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TABLE DES MATIÈRES

Préface, Remerciements, Résumé
1.0 Introduction
2.0 Interface entre la Circulation Rurale et Urbaine
3.0 Réglementations fédérales et étatiques
4.0 Tracteurs à grande vitesse
5.0 Transport des travailleurs sur les routes publiques Routes avec Équipement agricole
6,0 Suggestions pour l’avenir
7,0 Références
8,0 Liste des Membres du Comité de la Recherche et de la Vulgarisation en matière de Sécurité et de Santé agricoles

4.0 TRACTEURS À GRANDE VITESSE

4.1 PROBLÈMES IDENTIFIÉS PAR NOUS:

• Aux États-Unis, les tracteurs agricoles, les équipements automoteurs et remorqués échappent souvent aux exigences de la législation sur les véhicules routiers.
• La vitesse des tracteurs a augmenté ces dernières années. Afin de protéger les autres usagers de la route, les tracteurs et l’équipement remorqué doivent être conçus pour permettre au conducteur de garder le contrôle du tracteur et de l’équipement remorqué dans toutes les conditions.
• Les principaux systèmes de sécurité qui peuvent poser problème à des vitesses plus élevées comprennent la direction, les freins, la suspension, les pneus, l’alignement, les composants d’attelage, les structures de protection contre le renversement du tracteur (ROPS), l’emblème SMV et le symbole de l’indicateur de vitesse (SIS).

4.2 QUE SAVONS-NOUS DE CES PROBLÈMES?

4.2.1 VITESSES DU TRACTEUR.

Historiquement, la majorité des tracteurs aux États-Unis étaient conçus pour rouler à une vitesse de pointe d’environ 20 mi / h (30 km /h). Ces véhicules comportaient normalement des essieux arrière rigides et des essieux avant montés sur tourillon avec des normes techniques complètes disponibles pour les processus de conception et de fabrication. Dans les années 1980, les tracteurs européens, en particulier ceux de 100 ch (75 kW), ont commencé à être conçus avec une vitesse maximale au sol supérieure à 25 mph (40 km / h). Physiquement, ces tracteurs sont similaires aux machines à 20 mi / h (30 km / h), sauf en ce qui concerne les engrenages et les freins. Les normes sur les tracteurs ont reconnu leur présence et ont été modifiées pour incorporer des normes de freinage appropriées. Des tracteurs intégrant un rapport d’engrenage plus élevé et une suspension de leurs essieux avant ont été introduits en 1994; ces tracteurs pouvaient parcourir 50 km / h (32 mi / h). En 2005, la norme ASABE S390, « Définitions et classifications des équipements de terrain agricoles », a été révisée pour inclure des catégories de vitesse au sol. La norme, également approuvée par l’American National Standards Institute (ANSI), divisait les équipements agricoles sur le terrain en 5 classifications de vitesse au sol (tableau 3) en fonction de leur vitesse au sol maximale nominale dans une configuration d’équipement d’origine telle que conçue et spécifiée par le fabricant. Bien qu’il n’y ait pas de définition précise du terme « tracteur à vitesse plus élevée » dans cette norme, à nos fins, lorsque la vitesse la plus élevée d’un tracteur est évaluée égale ou supérieure à 25 mi/ h (40 km/h), le tracteur est considéré comme un tracteur à vitesse plus élevée.

Tableau 3. Agricultural equipment ground speed classes

		Ground Speed (km/h)
Agricultural Field Equipment Group	sym	25	40	50	65	>65
Agricultural tractor	ATR	ATR25	ATR40	ATR50	ATR65	ATR65 Plus
Outil remorqué	ATI	ATI25	ATI40	ATI50	ATI66	ATI65 Plus
Outil monté à l’arrière	MER	Sans Objet
Outil monté à l’arrière	MER	Sans Objet
Outil semi-monté arrière	SMR	SMR25	SMR40	SMR50	SMR65	SMR65 Plus
Appareil semi-monté à l’avant	SMF	D-25	FX44	CERTS: CE, ISO9001	CERTS: CE, ISO9001	SMF65 Plus
Machine automotrice	MPS	M25	SPM40	D-50	SPM65	SPM65 Plus
Bulk carrier/agricultural trailer	ABC	ABC25	ABC40	ABC50	ABC65	ABC65 Plus

Source: ASAE Standard 390.4 (2005)

Un examen des rapports sommaires des essais de tracteurs du Nebraska montre que sur plus de 500 tracteurs testés (Griso, 2007), la vitesse des engins routiers des tracteurs testés a augmenté au cours des cinq dernières années (Figure 1). Actuellement, entre 40 et 45% des tracteurs testés sont égaux ou supérieurs à 25 mi /h (40 km/h). Par rapport aux tracteurs testés au cours des 20 dernières années aux cinq dernières années (figure 2), il y a une augmentation du nombre de tracteurs testés à des vitesses égales ou supérieures à 25 mi/h (40 km/h). Les résultats indiquent que des tracteurs pouvant dépasser 40 km/h (25 mi/h) sont disponibles.

Figure 1. La fréquence des tracteurs testés par année selon laquelle le rapport élevé permettait des vitesses de déplacement supérieures ou égales à 25 mi/ h.

Figure 2. Le pourcentage de vitesse de transmission élevée du tracteur pour le transport routier testé au cours des 20 dernières années et testé au cours des cinq dernières années.

4.2.2 DIRECTION DU TRACTEUR.

Historiquement, les tracteurs ont incorporé: a) une direction mécanique pure; b) une direction mécanique assistée hydrauliquement; et c) des systèmes de direction hydrostatiques complets. Alors que de nombreux tracteurs plus anciens encore utilisés ont une direction mécanique, la plupart des tracteurs actuels utilisent une direction hydrostatique. Les caractéristiques de la direction hydrostatique sont:

• Faible effort de braquage
• Couple de braquage élevé
• Rétroaction limitée ou nulle des roues de route au volant
• Capacité d’auto-alignement limitée ou nulle, et
• Direction limitée en cas de panne moteur ou hydraulique.

La perte de direction lors d’une panne moteur a été un problème, mais les tests montrent que dans ces situations, un dysfonctionnement total du système de direction ne se produit pas (Griso, 2007). Le conducteur est capable de diriger le tracteur dans un rayon déterminé et dispose du temps nécessaire pour arrêter le tracteur. L’expérience montre que les systèmes de direction hydrauliques ne tombent pas en panne brusquement. De plus, certains systèmes sont auto-alignés et sont conçus avec une réserve hydraulique suffisante pour que le conducteur réagisse de manière appropriée et garde le contrôle du tracteur.

La réponse du véhicule à l’entrée du volant est essentielle à la sensation et au comportement du véhicule. Si le temps est trop court, le tracteur sera sensible au fonctionnement et nécessitera une correction continue pour le maintenir en ligne droite. Inversement, si le temps est trop long, le tracteur sera lent à réagir et peut créer des problèmes de direction pour le conducteur. Dans le cas extrême, si le conducteur tourne d’abord à droite puis rapidement à gauche (comme il le ferait en conduisant une voiture), le conducteur peut tourner la roue à gauche alors que, ou même avant, le véhicule a commencé à se déplacer à droite. Ou le conducteur peut continuer à tourner à droite, ce qui entraîne un virage trop à droite. Dans les deux cas, le volant devient déphasé avec le mouvement des roues de route et en tentant de corriger cela, la colonne de direction peut sembler avoir des propriétés élastiques. En pratique, le temps de réponse cible pour développer la force de virage maximale est compris entre 0,6 et 0,8 seconde.

4.2.3 FREINAGE DU TRACTEUR.

Fondamentalement, les freins ont pour fonction de réduire l’énergie cinétique du véhicule par conversion en énergie thermique. En fonction du carré de vitesse du véhicule, l’énergie cinétique augmente rapidement. Par exemple, un tracteur roulant à 80 km/h (50 mi/h) dissipe environ sept fois l’énergie nécessaire au freinage qu’un tracteur roulant à 30 km/h (20 mi/h). Cette situation est exacerbée par l’obligation légale pour les véhicules en mouvement plus rapide de décélérer à des taux plus élevés. Par exemple, les tracteurs de 20 mi/h (30 km/h) ont toujours été tenus d’avoir des systèmes de freinage capables de décélérer à 9,3 pi/s2 (2,8 m/s2). Lorsque les tracteurs atteignent une vitesse de 30 mi/h (50 km/h), ils doivent décélérer à une vitesse de 16,4 pi/s2 (5).0 m/s2), ce qui est le même que l’industrie du camionnage.

Avec la combinaison d’un niveau d’énergie plus élevé et d’une décélération plus rapide, des systèmes de freinage présentant d’excellentes caractéristiques de dissipation thermique sont nécessaires. Les tracteurs conventionnels ont normalement recours à des freins à disque secs ou immergés dans l’huile incorporés dans l’essieu arrière du tracteur. L’huile utilisée est commune avec celle utilisée pour la lubrification des essieux, la lubrification des boîtes de vitesses et comme alimentation en huile hydraulique externe des outils. La contamination de cette huile par des débris de garniture de frein peut entraîner de graves problèmes fonctionnels dans les systèmes hydrauliques ou de transmission du tracteur. Une dégradation des propriétés de lubrification de l’huile peut également se produire si l’huile est soumise à des températures élevées, ce qui entraîne une détérioration de la durabilité des composants.

La répartition du poids et les pneus arrière volumineux des tracteurs conventionnels ont permis aux tracteurs de générer un effort de freinage suffisant à partir de leurs seules roues arrière; généralement, ces tracteurs ne sont pas équipés de freins avant. Le passage aux tracteurs à 25 mi / h (40 km / h) en Europe a coïncidé avec l’acceptation presque universelle des essieux entraînés par assistance aux roues avant. Cela a donné aux constructeurs la possibilité d’engager la transmission de l’essieu avant lors du freinage. Cette technologie a également été intégrée aux modèles de tracteurs à 32 mi / h (50 km / h), avec l’ajout d’une certaine forme de freins à disque sur le système d’entraînement avant pour faciliter l’effort de freinage.

Selon la norme ANSI/ASAE, S365.8, « Procédures d’essai du Système de freinage et critères de performance de freinage pour les équipements agricoles sur le terrain », les exigences relatives au système de freinage pour les remorques agricoles et les machines agricoles remorquées sont divisées en deux domaines: l’un concernant les équipements remorqués sans freins et le second avec freins:

1. Pour les équipements remorqués SANS freins, les informations suivantes doivent être fournies : Ne remorquez pas les équipements dépourvus de freins :
   • à des vitesses supérieures à 20 mi/ h (32 km / h); ou
   • à des vitesses supérieures à celles recommandées par le fabricant; ou
   • qui, à pleine charge, a une masse (poids) supérieure à 3300 lb (1,5 t) et plus de 1,5 fois la masse (poids) de l’unité de remorquage.

1. Pour les équipements remorqués AVEC freins, les informations suivantes doivent être fournies: Ne remorquez pas les équipements équipés de freins:
   • à des vitesses supérieures à 32 mi/ h (50 km/ h); ou
   • à des vitesses supérieures à celles recommandées par le fabricant; ou
   • qui, à pleine charge, a une masse (poids) supérieure à 4,5 fois la masse (poids) de l’unité de remorquage.
   • à des vitesses supérieures à 25 mi / h (40 km / h), à pleine charge a une masse (poids) supérieure à 3,0 fois la masse (poids) de l’unité de remorquage.

4.2.4 SUSPENSION D’ESSIEU TRACTEUR.

Les tracteurs américains ne sont pas traditionnellement fabriqués avec des systèmes de suspension. Cependant, un châssis entièrement suspendu, c’est-à-dire un système de suspension pour les essieux avant et arrière, peut améliorer la maniabilité à toutes les vitesses. Sur un tracteur conventionnel sans suspension, le poids peut se détacher des roues en traversant une bosse, ce qui donne une traction minimale lorsque les freins sont appliqués. Le poids est également transféré vers l’avant sur l’essieu avant, mais la majeure partie de la puissance de freinage est dans l’essieu arrière. Ces facteurs se combinent pour limiter la capacité de freinage du tracteur conventionnel. Avec une suspension complète, lorsque les roues traversent des bosses sur la route, la roue et l’essieu peuvent se déplacer hors du terrain accidenté tandis que la répartition du poids reste similaire. Avec une suspension complète, les roues sont plus aptes à rester en contact avec le sol, ce qui maximisera le coefficient de traction des roues au freinage et en traction. Par exemple, une construction de châssis complet permet à la masse de la machine de « flotter » sur la suspension complète tandis que les essieux suivent les contours du sol.

En général, les avantages d’un système de suspension complète peuvent être résumés comme suit:

• Un plus grand confort de conduite et une isolation contre les vibrations du corps entier, à la fois sur le terrain et sur la route.
• Meilleur contrôle du véhicule par le conducteur grâce à des variations de force au sol minimisées des roues.
• Meilleures caractéristiques de maniabilité du véhicule pour une utilisation plus sûre sur la route, en particulier à des vitesses plus élevées
• Traction accrue grâce à une force au sol constante sur les roues.
• Possibilité de vitesses de déplacement supérieures rendues possibles par des accélérations corporelles minimisées.

Les exigences pour un système de suspension complète optimal sur un tracteur, qu’il soit à vitesse supérieure ou conventionnel, sont les suivantes:

• Les pneus sont maintenus tels que la force qu’ils exercent sur la surface du sol reste presque constante.
• Tracteurs capables de subir de grandes variations de chargement soit à l’intérieur de l’empattement (comme dans un camion chargé), soit en porte-à-faux à l’arrière ou à l’avant du véhicule lorsqu’ils transportent des outils montés.
• Pendant les opérations à forte puissance et à fort tirant d’eau, la puissance est transmise par les roues motrices à faible vitesse et à couple élevé. Ce couple doit être réagi à travers le mécanisme de localisation de l’essieu sans réaction de composant vertical.
• Course d’essieu importante pour éviter de générer des forces au sol élevées lors de l’élimination des bosses
• Des caractéristiques de virage prévisibles et contrôlables sont plus facilement obtenues avec des tailles de pneus égales sur les essieux avant et arrière.

4.2.5 PNEUS DE TRACTEUR / ÉQUIPEMENT REMORQUÉ.

Le transport routier est l’une des utilisations extrêmes d’un pneu agricole car le pire ennemi d’un pneu en dehors de la chaussée dure est la chaleur. La pression recommandée dépend non seulement de la charge du pneu (portée par l’essieu), mais aussi de la vitesse maximale. Différentes tables de charge / gonflage sont développées pour la vitesse maximale de la machine. Les livres de données sur les pneus répertorient les capacités de poids et les pressions d’air recommandées ainsi que les vitesses de déplacement maximales.

Selon la norme ANSI / ASAE, S430.1, « Chargement et pressions de gonflage des pneus d’équipement agricole », les pneus de type agricole ne sont pas conçus pour être utilisés par des véhicules routiers ou pour fonctionner à des vitesses supérieures à 25 mi / h (40 km / h), sauf pour les pneus F1 désignés comme étant utilisés sur route. Pour les pneus de tracteur agricole, selon SAE J709, des désignations similaires sont garanties pour un déplacement à plus grande vitesse.

4.2.6 ROPS SUR LES TRACTEURS À GRANDE VITESSE.

La structure de protection contre le renversement (ROPS), telle que décrite dans la norme J2194 de la Society of Automotive Engineers (SAE) « Structures de protection contre le renversement (ROPS) pour tracteurs agricoles à roues », est une structure de protection conçue pour minimiser la fréquence et la gravité des blessures de l’opérateur résultant d’un renversement accidentel du tracteur. Les ROP sont conçus pour absorber l’énergie résultant de l’impact du tracteur sur la surface du sol lors d’un renversement du tracteur. L’objectif de la norme et des procédures d’essai, conformément à la norme SAE J67 « Protection aérienne des tracteurs agricoles — Procédures d’essai et exigences de performance », est de protéger l’opérateur pendant les opérations sur le terrain et non en cas d’accident de véhicule. La norme d’essai ROPS actuelle limite les vitesses d’essai du tracteur à 3-5 mi / h (5-8 km / h) pour le renversement arrière et à une vitesse minimale de 10 mi / h (16 km / h) pour le renversement latéral.

Liu et Ayers (2007) ont fait état des préoccupations suivantes concernant les ROPS sur un tracteur à vitesse plus élevée: 1) combien d’énergie un ROPS pour un tracteur à vitesse plus élevée devrait-il absorber; 2) dans quelle mesure les forces d’impact que le tracteur à vitesse élevée générera s’il se renverse sont différentes; 3) comment la vitesse d’avancement influence l’énergie absorbée par le ROPS dans les directions longitudinale et verticale; et 4) si les critères actuels pour l’essai ROPS sont compatibles ou suffisamment forts pour les ROPS du tracteur à vitesse élevée. Ils n’ont pas abordé les compromis de sécurité qu’un ROPS plus fort peut introduire, tels que la visibilité réduite de l’opérateur (en particulier lors de l’entrée sur les routes), le potentiel de diminution de la stabilité à partir d’un centre de masse plus élevé ou le risque accru pour les autres usagers de la route à partir de tracteurs à masse plus élevée.

4.2.7 ATTELAGE DU TIMON.

L’attelage de timon nord-américain est un attelage de conception unique et peut ne pas convenir aux tracteurs à grande vitesse. La configuration de la barre d’attelage et de la goupille d’attelage peut donner trop de flexibilité pour un contrôle stable à une vitesse plus élevée. Un attelage à billes (80 mm étant considéré comme une norme) serait une solution efficace, mais l’emplacement de la bille par rapport à l’essieu arrière du tracteur est critique. Plus l’attelage est connecté en avant, plus l’équipement remorqué sera stable pendant le fonctionnement de la route. Malheureusement, le déplacement de l’emplacement d’attelage vers l’avant diminue le rayon de braquage, ce qui limite les opérations sur le terrain.