Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La problématique du bruit ferroviaire, à bord et en environnement, reste prépondérante et sa réduction est une des priorités du transport ferroviaire, notamment sur le matériel TGV. Ce bruit est constitué essentiellement du bruit de roulement, dû au contact roue/rail, et du bruit d’origine aérodynamique dû à l’augmentation des vitesses. À ces deux composantes, s’ajoute à l’arrêt et à faible vitesse le bruit des équipements. L’état de l’infrastructure a une forte influence sur ces paramètres et contribue ainsi grandement à cette nuisance sonore. Les effets de propagation de ces bruits déterminent au final le confort intérieur et l’acoustique environnementale.
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The issue of railway noise, both on board and in the environment, remains significant and its reduction, for rail transportation, is a priority notably for TGV equipment. This noise essentially consists of a rolling noise due to wheel/rail contact and a noise of aerodynamic origin due to increasing speed. Equipment noise when at a halt and at low speed must also be taken into account. The state of the infrastructure has a significant influence on these parameters and thus contributes a great deal to this noise nuisance. The propagation effects of these noises eventually determine indoor comfort and environmental acoustics.
Auteur(s)
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Louis-Marie CLÉON : Ingénieur des Mines, ex directeur technique « Recherche », SNCF
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Franck POISSON : Docteur en acoustique, SNCF « Direction de l'Innovation et de la Recherche »
INTRODUCTION
Bien que des atouts environnementaux soient largement crédités au système ferroviaire, le bruit apparaît encore comme son talon d'Achille, en dépit des progrès indéniables dans le cas des TGV par exemple.
Les recherches sur le bruit ferroviaire ont déjà permis de connaître et réduire le bruit de roulement, source principale du bruit ferroviaire pour les vitesses classiques dans le domaine voyageur. Il est primordial que des progrès similaires soient réalisés dans l'activité du fret ferroviaire. De même, le trafic périurbain dans les grandes agglomérations, et en particulier en Ile-de-France, doit aussi bénéficier de ces progrès pour en poursuivre le développement compte tenu de la densité forte d'habitations le long des plates-formes ferroviaires.
La problématique du bruit – l'exemple du bruit du roulement l'illustre bien – est celle d'un système où toutes les composantes (la roue des véhicules et le rail des infrastructures) contribuent à l'émission. « L'efficacité des solutions repose sur une action simultanée sur toutes les composantes de ce système. » (Extrait de l'éditorial du président Louis Gallois dans la Revue Générale des Chemins de Fer d'octobre 2003).
Si le bruit de roulement évoqué précédemment reste prépondérant jusqu'aux alentours de 300 km/h, le bruit d'origine aérodynamique apporte une contribution non négligeable pour les vitesses supérieures, d'une part parce qu'en réduisant le bruit du roulement, le bruit d'origine aérodynamique apparaît plus tôt et d'autre part parce que ce dernier croît plus vite avec la vitesse.
Ces différentes sources de bruit pour l'environnement nuisent aussi au confort du voyageur et du mécanicien. Des sources ponctuelles, comme le bruit de climatisation, les annonces sonores, les téléphones portables, les conversations trop fortes de voyageurs... peuvent susciter une gêne complémentaire, relevant évidemment du domaine de la physiologie mais aussi de la psychoacoustique.
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Bruit, environnement et confort7. Perspectives
Nous nous sommes attachés à examiner l'acoustique environnementale et le confort intérieur principalement sur le matériel TGV pour les raisons suivantes.
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L'ensemble des sources acoustiques connues se retrouve toutes sur ce matériel, en particulier la source aérodynamique, la fréquence de travelage,
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La source liée au bruit de roulement est sur le principe identique pour l'ensemble des matériels. Nous avons vu que son niveau variait fortement avec la vitesse et l'état des roues. Nous avons évoqué néanmoins brièvement cette problématique pour le matériel fret : l'usure des roues est fonction du type de freinage et de son agressivité sur la table de roulement, agressivité croissante entre le frein à disque, le frein à semelle composite et le frein à semelles fonte. Les difficultés qui limitent l'amélioration du matériel fret sont essentiellement de nature économique. En effet, le remplacement des semelles en fonte par des semelles composites oblige à des modifications de timonerie sur un grand nombre de wagons et est donc extrêmement couteux, sans rentabilité immédiate.
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La problématique de transferts solidiens et aériens est la plus complexe sur la rame TGV, compte tenu de sa nature articulée et des liaisons multiples entre caisses et bogies.
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Les nouveaux matériels, qu'ils soient régionaux ou de banlieue, sont équipés d'origine de freins à disque. Cependant la SNCF, les conseils régionaux, le constructeur ont été confrontés lors de leur mise en service à des niveaux de bruit élevés en environnement à l'arrêt et à bord, dus à une motorisation thermique mal isolée (fixation par plots sur berceau, transmission vibratoire, hélice de ventilation bruyante...). La résolution de ces problèmes a fait appel à des solutions spécifiques proches du domaine automobile.
Quelles sont les perspectives d'avenir ?
Deux risques majeurs apparaissent.
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L'augmentation des vitesses pour le TGV ne pourra se faire que si le phénomène de l'envol de ballast est maîtrisé (à la conception, par des opérations de maintenance, de nettoyage, de « collage »...), afin de limiter la dégradation de l'état de surface des roues et du rail et donc le bruit de roulement, à la fois pour le bruit en environnement et pour le confort acoustique.
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Le développement d'une motorisation plus légère, par exemple avec des moteurs à aimants permanents, répartis...
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Perspectives
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALIBERT (F.), LETOURNEAUX (F.), COSTE (O.), POISSON (F.) - Noise source caractérisation on a TGV Duplex running up to 350kph by means of a 2D acoustique array - . Congrès Français d‘Acoustique (2003).
-
(2) - BELINGARD (P.), POISSON (F.), BELLAJ (S.) - Experimental study of noise barriers for high speed train - . Congrès international Worshop on Railway Noise (2010).
-
(3) - BONGINI (E.), MOLLA (S.), GAUTIER(P.E.), HABAULT (H.), MATTEI (P.O.), POISSON (F.) - Synthesis of noise of operating vehicles : Development within SILENCE of a tool with listening features - . International Workshop of Railway Noise (2007).
-
(4) - CHEN (H.), CHEN (S.), MATTHAEUS (W.) - Recovery of the Navier-Stokes equation using a lattice Boltzmann method - . Phys. Rev. A, 45, p. 5339-5342 (1992).
-
(5) - CHIELLO (O.), LORANG X.), CORDIER (J.F.), MARGIOCCHI (F.) - Projet Crisfis partie 1 : étude théorique et expérimentale du crissement de freins à disques pour le ferroviaire - . Journée Européenne de Freinage (2006).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
L'aéroacoustique en aéronautique
-
Bruit des transports : effets sur l'homme, indices et réglementation
ANNEXES
NF ISO 226 Février 2004 Acoustique – Lignes isosoniques normales.
NF EN ISO 3095 Novembre 2005 Applications ferroviaires – Acoustique – Mesurage du bruit émis par les véhicules circulant sur rails.
NF EN ISO 3381 Novembre 2005 Applications ferroviaires – Acoustique – Mesurage du bruit à l'intérieur des véhicules circulant sur rails.
ISO/TS Février 2003 Acoustique – Évaluation de la gêne causée par le bruit au moyen d'enquêtes sociales et d'enquêtes socio-acoustiques.
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