente

Le débat sur la visibilité diurne au Brésil a évolué sur deux décennies, marqué par des jalons réglementaires clés.

3. Idée centrale & Perspective de l'analyste

4. Détails techniques & Cadre mathématique

La distinction technique centrale peut être formulée à l'aide d'un simple modèle d'efficacité lumineuse et de fonction.

Intensité lumineuse & Objectif :
Soit $I(\theta, \phi)$ l'intensité lumineuse (en candelas, cd) d'un feu avant de véhicule en fonction des angles vertical ($\theta$) et horizontal ($\phi$).

• Pour un feu de croisement : La fonction $I_{LB}(\theta, \phi)$ est conçue pour maximiser l'éclairement ($E$) de la surface de la route pour le conducteur, sous réserve de contraintes d'éblouissement pour la circulation venant en sens inverse. Son objectif d'optimisation est lié à : $\max \int_{\Omega_{road}} E(I_{LB}) dA$ où $\Omega_{road}$ est l'angle solide couvrant la route devant, avec une coupure nette au-dessus d'un certain $\theta$ pour éviter l'éblouissement.
• Pour un DRL : La fonction $I_{DRL}(\theta, \phi)$ est conçue pour maximiser la visibilité ($C$) pour les autres usagers de la route sur un large champ de vision frontal, souvent avec une haute intensité dans un angle solide ($\Omega_{signal}$) plus petit et focalisé. Son objectif est : $\max \, C(I_{DRL})$ pour $\theta, \phi \in \Omega_{signal}$, où $C$ est une métrique combinant l'intensité, le rapport de contraste avec la lumière ambiante et la température de couleur. Les DRL fonctionnent souvent à des intensités comprises entre 400 et 1200 cd, optimisées pour le contraste diurne, tandis que les feux de croisement ont des distributions complexes atteignant des intensités plus élevées dans des zones spécifiques pour l'éclairage.

Consommation énergétique : Un feu de croisement halogène typique peut consommer ~55W par côté. Un DRL moderne à LED consomme ~10-15W par côté. L'économie d'énergie pour un fonctionnement diurne est significative : $P_{économisée} \approx 2 \times (55W - 12,5W) = 85W$. Sur une année de conduite diurne, cela se traduit par des économies substantielles de carburant/électricité, en accord avec les principes d'analyse du cycle de vie dans la conception des véhicules.

5. Résultats expérimentaux & Description des graphiques

Bien que le PDF fourni ne contienne pas de données expérimentales originales, les réglementations citées (comme les règlements ECE R87 et R48 qui inspirent les résolutions CONTRAN) sont basées sur des recherches photométriques et d'ergonomie approfondies. Les principaux résultats validés incluent :

• Amélioration de la visibilité : Des études, telles que celles résumées par la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), indiquent que les DRL peuvent réduire les accidents diurnes impliquant plusieurs parties d'environ 5 à 10 %. Le mécanisme est l'augmentation du contraste, surtout à l'aube, au crépuscule ou par temps nuageux.
• Atténuation de l'éblouissement : Les DRL correctement conçus, contrairement aux feux de route ou aux feux de croisement mal réglés utilisés de jour, minimisent l'éblouissement de gêne et de handicap pour les autres conducteurs. Ceci est réalisé en contrôlant l'orientation verticale et la distribution d'intensité, comme spécifié dans la fonction $I_{DRL}(\theta, \phi)$.
• Efficacité du rétrofit : Les kits DRL du marché secondaire, lorsqu'ils sont conformes aux réglementations d'intensité et de placement, peuvent offrir des avantages de visibilité comparables aux systèmes installés en usine pour les véhicules anciens, comblant ainsi l'écart de sécurité pendant la transition réglementaire.

6. Cadre d'analyse : Exemple d'étude de cas

Scénario : Analyse du rapport coût-bénéfice pour un gestionnaire de parc avec 100 unités d'un modèle de véhicule de 2015 (sans DRL d'origine) opérant au Brésil.

Application du cadre (sans code) :

1. Vérification de la conformité réglementaire : Après 2016, les véhicules doivent utiliser les feux de croisement sur les autoroutes. Le parc est conforme mais utilise un système sous-optimal.
2. Évaluation technique :
   • État actuel (Feux de croisement) : Forte consommation d'énergie (~110W/véhicule), fréquence accrue de remplacement des ampoules (par ex., tous les 1,5 ans contre 2,5 ans), usure potentiellement plus rapide de la batterie/alternateur.
   • État proposé (DRL de rétrofit + Feux de croisement éteints) : Consommation d'énergie plus faible (~25W/véhicule pour les DRL), DRL LED dédiés à longue durée de vie (par ex., 10 000+ heures), fonction de signalisation appropriée.
3. Analyse coût-bénéfice :
   • Coût : Kit DRL de rétrofit + installation : R$ 150 par véhicule (Total : R$ 15 000).
   • Bénéfice (Estimation annuelle) :
     • Économies de carburant (85W économisés) : ~1,5 % d'amélioration de l'efficacité énergétique pendant le fonctionnement diurne. Pour un parc consommant R$ 500 000/an en carburant, économies ~R$ 7 500.
     • Économies de maintenance : Réduction des remplacements d'ampoules : ~R$ 2 000/an.
     • Bénéfice de sécurité : En supposant une réduction prudente de 3 % des collisions mineures pertinentes (évitant les temps d'arrêt, les coûts de réparation). Valeur estimée : ~R$ 10 000/an.
   • Période de récupération : Bénéfice annuel total ~R$ 19 500. L'investissement de R$ 15 000 est récupéré en ~9 mois.
4. Conclusion : Pour ce parc, l'installation de DRL en rétrofit n'est pas seulement une mise à niveau de sécurité, mais un investissement convaincant en efficacité opérationnelle avec une courte période de récupération.

7. Perspectives d'application & Orientations futures

• Intégration avec les ADAS et V2X : Les futurs DRL ne seront pas des lumières passives. Ils pourraient devenir des éléments de signalisation dynamiques au sein des systèmes d'aide à la conduite (ADAS). Par exemple, l'intensité ou le motif du DRL pourrait moduler en conjonction avec l'activation du freinage d'urgence autonome (AEB) pour fournir un avertissement plus clair à la circulation suivante, un concept exploré dans des projets de recherche de l'UE comme "interACT".
• Éclairage adaptatif et communicatif : Avec les systèmes à LED pixellisés ou à matrice laser, les "signatures" DRL pourraient devenir des identifiants uniques ou communiquer l'état du véhicule (par ex., mode autonome, état de charge de la batterie pour les VE).
• Normalisation pour la micromobilité : Le principe de visibilité s'étend aux trottinettes et vélos électriques. Les futures réglementations pourraient définir des exigences similaires aux DRL pour ces véhicules plus petits, créant un nouveau marché pour des solutions d'éclairage compactes et efficaces.
• Normalisation du parc post-2021 : À mesure que le parc équipé de DRL obligatoires croît après 2021, la nécessité de l'obligation des feux de croisement de jour devrait être réévaluée. Une future réglementation pourrait la supprimer progressivement pour les véhicules équipés de DRL, réalisant ainsi le plein potentiel d'économie d'énergie.
• Kits de rétrofit intelligents : Les solutions du marché secondaire évolueront de simples kits de câblage vers des modules "intelligents" qui s'intègrent au bus CAN du véhicule, permettant l'activation/désactivation automatique des DRL basée sur le contact, l'entrée du capteur de lumière et un atténuation appropriée lorsque les phares sont allumés.

8. Références

1. Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN). Resolução nº 18, fevereiro de 1998.
2. Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN). Resolução nº 227, novembro de 2007.
3. United Nations Economic Commission for Europe (UNECE). Regulation No. 87 - Uniform provisions concerning the approval of daytime running lamps for power-driven vehicles. 2007.
4. Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN). Resolução nº 667, dezembro de 2017.
5. Código de Trânsito Brasileiro (CTB). Lei nº 9.503, setembro de 1997, atualizada pela Lei nº 13.281, maio de 2016 (Art. 40).
6. Insurance Institute for Highway Safety (IIHS). "Daytime running lights." Status Report, Vol. 50, No. 6, 2015.
7. National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). "Daytime Running Lamps (DRL) Final Report." DOT HS 809 789, February 2005.
8. Elvik, R., et al. The Handbook of Road Safety Measures. Emerald Group Publishing, 2009.
9. International Energy Agency (IEA). "Fuel Economy in Major Car Markets: Technology and Policy Drivers 2005-2017." 2019.
10. interACT Consortium. "Designing cooperative interaction of automated vehicles with other road users." Deliverable D4.3, 2020.