WO2006103360A1 - Amenagement de circuit de courses de vehicules a moteur, notamment automobiles, qui facilite les manœuvres de dépassement dans les virages - Google Patents
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- E01C1/00—Design or layout of roads, e.g. for noise abatement, for gas absorption
- E01C1/002—Design or lay-out of roads, e.g. street systems, cross-sections ; Design for noise abatement, e.g. sunken road
Definitions
- the present invention relates to a racetrack arrangement of motor vehicles, including automobiles, motorcycles and sidecars, which facilitates overtaking maneuvers in turns.
- This profile is calculated such that the centrifugal force of inertia exerted on a mobile, for a given constant angular velocity, is compensated by the resultant weight of the mobile and the reaction of the surface of the track.
- the inventor proposes to constitute a circuit by the juxtaposition of two usual oval tracks offset relative to each other.
- the two tracks are identical, superimposed on their straight parts, and the turns are not concentric. Therefore, the drivers who have chosen one of the tracks to execute a passing in turn must obligatorily cross the trajectories of the riders who have opted for the other track.
- the need for crossings contributes to the interest of the show, and allows the drivers to show their talent.
- Such a circuit arrangement obviously raises serious security problems.
- the risk of collision during systematic crossings may have been acceptable in 1939; they are no longer available today, given the increase in vehicle speeds.
- the main purpose of the present invention is to allow easier overtaking in turns, and thus to revalue such overruns, without being detrimental to safety.
- the present invention therefore aims to provide racing circuit layout of motor vehicles, including automobiles, motorcycles and sidecars, facilitating overtaking maneuvers and overcoming the disadvantages of the solutions to this problem known in the state of the art, in particular those relating to circuits having at least one turn comprising a first circular segment, and consisting of constructing at least one passing lane, an access section to this lane and an output section connected to the circuit.
- motor vehicles including automobiles, motorcycles and sidecars
- the passing lane comprises a second circular segment concentric to the first circular segment of this bend.
- Another essential feature of this arrangement is that the travel time at the nominal exceedance speed of the nominal overtaking path in the passing lane is equal, preferably under the same conditions of adhesion, to the travel time at the vehicle. nominal passage speed of the nominal path of travel entered in the turn.
- the race circuit arrangement of motor vehicles according to the invention is remarkable in that: the development in question is carried out outside a 90-degree turn; Width D having a first rectilinear input segment and a first output segment adjacent to this first circular inner radius segment RO; the nominal path of passage is a first arc of 90 ° included in a first band whose edges are located at a distance d from the inner and outer edges of the bend; the outer edge of this first band at the entrance and exit of said turn is tangent to the ends of this first arc; the inner edge of the first band and the first arc are tangent at their midpoints; the radius R1 of said path of passage is given by the expression R0 + d + V2 (D-2d) / (V2-1); the passing lane has the same width D as the turn, the inner edge of the second circular segment extending 90 ° at the distance e from the outer edge of the first circular segment, and comprises a second input segment and a second straight output segment adjacent to the second circular segment
- the race circuit arrangement of motor vehicles according to the invention is remarkable in that: the arrangement in question is made outside a 180 ° turn width D having a first rectilinear first input segment and a first output segment adjacent to this first circular inner radius segment RO; the nominal path of passage is a first arc of 180 ° included in a first band whose edges are located at a distance d from the inner and outer edges of the turn; the outer edge of this first band at the entrance and exit of said turn is tangent to the ends of the first arc; the inner edge of the first band and the first arc are tangent at their midpoints; the radius R1 of said path of passage is given by the expression RO + D-d; the passing lane has the same width D as the turn, the inner edge of the second circular segment extending 180 ° at the distance e_ from the outer edge of the first circular segment, and comprises a second input segment and a second straight output segment adjacent to the second circular segment; the nominal overtaking path is a second circular arc of 180
- the passing lane of the racing circuit arrangement of vehicles motor according to the invention advantageously, in the case where the coating of the overtaking lane has a coefficient of adhesion identical to that of the bend, a tilt inwards of the bend greater than the tilt of said bend.
- the circuit arrangement according to the invention in the case where the superelevation of the passing lane is the same as that of the turn, is remarkable in that the coefficient of adhesion characterizing the lining of the passing lane is greater than the coefficient of adhesion characterizing the coating of the turn.
- the racing circuit arrangement of motor vehicles according to the invention is also remarkable in that the passing lane is separated from the bend by a first arc-shaped separation arranged between the first and second circular segments, and consists of a stream of shallow water, preferably 10 cm, or soft pads or vibrators.
- Another advantageous feature of the motor racing circuit arrangement according to the invention is that the passing lane is separated from the turn by a second straight separation arranged outside the area between the first and second segments. circular.
- This separation is roof-shaped, whose height is preferably between 10 cm and 20 cm and increases as the distance to this area decreases.
- the racing circuit arrangement of motor vehicles according to the invention also preferably comprises a first demarcation line between the access section and the circuit, and a second demarcation line between the output section and the circuit.
- Figure 1 is the layout plan, according to the invention, of a 90 ° turn of a racing circuit of motor vehicles.
- Figure 2 is the plan of the arrangement, according to the invention, of a 180 ° turn of a racing circuit of motor vehicles.
- Preferred embodiments of the invention relate to providing a 90 ° bend and a 180 ° bend. These two examples of turns are fairly representative of the different types of turns found on a racing circuit, and will understand the invention.
- Figure 1 shows a section of track with a 90 ° turn and arranged to facilitate overtaking maneuvers.
- the normal track 1 comprises a first circular segment 2 to which the cars, following a rectilinear track portion 3, access through a first input segment 4, circular segment 2 that the cars leave by a first output segment 5 before continuing on another portion of rectilinear track 6 (cars are, with reference to Figure 1, supposed to circulate in the direction of clockwise).
- the input segment 4 is the normal track portion 1 where the pilots, having moved away from the inner edge of the track, "sting" to the rope so as to optimize their path of passage and minimize their time.
- Exit segment 5 is the normal portion of the runway where the pilots, having left the chord of the turn, resume a normal straight course.
- the width D of a car track is 12m; the inside radius of a turn is 75m.
- the pilots will seek to use all the useful width of the track 1 to follow an optimal path of passage 7 radius greater than the inside radius of the turn, and thus increase their passage speeds for a given grip.
- the nominal path of passage 7 is an arc of circle O 'and radius R1, and that it is contained in the useful width of the track , that is, in an inner band at a distance from the edges of the turn of a certain reserve or safety value d.
- the arc 7 forming this nominal passage path is tangent to the outer edge of the portion of this band contained in the first input segment 4 (point C) and at the outer edge of this band contained in the first output segment 5 (point F).
- this arc 7 and the inner edge of the traffic band are tangent at their midpoints (point G).
- the radius R1 of the path of passage is therefore much larger than the radius of a trajectory which would follow more closely the chord of the first circular segment 2.
- the arrangement 8 of the turn according to the invention consists in the construction of an outboard lane 9 outside the bend, of the same width as this one, and connected to the normal track 1 by an access section 10 and an outlet section 11.
- the passing lane 9 comprises a second circular segment 12, concentric with the first circular segment 2, and extending over 90 ° at a distance e from it, as well as a second segment of 13 and a second output segment 14.
- the nominal overrun trajectory 15 that is to say the trajectory considered as the best for the turn of the turn in the shortest time, is defined in the same way as the nominal flow path 7 detailed above. This path is thus close to the outer edges of the input segments 13 (point C) and output 14 (point F '), and the midpoint of the chord (point G').
- the length L of the input and output segments 5.14 and 5.14 is O 1 A; it is given by the formula:
- the nominal overspeed trajectory 15 has a radius R2 of 121.14 m
- the second input and output segments to be constructed have a length L of 24.14m.
- Figure 2 shows the example of a 180 ° hairpin curve layout.
- the original curve 1 of inner radius RO is supplemented to the outside by a passing lane 9 of the same center of curvature O.
- the nominal path of passage being defined in the same manner as above, the center thereof being O 1 , its radius R2 is:
- the position of the center 0 'of the path of passage 7 is independent of the internal radius of the turn RO and depends only the width D of the track and the distance d from the edge of the traffic band.
- a passing lane 9 is built outside the normal bend 1, with preferably a separation 16 of Im, comprising two rectilinear segments 13, 14 of a length of 10m at the ends of a concentric circular segment 12 with a radius of 88m.
- the nominal overtaking path is an arc with a radius of 99m.
- the separation 16 of the overtaking lane 12 of the actual bend 2 initial is not passable voluntarily.
- the loss of time or the slight damage caused to the car are sufficiently penalizing for the pilots to try nothing in this direction.
- the separation 16 is, at this point, preferably constituted either by a stream of shallow water (about 10 cm), or by studs or soft vibrators.
- the separation 16 is effective but, in case of pilot error, it is however not dangerous for the pilots.
- the access section 10 to the passing lane 9, and the outlet section 11, each about 150 m long, are separated from the initial lane by a dividing line 17, 18.
- This demarcation line 17, 18 becomes, at the level of the input and output segments 4, 13; 5, 14, a roof-shaped separation 19 with a gentle slope, the height of which is preferably between 10 cm and 20 cm. This height increases as one gets closer to the actual turn 2,12.
- this additional lane 9 facilitates overtaking. However, it is located outside the original turn and therefore, the trajectory is longer, the pilot may have no interest in borrowing unless it is actually faster.
- the outer race can be made faster, relative to the inner race, either by increasing the tilt angle, or by implementing a coating having a better grip, or by combining these two improvements.
- the arrangement 8 according to the invention is designed in such a way that the passage time on the passing lane 9 at the limit speed V 2 along the optimum trajectory of radius R 2 is the same as the minimum time required to traverse the inside bend. 1, that is to say the journey time of the inside turn at the speed limit Vl on the nominal trajectory 7 radius Rl.
- Vl (R2 / R1) [gR1 .tg ( ⁇ l + ⁇ l)] 1/2 .
- the initial cornering speed, for a 1.5% superelevation and 1.5 coefficient of adhesion is approximately 41 m / s, or 147 km / h, while the speed exceeding 45 m / s, or 162 km / h.
- the speed of passage on the inner track is 37 m / s, or 132 km / h, and the passing speed of 42 m / s, or 150 km / h.
- the construction of the arrangement 8 is facilitated in the case where the passing lane 9 has a tilt identical to the initial bend 1. It is then sufficient to proceed by simple widening of the turn 1 without it being necessary to make access sections 10 and 11 made complex by a second superelevation.
- the limit speed on the passing lane 9 is increased, to satisfy the isochronism condition, by implementing a coating offering better adhesion than that used for the turn 1 to be fitted out.
- the coefficient of adhesion ⁇ 2 of the coating of the passing lane 9 is given as a function of the coefficient of adhesion ⁇ 1 of the coating of the turn 1 and the slope d1 thereof, by the relation:
- any turn of racing circuit of motor vehicles such as automobiles, motorcycles, or karts, can be arranged according to the principles taught by the invention, whether tight pins or wide curves, right or left.
- the aerodynamic load of a car engaged in F3 can reach 400 daN at 240 km / h, that of a car in Fl can reach 1,500 daN at 300 km / h.
- any passing lane 9 arranged outside a turn 1, and concentric or substantially concentric with it, whether or not it is of the same width, constructed in particular so as to that its travel time is substantially the same as that of the initial turn, is not beyond the scope of the present invention.
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Abstract
L'aménagement (8) d'un circuit de courses de véhicules, présentant au moins un virage (1) comportant un premier segment circulaire (2), comporte au moins une voie de dépassement (9), un tronçon d'accès (10) à cette voie (9), et un tronçon de sortie (11) reliés au circuit. La voie de dépassement (9) à l'extérieur du virage (1) comprend un second segment circulaire (12) concentrique au premier segment (2). Elle présente un dévers et/ou un revêtement fonction des caractéristiques de ce premier segment (2), de sorte que le temps de parcours du virage (1, 8) par un véhicule soit le même, que ce véhicule emprunte le virage initial (1) ou la voie de dépassement (8). Un ruisseau d'eau, ou des plots ou vibreurs souples séparent la voie de dépassement (9) du virage initial (1). Applicable aux courses de véhicules automobiles, de motos ou de side-cars.
Description
AMÉNAGEMENT DE CIRCUIT DE COURSES DE VEHICULES Â MOTEUR, NOTAMMENT AUTOMOBILES, QUI FACILITE LES MANŒUVRES DE DÉPASSEMENT DANS LES VIRAGES
DOMAINE TECHNIQUE DE L1INVENTION
La présente invention concerne un aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur, notamment automobiles, motos et side-cars, qui facilite les manœuvres de dépassement dans les virages .
ARRIÈRE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
De la Grèce antique à nos jours, l'organisation de compétitions sportives a donné lieu à des développements architecturaux et à des aménagements de l'espace spécifiques. S 'agissant de courses à pied, de courses de chevaux, de courses cyclistes, ou de courses automobiles, ces aménagements prennent généralement la forme de "circuits" puisque, bien évidemment, les compétiteurs ne doivent pas disparaître de la vue des spectateurs après un seul passage. Ces "circuits" présentent donc des virages, et l'amélioration constante des performances des coureurs conduit à prévoir le relèvement de ces virages pour tenir compte de l'augmentation des vitesses de passage en courbe. Une piste présentant le profil parabolique caractéristique est certainement l'aménagement le plus spectaculaire d'un vélodrome, ou d'un anneau de vitesse, par exemple.
Ce profil est calculé de telle façon que la force d'inertie centrifuge s ' exerçant sur un mobile, pour une vitesse angulaire constante donnée, soit compensée par la résultante du poids du mobile et de la réaction de la surface de la piste.
L'expression liant la vitesse de passage v dans un virage de rayon R en fonction de l'angle de dévers a est bien connue (l'adhérence n'est pas prise en compte, g est l'accélération de la pesanteur) : v2=Rg.tgα!
ElIe conduit au profil parabolique précité si l'on souhaite que toutes les trajectoires de rayon quelconque R soient parcourues dans le même temps, c'est-à-dire qu'elles soient parcourues à la même vitesse angulaire ω=v/R. Des circonstances différentes peuvent faire préférer des trajectoires à parcourir à la même vitesse constante prédéterminée comme le montre le brevet britannique GB-I.405.107 accordé le 3 septembre 1975 à la Société E&D Nicoll Of Forfar. Dans ce cas, le profil de la piste est logarithmique .
Mais ce dernier aménagement semble ne pouvoir s'appliquer qu'à des pistes de courses à pied. En effet, les trajectoires "iso-vitesses" en courbe ne sont pas pénalisantes dans le seul cas où les lignes de départ des différents couloirs sont décalées en fonction de la distance a parcourir caractéristique de l'épreuve, par exemple la distance de 200m ou de 400m.
Tel n'est pas en général le cas dans les sports mécaniques, et les virages relevés ont donc un profil parabolique . Cependant un tel aménagement ne résout que le problème d'un véhicule isolé, ou celui du passage de plusieurs véhicules qui suivraient des trajectoires concentriques.
Ces circonstances sont hypothétiques, car la réalité des courses de véhicules à moteur, automobiles notamment, est différente. La voiture de tête a tendance soit à couper la route à la suivante qui l'attaque, en risquant de provoquer un accrochage, soit à se mettre à la fin de la ligne droite qui précède le virage du côté intérieur de celui-ci. Dans les deux cas, cela a pour résultat de réduire à néant les chances de dépassement de la voiture suiveuse.
Il faut à cet égard savoir que les automobiles de compétition sont appuyées aérodynamiquement au sol et que, lorsque deux voitures se suivent de très près, les turbulences aérodynamiques créées par la voiture de tête font que la voiture suiveuse pèse moins et a donc tendance à rouler plus vite que la voiture de tête.
Mais, par ailleurs, plus une voiture est appuyée au sol, plus elle laisse de débris, de gomme notamment, qui, plus particulièrement dans tout virage, ont tendance à aller vers
1 'extérieur de celui-ci, rendant de ce fait cette partie dudit virage moins rapide que l'intérieur.
Autrement dit, alors que la voiture suiveuse est naturellement plus rapide que la voiture de tête, il est en pratique impossible à ladite voiture suiveuse de dépasser la voiture de tête dans un virage pour autant que cette dernière reste à la "corde", c'est-à-dire à l'intérieur du virage, car prendre l'extérieur du virage s'avérerait en réalité pénalisant pour la voiture suiveuse . D'ailleurs, même si la manœuvre de dépassement réussit, les pilotes suivent habituellement une trajectoire précise pour réaliser les meilleures performances possibles quand ils parcourent une portion sinueuse de la piste du circuit, et la modification de cette trajectoire pour effectuer le dépassement est de toutes les façons pénalisante. Les dépassements sur les longues portions rectilignes du circuit présentent quant à eux l'inconvénient, sur le plan sportif, de ne faire appel qu'à la puissance des véhicules, sans qu'intervienne la qualité du pilotage . Ces différents problèmes posés par les manœuvres de dépassement lors des compétitions automobiles ont été parfaitement identifiés dans la demande de brevet français FR-2.708.637 publiée le 10 février 1995 au nom de J. Beeseau. La solution proposée est celle de l'aménagement d'une voie supplémentaire symétrique de la portion sinueuse de piste initiale, ou parallèle à celle-ci. Les deux voies sont sans intersection l'une avec l'autre et offrent deux parcours équivalents en terme de difficulté de pilotage.
Il apparaît que cette solution est bien plus qu'un simple aménagement de la piste initiale et consiste, en fait, à construire une deuxième piste : outre 1 ' investissement financier élevé à prévoir, on peut douter de l'intérêt sportif du résultat, car les voitures sont donc finalement en course sur deux pistes différentes. La difficulté des dépassements sur circuit a pour conséquence que le classement en course ne varie guère après le départ, à l'issue du premier tour, sauf incident mécanique ou faute de pilotage.
Cette constatation n'est pas récente, puisque qu'elle est faite en préambule du brevet américain US-2.146.631 publié le 7 février 1939 au nom de A. Kish.
Ce même document relève déjà que, compte tenu de la perfection des véhicules, et de la qualification des pilotes, il est devenu très difficile pour un pilote de tenter d'améliorer sa position pour gagner la course.
Afin qu'une course présente un intérêt accru pour les spectateurs, l'inventeur propose donc de constituer un circuit par la juxtaposition de deux pistes usuelles sensiblement ovales décalées l'une par rapport à l'autre.
Les deux pistes sont identiques, superposées au niveau de leurs parties rectilignes, et les virages ne sont donc pas concentriques. De ce fait, les pilotes ayant choisi l'une des pistes pour exécuter un dépassement en virage sont obligatoirement amenés à croiser les trajectoires des coureurs ayant opté pour l'autre piste. La nécessité des croisements contribue à l'intérêt du spectacle, et permet aux pilotes de montrer leur talent . Cependant un tel agencement de circuit pose à l'évidence de graves problèmes de sécurité. Les risques de collision au cours de croisements systématiques étaient peut-être acceptables en 1939 ; ils ne le sont plus de nos jours, compte tenu de l'accroissement de la vitesse des véhicules.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION
La présente invention a pour but principal de permettre des dépassements plus faciles dans les virages, et ainsi de revaloriser de tels dépassements, sans être préjudiciable à la sécurité .
La présente invention vise donc à réaliser un aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur, notamment automobiles, motos et side-cars, facilitant les manœuvres de dépassement et palliant les inconvénients des solutions à ce problème connues de l'état de la technique, notamment celles qui concernent des circuits présentant au moins un virage comportant un premier segment circulaire, et consistant à construire au moins une voie de dépassement, un tronçon d'accès à cette voie et un tronçon de sortie reliés au circuit.
— J
Elle a précisément pour objet un aménagement de ce type remarquable en ce que la voie de dépassement comprend un second segment circulaire concentrique au premier segment circulaire de ce virage . Une autre caractéristique essentielle de cet aménagement est que le temps de parcours à la vitesse de dépassement nominale de la trajectoire de dépassement nominale inscrite dans la voie de dépassement est égal, de préférence dans les mêmes conditions d'adhérence, au temps de parcours à la vitesse de passage nominale de la trajectoire de passage nominale inscrite dans le virage.
Dans un premier mode de réalisation préféré, l'aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'invention est remarquable en ce que : - l'aménagement dont il s'agit est réalisé à l'extérieur d'un virage à 90° de largeur D comportant un premier segment d'entrée et un premier segment de sortie rectilignes adjacents à ce premier segment circulaire de rayon intérieur RO; la trajectoire de passage nominale est un premier arc de cercle de 90° compris dans une première bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur du virage; le bord extérieur de cette première bande à l'entrée et à la sortie dudit virage est tangent aux extrémités de ce premier arc; le bord intérieur de la première bande et le premier arc sont tangents en leurs points médians; le rayon Rl de ladite trajectoire de passage est donné par l'expression R0+d+V2 (D-2d)/ (V2 - 1) ; la voie de dépassement présente la même largeur D que le virage, le bord intérieur du second segment circulaire s 'étendant sur 90° à la distance e du bord extérieur du premier segment circulaire, et elle comprend un second segment d'entrée et un second segment de sortie rectilignes adjacents au second segment circulaire; la trajectoire de dépassement nominale est un second arc de cercle de 90° compris dans une seconde bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur de la voie de dépassement, le bord extérieur de cette seconde bande à 1 ' entrée et à la sortie de ladite voie de dépassement étant tangent aux extrémités du second arc, le bord intérieur de cette seconde bande et le second arc étant tangents en leurs
points médians, de telle sorte que le rayon R2 de la trajectoire de dépassement est donné par l'expression R0+D+e+d+ V2 (D-2d) / (V2 - 1) ; la longueur L du second segment d'entrée et du second segment de sortie est égale à (D-2d)/(V2 - 1) .
Dans un second mode de réalisation préféré, l'aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur selon 1 ' invention est remarquable en ce que : l'aménagement dont il s'agit est réalisé à l'extérieur d'un virage à 180° de largeur D comportant un premier segment d'entrée et un premier segment de sortie rectilignes adjacents à ce premier segment circulaire de rayon intérieur RO; la trajectoire de passage nominale est un premier arc de cercle de 180° compris dans une première bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur du virage; le bord extérieur de cette première bande à l'entrée et à la sortie dudit virage est tangent aux extrémités du premier arc; le bord intérieur de la première bande et le premier arc sont tangents en leurs points médians; le rayon Rl de ladite trajectoire de passage est donné par l'expression RO+D-d; la voie de dépassement présente la même largeur D que le virage, le bord intérieur du second segment circulaire s ' étendant sur 180° à la distance e_ du bord extérieur du premier segment circulaire, et elle comprend un second segment d'entrée et un second segment de sortie rectilignes adjacents au second segment circulaire; la trajectoire de dépassement nominale est un second arc de cercle de 180° compris dans une seconde bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur de la voie de dépassement, le bord extérieur de cette seconde bande à l'entrée et à la sortie de ladite voie de dépassement étant tangent aux extrémités du second arc, le bord intérieur de la seconde bande et le second arc étant tangents en leurs points médians, de telle sorte que le rayon R2 de la trajectoire de dépassement est donné par l'expression R0+2D+e-d; la longueur L du second segment d'entrée et du second segment de sortie est égale à D-2d.
Dans l'un et l'autre modes de réalisation, la voie de dépassement de 1 ' aménagement de circuit de courses de véhicules
à moteur selon l'invention présente avantageusement, dans le cas où le revêtement de la voie de dépassement a un coefficient d'adhérence identique à celui du virage, un dévers vers l'intérieur du virage supérieur au dévers dudit virage. Alternativement, l'aménagement de circuit selon 1 ' invention, dans le cas où le dévers de la voie de dépassement est le même que celui du virage, est remarquable en ce que le coefficient d'adhérence caractérisant le revêtement de la voie de dépassement est supérieur au coefficient d'adhérence caractérisant le revêtement du virage.
De manière générale, l'angle de dévers CG de la voie de dépassement et le demi-angle d'ouverture φ2 du cône d'adhérence caractérisant le revêtement de la voie de dépassement sont de préférence liés par la relation : tg(0!2+ cp2 ) = (R2/R1) . tg (αl+ φl) où R2 est le rayon de la trajectoire de dépassement, Rl est le rayon de la trajectoire de passage, φl est le demi-angle d'ouverture du cône d'adhérence caractérisant le revêtement du virage, et αl est l'angle de dévers de ce virage. Fort avantageusement, l'aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur selon 1 ' invention est aussi remarquable en ce que la voie de dépassement est séparée du virage par une première séparation en arc de cercle agencée entre les premier et second segments circulaires, et est constituée d'un ruisseau d'eau de faible profondeur, de préférence 10 cm, ou de plots ou de vibreurs souples.
Une autre caractéristique avantageuse de l'aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur selon 1 ' invention est que la voie de dépassement est séparée du virage par une seconde séparation rectiligne agencée à l'extérieur de la zone comprise entre les premier et second segments circulaires. Cette séparation est en forme de toit, dont la hauteur est comprise de préférence entre 10 cm et 20 cm et croît au fur et à mesure que la distance à cette zone diminue. L'aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur selon 1 ' invention comporte aussi de préférence une première ligne de démarcation, entre le tronçon d'accès et le circuit, et une seconde ligne de démarcation entre le tronçon de sortie et le circuit.
Ces quelques spécifications essentielles rendent évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par cet aménagement de circuit de courses de véhicules à moteur par rapport à l'état de la technique antérieur, et notamment l'avantage de pouvoir revaloriser les dépassements dans les virages, ce que peu des circuits actuellement utilisés permettent, même aux pilotes chevronnés.
Les spécifications détaillées de 1 ' invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci- annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et qu'ils ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 est le plan de l'aménagement, selon l'invention, d'un virage à 90° d'un circuit de courses de véhicules à moteur.
La Figure 2 est le plan de l'aménagement, selon l'invention, d'un virage à 180° d'un circuit de courses de véhicules à moteur.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DE L'INVENTION
Les modes de réalisation préférés de 1 ' invention concernent l'aménagement d'un virage à 90° et d'un virage en épingle à 180°. Ces deux exemples de virages sont assez représentatifs des différents types de virages que l'on trouve sur un circuit automobile, et permettront de bien comprendre l'invention.
La Figure 1 montre une portion de piste présentant un virage à 90° et aménagée de façon à faciliter les manœuvres de dépassement .
La piste normale 1 comprend un premier segment circulaire 2 auquel les voitures, suivant une portion de piste rectiligne 3, accèdent par un premier segment d'entrée 4, segment circulaire 2 que les voitures quittent par un premier segment de sortie 5 avant de continuer sur une autre portion de piste rectiligne 6 (les voitures sont, en référence à la Figure 1, supposées circuler dans le sens des aiguilles d'une montre) .
Le segment d'entrée 4 est la portion de piste normale 1 où les pilotes, s 'étant écartés du bord intérieur de la piste, "piquent" à la corde de façon à optimiser leurs trajectoires de passage et à minimiser leurs temps. Le segment de sortie 5 est la portion de piste normale où les pilotes, ayant quitté la corde du virage, reprennent une trajectoire rectiligne normale.
Typiquement, la largeur D d'une piste automobile est de 12m ; le rayon intérieur d'un virage est de 75m. Les pilotes chercheront à utiliser toute la largeur utile de la piste 1 pour suivre une trajectoire de passage optimale 7 de rayon supérieur au rayon intérieur du virage, et ainsi augmenter leurs vitesses de passage pour une adhérence donnée.
Le calcul simple suivant montre que le rayon de la trajectoire de passage optimale est nettement plus grand que le rayon intérieur du virage.
Le premier segment circulaire 2 étant de centre O et de rayon RO, on admettra que la trajectoire de passage nominale 7 est un arc de cercle de centre O' et de rayon Rl, et qu'elle est contenue dans la largeur utile de la piste, c'est-à-dire dans une bande intérieure distante des bords du virage d'une certaine valeur de réserve ou de sécurité d.
Gomme le montre la Figure 1, on considère, d'une part, que l'arc de cercle 7 formant cette trajectoire de passage nominale est tangent au bord extérieur de la partie de cette bande contenu dans le premier segment d'entrée 4 (point C) et au bord extérieur de cette bande contenu dans le premier segment de sortie 5 (point F) . D'autre part, cet arc de cercle 7 et le bord intérieur de la bande de circulation sont tangents en leurs points médians (point G) .
Dans ce cas de figure, on a les relations suivantes:
- sur la bissectrice (Δ) du virage :
O1G= O1O + OG, soit Rl=O1O + RO + d
- sur le seuil d'entrée du virage (ou de sortie, la figure étant symétrique par rapport à la bissectrice du virage) :
0'C= O1A + AC, soit Rl=O1A + RO + (D-d) or : OO'=O'A 4Ï d'où : O1A= (D-2d)/(V2 - 1) et Rl= R0+d+Λ/2 (D-2d) / (V2 - 1).
Dans cet exemple, si l'on considère que la largeur utile de la piste est de 10m (d=lm) , alors le rayon de la trajectoire de passage est Rl= 110,14m.
Le rayon Rl de la trajectoire de passage est donc bien largement plus grand que le rayon d'une trajectoire qui suivrait au plus près la corde du premier segment circulaire 2.
L'aménagement 8 du virage selon l'invention consiste en la construction d'une voie de dépassement 9 à l'extérieur du virage, de même largeur que celui-ci, et reliée à la piste normale 1 par un tronçon d'accès 10 et un tronçon de sortie 11. La voie de dépassement 9 comprend un second segment circulaire 12, concentrique au premier segment circulaire 2, et s ' étendant sur 90° à une certaine distance e de celui-ci, ainsi qu'un second segment d'entrée 13 et un second segment de sortie 14. La trajectoire de dépassement nominale 15, c'est-à-dire la trajectoire considérée comme la meilleure pour le parcours du virage dans le minimum de temps, est définie de la même manière que la trajectoire de passage nominale 7 détaillée ci-dessus. Cette trajectoire est ainsi proche des bords extérieurs des segments d'entrée 13 (point C) et de sortie 14 (point F') , et du point médian de la corde (point G') .
Le calcul a montré que la position du centre de la trajectoire de passage 7 ne dépendait pas du rayon intérieur du virage. La trajectoire de dépassement nominale 15 est donc constituée d'un arc de cercle de même centre 0', et de rayon R2 donné par l'expression (il suffit de remplacer RO, dans l'expression donnant Rl, par RO+D+e) : R2= R0+D+e+d+V2 (D-2d) / (V2 - 1).
La longueur L des segments d'entrée 4,13 et de sortie 5,14 est O1A; elle est donnée par la formule :
Ainsi, dans cet exemple de virage à 90°, si l'on choisit une séparation 16 entre les segments circulaires 2, 12 d'une largeur e_ de Im, la trajectoire de dépassement nominale 15 a un rayon R2 de 121,14m, et les seconds segments d'entrée et de sortie à construire ont une longueur L de 24,14m.
La Figure 2 montre l'exemple d'un aménagement d'un virage en épingle de 180°. Le virage 1 d'origine de rayon intérieur RO est complété à 1 ' extérieur par une voie de dépassement 9 de même centre de courbure O .
La trajectoire de passage nominale étant définie de la même manière que précédemment, le centre de celle-ci étant O1 , son rayon R2 est :
- sur la bissectrice (Δ) , on a la relation : O1G= O1O + OG soit Rl=OO1 + RO + d
- sur la ligne d'origine des trajectoires, on a la relation : O1C= O'B+BC soit Rl=R0+D-d D'où O'O=D-2d.
La position du centre 0' de la trajectoire de passage 7 est indépendante du rayon interne du virage RO et ne dépend que la largeur D de la piste et de la distance d du bord de la bande de circulation. Le rayon Rl de la trajectoire de passage nominale 7 est donc .- Rl=R0+D-d et le rayon R2 de la trajectoire de dépassement nominale 15 sur la voie de dépassement 9, séparée de la distance e_ du virage, est par conséquent : R2=R0+2D+e-d.
La longueur L des segments d'entrée 4,13 et de sortie 5,14 vaut : L=D-2d. Dans le cas d'un virage de 75m de rayon et d'une largeur de 12m, dont une largeur de 10m est utile, on construit donc une voie de dépassement 9 à l'extérieur du virage normal 1, avec de préférence une séparation 16 de Im, comprenant deux segments rectilignes 13, 14 d'une longueur de 10m aux extrémités d'un segment circulaire 12 concentrique d'un rayon de 88m. La trajectoire de dépassement nominale est un arc de cercle d'un rayon de 99m.
Dans l'un et l'autre des aménagements représentés sur les Figures 1 et 2 , la séparation 16 de la voie de dépassement 12 du virage proprement dit 2 initial n'est pas franchissable volontairement. La perte de temps ou les légers dommages occasionnés à la voiture sont suffisamment pénalisants pour que les pilotes ne tentent rien dans ce sens. La séparation 16 est, à cet endroit, de préférence constituée soit par un ruisseau d'eau de faible profondeur (environ 10 cm), soit par des plots
ou vibreurs souples. La séparation 16 est efficace mais, en cas d'erreur de pilotage, elle n'est toutefois pas dangereuse pour les pilotes.
Le tronçon d'accès 10 à la voie de dépassement 9, et le tronçon de sortie 11, chacun d'environ 150m de long, sont séparés de la piste initiale par une ligne de démarcation 17,18.
Cette ligne de démarcation 17,18 devient, au niveau des segments d'entrée et de sortie 4, 13; 5 ,14, une séparation 19 en forme de toit en pente douce, dont la hauteur est comprise de préférence entre 10 cm et 20 cm. Cette hauteur croît au fur et à mesure que l'on se rapproche du virage proprement dit 2,12.
On conçoit facilement que cette voie supplémentaire 9 facilite le dépassement. Toutefois, elle est située à l'extérieur du virage d'origine et de ce fait, la trajectoire étant plus longue, le pilote peut n'avoir aucun intérêt à l'emprunter, à moins qu'elle ne soit de fait plus rapide.
Il est connu que la piste extérieure peut être rendue plus rapide, par rapport à la piste intérieure, soit en augmentant l'angle de dévers, soit en mettant en œuvre un revêtement présentant une meilleure adhérence, soit en combinant ces deux améliorations .
Un calcul élémentaire montre que la vitesse limite V à laquelle un véhicule continue de suivre une trajectoire de rayon R en étant en équilibre sous l'action de la force d'inertie centrifuge et de la réaction de la piste présentant un angle de dévers a et un revêtement caractérisé par un cône de frottement pneu/sol de demi-angle d'ouverture φ est donnée par la formule suivante, où g est l'intensité de la pesanteur : V= [gR.tg(α+ φ) ] 1/2.
L'aménagement 8 selon l'invention est réalisé de telle manière que le temps de passage sur la voie de dépassement 9 à la vitesse limite V2 selon la trajectoire optimale 15 de rayon R2 soit le même que le temps minimal nécessaire pour parcourir le virage intérieur 1, c'est-à-dire le temps de parcours du virage intérieur à la vitesse limite Vl sur la trajectoire nominale 7 de rayon Rl .
Les trajectoires 7, 15 étant concentriques et ayant même origine et même fin, il suffit que les vitesses de passage Vl,
V2 soient proportionnelles aux rayons Rl, R2 des trajectoires 7,15 : V1/V2=R1/R2.
Si (αl,φl) sont les paramètres' de la piste d'origine, l'angle de dévers cΩ. de la voie de dépassement 9 et les caractéristiques φ2 de son revêtement doivent par conséquent être tels que : tg(α2+φ2) = (R2/Rl) . tg ( (αl+φl) .
Dans le cas où le virage initial et la voie de dépassement ont le même revêtement, alors les coefficients d'adhérence sont les mêmes: tg(φl) = tg(φ2) = μ.
Dans ce cas, le dévers d2 de la voie de dépassement est donné en fonction du dévers dl du virage par la relation :
(μ + d2)/ (1 - μ.d2) = (R2/Rl) (μ + dl) / (1 - μ.dl) . Pour un coefficient d'adhérence μ=l,5 et un dévers dl=l,5%, cette formule conduit à un dévers de l'ordre de 6% pour l'aménagement du virage à 90° décrit ci-dessus (rayon intérieur de 75m), et un dévers de l'ordre de 7% pour l'aménagement du virage en épingle à 180°. Ce dévers est le dévers théorique de la voie de dépassement 9 qui est atteint progressivement sur le tronçon d'accès 10, à partir du dévers nul de la piste en ligne droite 3.
Grâce à ce dévers et/ou à un coefficient d'adhérence supérieur (s) , les voitures parcourant la voie de dépassement 9 tournent avec la même vitesse angulaire que les voitures restées sur le virage intérieur 1.
La vitesse limite Vl dans le virage de la piste initiale étant donnée par l'expression : Vl≈tgRl.tg (00.+ φl)]1/2, la vitesse V2 de dépassement est : V2=(R2/R1) [gRl.tg(αl+ φl)]1/2.
Dans le cas du virage à 90° ci-dessus (rayon intérieur de
75m), la vitesse de passage dans le virage initial, pour un dévers de 1,5% et un coefficient d'adhérence de 1,5, est d'environ 41 m/s, soit 147 km/h, tandis que la vitesse de dépassement atteint 45 m/s, soit 162 km/h.
Dans le cas du virage en épingle à 180° (rayon intérieur 75m) , la vitesse de passage sur la piste intérieure est de
37 m/s, ou 132 km/h, et la vitesse de dépassement de 42 m/s, ou 150 km/h.
Dans les exemples ci-dessus, une vitesse de dépassement supérieure à la vitesse de passage sur le virage 1 initial est rendue possible grâce à un dévers plus accentué de la voie de dépassement 9, le coefficient d'adhérence étant le même.
Alternativement, la construction de l'aménagement 8 est facilitée dans le cas où la voie de dépassement 9 présente un dévers identique au virage 1 initial. Il suffit alors de procéder par simple élargissement du virage 1 sans qu'il soit nécessaire de réaliser des tronçons d'accès 10 et de sortie 11 rendus complexes par un second dévers .
La vitesse limite sur la voie de dépassement 9 est augmentée, pour satisfaire à la condition d' isochronisme, en mettant en œuvre un revêtement offrant une meilleure adhérence que celui utilisé .pour le virage 1 à aménager.
Dans ce cas, le coefficient d'adhérence μ2 du revêtement de la voie de dépassement 9 est donné en fonction du coefficient d'adhérence μl du revêtement du virage 1 et du dévers dl de celui-ci, par la relation:
(μ2 + dl)/(l - μ2.dl) = (R2/Rl) (μl + dl)/(l - μl.dl), où R2 et Rl sont les rayons respectifs des trajectoires de dépassement et de passage.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution préférentiels décrits ci-dessus, se rapportant à un virage à droite de 90° et à une épingle à droite de 180° .
Elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles de réalisation : n'importe quel virage de circuit de courses de véhicules à moteur, tels qu'automobiles, motocyclettes, ou karts, peut être aménagé selon les principes enseignés par l'invention, que ce soit des épingles serrées ou des courbes larges, à droite ou à gauche.
Les formules mathématiques liant les rayons des trajectoires, les dévers, les coefficients d'adhérence et les vitesses de passage ont été établies en considérant que les trajectoires sont planes. Dans la réalité, ces trajectoires sont des courbes gauches (les pilotes "piquent" à la corde) . Cependant, les dévers étant relativement faibles (quelques pour
cent) , les trajectoires sont sensiblement planes et concentriques .
Il n'a pas non plus été tenu compte de la charge aérodynamique des voitures qui modifie la condition d'équilibre des forces en virage. La charge aérodynamique d'une voiture engagée en F3 peut atteindre 400 daN à 240 km/h, celle d'une voiture en Fl peut atteindre 1.500 daN à 300 km/h.
Toutefois, ces formules théoriques et simplifiées conduisent à des valeurs de paramètres caractéristiques, en première approximation, de tout aménagement de piste réel réalisé selon les principes de l'invention.
Il ressort plus généralement des revendications suivantes que toute voie de dépassement 9 agencée à l'extérieur d'un virage 1, et concentrique ou sensiblement concentrique à celui- ci, qu'elle soit ou non de même largeur, construite notamment de manière à ce que son temps de parcours soit sensiblement le même que celui du virage initial, ne sort pas du cadre de la présente invention.
Claims
REVENDICATIONS
1) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur, notamment automobiles, motos et side-cars, facilitant les manœuvres de dépassement, ledit circuit présentant au moins un virage (1) comportant un premier segment circulaire (2) et ledit aménagement (8) étant du type de ceux comportant au moins une voie de dépassement (9) , un tronçon d'accès (10) à ladite voie (9) et un tronçon de sortie (11) reliés audit circuit, caractérisé en ce que ladite voie de dépassement (9) comprend un second segment circulaire (12) concentrique audit premier segment circulaire (2) .
2) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de parcours à la vitesse de dépassement nominale de la trajectoire de dépassement nominale (15) inscrite dans la voie de dépassement (9) est égal, de préférence dans les mêmes conditions d'adhérence, au temps de parcours à la vitesse de passage nominale de la trajectoire de passage nominale (7) inscrite dans le virage (1) .
3) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - ledit aménagement (8) est réalisé à l'extérieur d'un virage (1) à 90° de largeur D comportant un premier segment d'entrée (4) et un premier segment de sortie (5) rectilignes adjacents audit premier segment circulaire (2) de rayon intérieur RO, et dont ladite trajectoire de passage nominale (7) est un premier arc de cercle de 90° compris dans une première bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur dudit virage (1) , le bord extérieur de ladite première bande à l'entrée et à la sortie dudit virage (1) étant tangent aux extrémités (C, F) dudit premier arc, le bord intérieur de ladite première bande et ledit premier arc étant tangents en leurs points médians (G) , de telle sorte que le rayon Rl de ladite trajectoire de passage (7) est donné par l'expression R0+d+V2 (D-2d)/(V2 - 1) ; ladite voie de dépassement (9) présente la même largeur D que ledit virage (1) , le bord intérieur dudit second segment
circulaire (12) s 'étendant sur 90° à la distance e_ du bord extérieur dudit premier segment circulaire (2) , et elle comprend un second segment d'entrée (13) et un second segment de sortie (14) rectilignes adjacents audit second segment circulaire (12) ; ladite trajectoire de dépassement nominale (15) est un second arc de cercle de 90° compris dans une seconde bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur de ladite voie de dépassement (9) , le bord extérieur de ladite seconde bande à l'entrée et à la sortie de ladite voie de dépassement (9) étant tangent aux extrémités (C, F1) dudit second arc, le bord intérieur de ladite seconde bande et ledit second arc étant tangents en leurs points médians (G'), de telle sorte que le rayon R2 de ladite trajectoire de dépassement (15) est donné par l'expression R0+D+e+d+V2 (D-2d) / (V2 - 1) ; la longueur L dudit second segment d'entrée (13) et dudit second segment de sortie (14) est égale à (D-2d)/(V2 - 1) .
4) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que: ledit aménagement (8) est réalisé à l'extérieur d'un virage (1) à 180° de largeur D comportant un premier segment d'entrée (4) et un premier segment de sortie (5) rectilignes adjacents audit premier segment circulaire (2) de rayon intérieur RO, et dont ladite trajectoire de passage nominale (7) est un premier arc de cercle de 180° compris dans une première bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur dudit virage (1) , le bord extérieur de ladite première bande à l'entrée et à la sortie dudit virage (1) étant tangent aux extrémités (C, F) dudit premier arc, le bord intérieur de ladite première bande et ledit premier arc étant tangents en leurs points médians (G) , de telle sorte que le rayon Rl de ladite trajectoire de passage (7) est donné par l'expression RO+D-d; ladite voie de dépassement (9) présente la même largeur D que ledit virage (1) , le bord intérieur dudit second segment circulaire (12) s ' étendant sur 180° à la distance e_ du bord extérieur dudit premier segment circulaire (2) , et elle comprend un second segment d'entrée (13) et un second segment
de sortie (14) rectilignes adjacents audit second segment circulaire (12); ladite trajectoire de dépassement nominale (15) est un second arc de cercle de 180° compris dans une seconde bande dont les bords sont situés à une distance d des bords intérieur et extérieur de la voie de dépassement (9) , le bord extérieur de ladite seconde bande à l'entrée et à la sortie de ladite voie de dépassement étant tangent aux extrémités (C ,P1) dudit second arc, le bord intérieur de ladite seconde bande et ledit second arc étant tangents en leurs points médians (G1), de telle sorte que le rayon R2 de ladite trajectoire de dépassement (15) est donné par l'expression R0+2D+e-d; la longueur L dudit second segment d'entrée (13) et dudit second segment de sortie (14) est égale à D-2d.
5) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, les revêtements de la voie de dépassement (9) et du virage (1) ayant le même coefficient d'adhérence, ladite voie (9) présente un dévers vers l'intérieur dudit virage (1) supérieur au dévers dudit virage (1) .
6) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que, les dévers de la voie de dépassement (9) et du virage (1) étant identiques, le coefficient d'adhérence caractérisant le revêtement de ladite voie (9) est supérieur au coefficient d'adhérence caractérisant le revêtement dudit virage (1) .
7) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'angle de dévers cû de la voie de dépassement (9) et le demi-angle d'ouverture φ2 du cône d'adhérence caractérisant le revêtement de ladite voie (9) sont liés par la relation : tg(o;2+ φ2 ) = (R2/R1) tg (αl+ φl) où R2 est le rayon de ladite trajectoire de dépassement (15) , Rl est le rayon de ladite trajectoire de passage (7) , φl est le demi-angle d'ouverture du cône d'adhérence caractérisant le revêtement dudit virage (1) , et al est l'angle de dévers dudit virage (1) .
8) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la voie de dépassement (9) est séparée du virage (1) par une première séparation (16) en arc de cercle agencée entre lesdits premier et second segments circulaires (2,12), et est constituée d'un ruisseau d'eau de faible profondeur, de préférence 10 cm, ou de plots ou de vibreurs souples.
9) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la voie de dépassement (9) est séparée du virage (1) par une seconde séparation rectiligne (19) agencée à l'extérieur de la zone comprise entre lesdits premier et second segments circulaires (2,12), ladite seconde séparation rectiligne (19) étant en forme de toit dont la hauteur, comprise de préférence entre 10 cm et 20 cm, croît au fur et à mesure que la distance à ladite zone diminue.
10) Aménagement (8) de circuit de courses de véhicules à moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne de démarcation (17), entre le tronçon d'accès (10) et ledit circuit, et une seconde ligne de démarcation (18) entre le tronçon de sortie (11) et ledit circuit.
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