The document discusses a project to develop heavier dump trucks that can carry 50-ton loads instead of the standard 44 tons. It aims to address economic pressures to improve productivity while reducing environmental impacts. The project involves redesigning the trucks to comply with legal requirements while improving mechanical strength and safety. Sensors will be added to monitor the orientation of the dump body in real-time to prevent dangerous situations during unloading. Initial testing of sensor systems was successful, but further work is needed to fully implement real-time attitude calculation and safety alarms. The upgraded dump trucks could help reduce costs while carrying more material per trip.

1. Projet Pôle : Delto-Pull
Fabrice Szulga
CeREF Technique
Thomas Herpoel
CeREF Technique
Yoko Vaissaud
FoRS Technique
szulgaf@ceref.be; herpoelt@ceref.be; yoko.vaissaud@henallux.be
La recherche est subventionnée par la Région Wallonne

2. Introduction :
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Enjeux économiques:
➢ Demande croissante, pression sur les marges
➢ Maitrise des coûts et de la productivité
Enjeux environnementaux:
➢ 22,3% des émission de GES en 2019
➢ Augmentation de la charge utile
➢ Meilleure organisation des essieux
Contexte : transport routier de grand cubage de matériaux en vrac

3. Introduction :
3
Problématiques
• Légales:
➢ Respect du code de la route
➢ Respect de la « loi pont » (de mars 2018)
• Resistance mécanique et sécurité
➢ Optimisation du profil et de la structure de la benne
➢ Etudes sur la rigidité de la benne
➢ Risques accrus par la masse plus importante
Développement de bennes 50T (au lieu des 44T classiques)

4. Plan de la présentation :
I. Partie mécanique
1. Conception et modélisation
2. Calculs et simulations
II. Partie électronique
III. Conclusion et perspectives
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5. Conception et modélisation
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La formule pont :
➢MMA ≤ 17000 +(2700*A) Pour A>3m ou M>25000kg
➢Avec MMA = 50000kg
➢𝐴 ≥
50000−1700
2700
soit 𝐴 ≥ 12,22𝑚
I. Partie mécanique

6. Répartition des charges avec tridem séparé en tandem
et essieu simple
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I. Partie mécanique

7. Code de la route:
➢Respect du rayon de braquage (article 32bis)
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Conception et modélisation
Nouvelle
topologie
Ancienne
topologie
Limite max. code
de la route
PAF avant (Pa) 1,44m 1,44m 2,7m
Empattement
camion (E)
4,2m 3,9m
Empattement
remorque (Er)
6,5m 8,35m
Rayon int. (Ri) 5,8m 3,5m 5,3m
Rayon ext. (Re) 12,2m 12,2m 12,5m
I. Partie mécanique

8. Recherche d’une géométrie optimale en
tenant compte des contraintes
d’industrialisation
➢Création de profilés inférieur et supérieur
pour éviter la torsion lors du bennage
➢Problématique d’allègement de la benne pour
augmenter la charge maximale utile.
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I. Partie mécanique
Conception et modélisation

9. Objectifs:
➢Assurer la résistance mécanique de la benne
➢Choisir les matériaux pour assurer la résistance de la face avant
• Hardox de 3mm (résistant à l’abrasion, sy: 1000 MPa)
• S355 de 4mm (acier conventionnel, sy: 355 MPa)
Méthodologie:
➢Définition de plusieurs modèles
➢Analyse de ces modèles par la méthode éléments finis (FEM)
➢Récolte des résultats, discussion et conclusion
• Bennes fissurées et non fissurées (44 t)
• Benne en développement (50 t)
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I. Partie mécanique
Calculs et simulations

10. 11
Benne fissuré Non-fissuré
Différence: renfort
I. Partie mécanique
2 bennes de 44t quasi-identiques avec/sans fissure sur la face avant
en Hardox
➢ Les fissures apparaissent du fait de l’absence des renforts

11. Modélisation et résultats de FEM
➢Modèle surfacique pour minimiser la charge de simulation (coque)
➢Appliquer une charge repartie pour simuler la condition de torsion
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Axe de rotation de vérin
Axe de rotation de benne
répartition de
charge
Torsion
700 MPa 209 MPa
Sans renfort Avec renfort
fissurée Non-fissurée
I. Partie mécanique
Calculs et simulations
➢L’absence de renfort entraine 3,5 fois plus
de contrainte

12. Estimation de la résistance de la benne 50 t en développement
➢2 choix de tôles sont possibles (Hardox de 3 mm ou S355 de 4 mm)
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4 mm (S355) 3mm (Hardox)
Benne 50t
Renfort optimisé
Coef.: Contraintes appliquées/sy
Sans renfort Avec renfort
91/355= 25% 157/ 1000= 16% 700/ 1000= 70% 209/1000= 21%
analyse précédant (Hardox)
Conseil OK OK KO OK
91 MPa
157 MPa
I. Partie mécanique

13. II. Partie électronique
Objectif: opération efficace et en toute sécurité de l’engin.
14
Risques habituels de collisions:
➢avec des personnes, du matériel, des lignes
haute tension, …
Solutions commerciales existantes:
➢Solutions commerciales existantes
➢Radar, caméra, détecteurs de présence IR
➢Détecteur de ligne HT

14. II. Partie électronique
15
Plusieurs causes identifiées:
➢Mauvaise stabilité du sol (surtout si humide)
➢Mauvaise mise à niveaux du camion avant le
déchargement
➢Torsion de la benne lors du déchargement (mauvaise
répartition du chargement, adhérence du
chargement au sommet de la benne, …)
Solution envisagée:
➢Utiliser des dispositifs modernes pour connaitre
l’orientation de la benne en temps réel!
Risque spécifique au levage: chute de la benne pendant un déchargement!

15. II. Partie électronique
16
Connaitre l’orientation (ou « l’attitude » ) de la benne en temps réel?
➢Nœuds de mesure distribués sur la benne
➢Utilisant des IMU (Inertial Measurement Unit) à 9 axes
(accélération, vitesse de rotation, champ magnétique)
➢Protocole de communication simple et robuste
sur bus RS485
➢Fonctionnalité « temps réel »
➢Permet une mesure rapide d’un grand nombre de
capteur (plus de 16 capteurs, plus de 100Hz)
➢Algorithme de fusion de capteur pour déduire
l’attitude

16. II. Partie électronique
17
Représentation du système

17. II. Partie électronique
18
Ces mesures permettrons d’établir un modèle de la benne en temps réel,
afin de prévenir des situations dangereuses.

18. II. Partie électronique
19
Problématique du temps réel
Afin d’avoir des ressources de calcul
importantes:
➢Utilisation d’un nœud de calcul
« maitre » de type micro-ordinateur
Problème: Linux n’est pas un OS temps
réel.

19. II. Partie électronique
21
Problématique du temps réel
Les nœuds de mesure, eux, implémentent
FreeRTOS, un OS temps réel performant.
➢Désignation d’un nœud « maitre du temps » parmi
les nœuds de mesure.
➢Cela permet d’utiliser la capacité temps réel de
FreeRTOS pour séquencer les mesures de tous les
nœuds sur le bus de communication.
Nœud de
calcul
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure

20. II. Partie électronique
22
Problématique du temps réel
Nœud de
calcul
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure
&
Maitre du
temps
TOP
TOP
Les nœuds de mesure, eux, implémentent
FreeRTOS, un OS temps réel performant.
➢Désignation d’un nœud « maitre du temps » parmi
les nœuds de mesure.
➢Cela permet d’utiliser la capacité temps réel de
FreeRTOS pour séquencer les mesures de tous les
nœuds sur le bus de communication.

21. II. Partie électronique
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Problématique du temps réel
Nœud de
calcul
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure
Nœud de
mesure
&
Maitre du
temps
DATA DATA
DATA
Les nœuds de mesure, eux, implémentent
FreeRTOS, un OS temps réel performant.
➢Désignation d’un nœud « maitre du temps » parmi
les nœuds de mesure.
➢Cela permet d’utiliser la capacité temps réel de
FreeRTOS pour séquencer les mesures de tous les
nœuds sur le bus de communication.

22. II. Partie électronique
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Etat d’avancement
➢Système validé sur banc de test réduit
➢Tests effectués embarqué dans un
véhicule automobile
➢Le système de test est prêt à être
intégré à une benne en fin de
fabrication
➢Calcul d’attitude à implémenter en temps
réel
➢Système d’alarme et de visualisation
➢Tests de chute
➢Sécurisation des opérations du camion à
vidage horizontal
Travaux futurs

23. 25
III. Conclusions et perspectives :
➢ Bennes en test depuis plus d’un an sur le terrain
➢ Reduction de la masse à vide de 150kg
➢ Benne à vidage horizontale en cours de développement
➢ Des challenges techniques liés à la technologie de mise en mouvement du
bouclier
➢ Challenges au niveau de la sécurité à cause des forces entrant en jeu (36T de
chargement)

24. 26
Merci pour votre attention!
N’hésitez pas à poser des questions.