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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II
59
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
Emission de bruit des tramways : analyse spectrale des sources de bruit
les caractéristiques fréquentielles des sources de bruit
principales. Le cas particulier du crissement en courbe,
déjà étudié par ailleurs [4], est en dehors du cadre de cet
article.
Approche expérimentale
Sites et configurations de mesure
Une campagne de mesures a été effectuée : elle
constitue le socle de l’étude acoustique, notamment pour
établir l’émission de bruit des tramways dans différentes
configurations répandues sur les réseaux français.
Deux sites ont été sélectionnés (Figure 1) : une pose de
voie classique (semelles standard) avec un revêtement
gazonné, et une pose de voie avec semelles souples
(DPHI) et revêtement pavé. Dans chaque cas, pose de voie
et revêtement présentent des propriétés convergentes
sur le plan acoustique : plus silencieux pour le premier,
plus bruyant pour le second. L’état de surface des rails
était satisfaisant. La rugosité n’a pu être mesurée que
pour des grandes longueurs d’onde (0,1m – 1,25 m),
adaptées au domaine de fréquences liées aux vibrations
mais concernant uniquement les basses fréquences pour
l’acoustique : la rugosité dans cette gamme s’est avérée
inférieure aux courbes limites du rail de référence (EN ISO
3095:2005) [5].
Deux rames de tramway ont été mesurées, chacune
évoluant sur les deux sites (Figure 1). La première rame
(TFS, Alstom), nommée « rame A » dans cet article, est
représentative du matériel roulant de première génération
(1985-1995). Composée de trois modules, dont l’un à
plancher bas, elle comprend deux bogies moteurs et deux
bogies porteurs. Sa longueur totale est de 39,15 m. Elle
est équipée de moteurs à courant continu, et ne possède
pas d’unités de climatisation des voitures. La seconde
rame (Incentro, Bombardier), dénommée ici « rame B »,
présente les caractéristiques typiques des générations
de matériel roulant plus récentes (après 1995) : à
plancher bas intégral, elle comprend trois bogies, dont
deux bogies moteurs à roues indépendantes (un moteur
asynchrone par roue). Différents équipements auxiliaires,
dont les unités de climatisation, sont placés en toiture. Sa
longueur est de 36,14 m. Pour chaque rame, les roues
présentaient un état de surface satisfaisant, excepté un
léger plat sur une roue du TFS.
Lors des mesures, les deux rames ont circulé dans les
deux sens sur les mêmes portions de voie, à vitesse
constante de 20 à 50 km/h, en ligne droite. Des mesures
complémentaires ont été effectuées à l’arrêt, pour
caractériser le bruit des équipements auxiliaires.
Mesures acoustiques
Différents types de mesures acoustiques ont été
effectuées. Outre un microphone en position standard
(distance 7,5 m, hauteur 1,2 m), deux dispositifs
complémentaires ont été employés (Figure 2). Le
premier, composé d’un jeu de 5 microphones répartis sur
un arc de cercle de rayon 5,1 m centré sur l’axe de la
voie, vise à caractériser la directivité verticale du bruit
émis et à évaluer la puissance acoustique totale émise
par les rames. Le second dispositif est une antenne
microphonique, pour la caractérisation des sources de
bruit. Composée de 41 microphones, cette antenne en
croix est formée de deux antennes linéaires imbriquées
(espacement des microphones : 5 cm et 15 cm)
perpendiculaires, disposées dans un plan vertical parallèle
aux rails (distance 2,32 m du rail le plus proche) ; les
branches peuvent être orientées soit horizontalement/
verticalement, soit tournées à 45° de la verticale. Le
centre de l’antenne se trouve soit à une hauteur de 1 m
pour les sources situées en partie basse des rames, soit
à 3 m pour l’analyse des sources situées en toiture. Le
traitement d’antenne inclut formation de voies en champ
proche (focalisation) et suivi des sources au passage
(dédopplerisation) [1].
Simultanément, des données cinématiques, délivrées
via des cellules infrarouges, permettent de détecter le
passage des bogies et d’estimer la vitesse au passage
de chaque bogie.
Sources principales
L’analyse des sources de
bruit a montré que la plupart
d’entre elles se trouvent en
partie basse des véhicules
[2]. Les zones des roues, et
plus largement les zones des
bogies, sont des sources
compactes prédominantes,
avec des différences entre
bogies moteurs et bogies
porteurs, ces premiers
incluant une contribution
Figure 1
Fig. 1 : Rames et sites de mesure (gauche : rame A – voie DPHI +
pavés ; droite : rame B – voie classique + gazon)
Trams and measurement sites (left : tram A - DPHI track +
paving ; right : tram B - standard track + grass)
Fig. 2 : Dispositif de mesure de la directivité verticale
(gauche) et antenne microphonique (droite)
Vertical directivity measurement set
(left) and microphone array (right)
Figure 1
Figure 2
Figure 3