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Journée SFA / Renault / SNCF
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Acoustique
&
Techniques n° 44
L’objectif principal est d’identifier les zones d’émission
principales, de l’avant à l’arrière des véhicules. On ne
considère pas leur localisation verticale (hauteur par rapport
à la chaussée). Etant donné la concentration de certains
éléments mécaniques, notamment à l’avant des véhicules
qui inclut l’essentiel du groupe motopropulseur, la séparation
acoustique des contributions des différents organes
mécaniques n’est pas systématiquement recherchée : on
recherche prioritairement une distinction fonctionnelle des
contributions spatiales (bruit moteur et bruit de roulement)
ainsi qu’une description fréquentielle.
La localisation horizontale des sources s’appuie sur une antenne
microphonique horizontale. Mise en œuvre et traitements sont
décrits au paragraphe 1, qui détaille également la mesure des
grandeurs non acoustiques (cinématique...). Le paragraphe 2
présente quelques analyses du comportement des poids
lourds issues des deux campagnes de mesure.
Principe de mesure
Méthodologie
Le dispositif de mesure employé pour identifier et
caractériser les sources de bruit principales des poids lourds
est relativement classique dans le contexte des mesures
au passage. Le principe de base est abondamment décrit
dans la littérature ; seuls les éléments-clés sont rappelés
dans ce texte.
La mesure est basée sur une antenne microphonique
régulière, réseau de microphones équidistants dont la
répartition dans l’espace est définie en fonction des
caractéristiques de l’objet à étudier (dimensions, gamme
de fréquence à analyser) et des performances souhaitées
(résolution spatiale). Les signaux issus des microphones
sont focalisés (formation de voies adaptée au champ proche)
[3] : l’antenne est un système de mesure directif, dont la
direction d’écoute peut être modifiée a posteriori. Cette
propriété est mise à profit dans le cas d’un véhicule en
mouvement ; les sources peuvent être suivies pendant leur
déplacement, de sorte à :
- augmenter le temps d’observation de la source pour une
estimation plus précise des niveaux reçus,
- supprimer le flou résultant du déplacement de la source,
- dédopplériser les signaux dans le cas d’une source en
mouvement rapide (peu important pour la gamme de vitesse
des poids lourds).
La connaissance précise de la vitesse est indispensable pour
un traitement efficace.
Par ailleurs, la dynamique de détection en présence de
sources faibles peut être améliorée par pondération des
signaux de l’antenne (fenêtre de pondération).
Les performances de l’antenne dépendent de la fréquence,
elles sont meilleures aux fréquences élevées qu’aux
basses fréquences [4]. Cependant la gamme de fréquence
d’utilisation d’une antenne est limitée en haute fréquence
dans son principe-même (repli spatial). Pour les fréquences
basses, la limite est fixée par l’utilisateur, seuil à partir duquel
il estime que les performances ne sont plus suffisantes pour
répondre aux critères spécifiés (capacité de séparation de
sources proches).
La largeur de la fenêtre d’observation spatiale n’est pas
constante sur la gamme de fréquence d’utilisation. La
caractérisation d’une source en niveau global nécessite
alors de compenser ces variations de sorte que toutes les
fréquences soient vues théoriquement de façon identique :
ceci a été réalisé en appliquant un coefficient correctif,
fonction de la fréquence, aux valeurs du spectre fréquentiel
local (spectrogramme).
Mesures acoustiques
Pour une localisation de l’avant à l’arrière du véhicule sans
spécification de la hauteur de sources, une antenne linéaire
horizontale (capteurs alignés le long d’une droite horizontale)
est suffisante. Elle est placée en bordure de chaussée,
directement posée sur le sol (pour s’affranchir des réflexions),
à une distance voisine de 2,5 mètres de la trace extérieure du
roulement des pneumatiques (figure 2). Afin de permettre une
excursion en fréquence adaptée au spectre des poids lourds,
deux sous-antennes linéaires sont utilisées simultanément.
Chaque sous-antenne est constituée de 13 microphones
(a) trafic véhicules légers
(b) poids lourds en conditions contrôlées [2]
Fig. 1 : Niveau de bruit (L
Amax
) sur revêtement BBM 0/10
Sources de bruit des poids lourds : mesure des véhicules du trafic et analyse de leur comportement