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Acoustique des transports ferroviaires

Article de référence | Réf : TRP3321 v1

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Conséquences et domaines ferroviaires concernés
L’aérodynamique ferroviaire

Auteur(s) : Louis-Marie CLEON

Date de publication : 10 mai 2018

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Roulement ferroviaire - Aspect mécanique de traction

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3. Conséquences et domaines ferroviaires concernés

Nous allons examiner successivement les différents domaines concernés, en rappelant la problématique, les exigences applicables pour les matériels de Classe 1 (matériel roulant atteignant une vitesse maximale égale ou supérieure à 250 km/h) de la STI (Spécification Technique d’Interopérabilité). Nous prendrons la vitesse de 300-320 km/h pour application, car cette vitesse concerne tous les domaines évoqués. Nous présenterons des exemples de résolution ou de réduction des phénomènes, les moyens d’essais et quelques calculs.

3.1 La résistance à l’avancement

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3.1.1 Définition des termes de la résistance à l’avancement (RAV)

Pour qu’un train de masse M et de résistance à l’avancement R dispose d’une accélération γ sur une ligne de profil i, il doit développer aux jantes des essieux moteur un effort F en kilonewtons, calculé pour chaque vitesse V égal à :

Avec :

k: coefficient > 1 prenant en compte l’effet des masses tournantes k = 1,04,
M: masse du train en tonnes,
γ: accélération en m/s²,
i: profil de la ligne (tangente de l’angle de la pente avec l’horizontale),
g: accélération de la pesanteur en m/s².

R représente la résistance à l’avancement du train en kilonewtons sur une voie horizontale, en alignement et sans vent traversier. Cette résistance s’exprime en fonction de la vitesse V sous la forme :

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - BELL (R.), BURTON (D.), THOMPSON (M.), HERBST (A.), SHERIDAN (J.) - Wind tunnel analysis of the slipstream and wake of a high-speed, - Journal of Wind Engineering and industrial Aerodynamics 134-2014.
(2) - OZAWA (S.) - Aerodynamic forces on train, - JSME 1990 ; 900-37.
(3) - VERGNAULT (E.), MALASPINAS (O.), SAGAUT (P.) - Noise source identification with the Lattice Boltzmann method. - J. Acoust. Soc. Am. 133, 1293-1305 (2013).
(4) - RICOT (D.) - Simulation numérique d’un écoulement affleurant une cavité par la méthode Boltzmann sur Réseau et application au toit ouvrant de véhicules automobiles. - PhD thesis, École Centrale de Lyon (2002).
(5) - BAKER (C.) - The flow around high speed trains. - Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics.

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Normes et standards

Règlement (UE) n° 1302/2014 de la Commission du 18 novembre 2014 – STI (Spécification Technique d’Interopérabilité) « Matériel roulant – Locomotives et matériel roulant destiné au transport de passagers »

Norme EN-14067-6) NF EN 14067-6 Mai 2010

Applications ferroviaires – Aérodynamique – Partie 6 : exigences et procédures d’essai pour l’évaluation de la stabilité vis à vis des vents traversiers

NF EN 14067-5+A1 Janvier 2011

Applications ferroviaires – Aérodynamique – Partie 5 : exigences et procédures d’essai pour l’aérodynamique en tunnel

NF EN ISO 3095 Octobre 2013

Acoustique – Applications ferroviaires – Mesurage du bruit émis par les véhicules circulant sur rails – Applications ferroviaires

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2 Annuaire

ARIA Technologies se consacre exclusivement, depuis sa création en 1990, à l’étude de l’environnement atmosphérique, et en particulier à la simulation numérique de la dispersion des polluants atmosphériques.

http://www.aria.fr

AREP est la filiale d’urbanisme, d’architecture, et d’ingénierie de SNCF Gares et connexions, elle a été créée en 1997.

http://www.arep.fr

L’ONERA (Office national d’études et de recherches aérospatiales) est le principal centre de recherche français dans le domaine de l’aérospatiale.

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - CONTEXTE

1.1 - Bref historique de l’histoire de l’aérodynamique, de l’aviation au train
1.2 - Enjeux pour le transport ferroviaire
1.3 - Spécificités ferroviaires par rapport aux autres modes de transport

2 - LES DIFFÉRENTS PHÉNOMÈNES AÉRODYNAMIQUES DE TRAÎNÉE : PRESSION, COUCHE LIMITE LAMINAIRE, TURBULENCE…

Quiz d'entraînement

3 - CONSÉQUENCES ET DOMAINES FERROVIAIRES CONCERNÉS

3.1 - La résistance à l’avancement
3.2 - La sécurité vis-à-vis du renversement du train sur les sites présentant de forts vents traversiers
3.3 - Le passage et le croisement de trains
3.4 - Les écoulements sous caisse et l’envol de ballast
3.5 - Le bruit aéroacoustique
3.6 - Le confort tympanique et acoustique lors des traversées de tunnel
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3.7 - Le fonctionnement des appendices (essuie-vitres, pantographe) et des entrées d’air