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Seule la rugosité des roues sélectionnées a été mesurée
pour caractériser le train d’essai. Au total, 13 passages
de train à différentes vitesses ont été mesurés : 6 à 80
km/h, 5 à 60 km/h et 2 à 70 km/h. Seuls les résultats
des passages à 80 km/h sont présentés ici.
Dispositif expérimental
Site de l’essai
Le site de l’essai est situé sur la ligne Amiens-Compiègne.
Cette voie est non électrifiée et limitée à 100 km/h. Malgré
ces restrictions, elle a été sélectionnée car elle contient
à la fois une partie équipée de long rails soudés (LRS) et
une partie présentant des rails à barres courtes séparées
par des joints de rail (JR). De plus, l’environnement dégagé
est idéal pour des mesures acoustiques.
Mesures au passage du train
Les mesures au passage du train permettent de caracté-
riser les comportements acoustiques et vibratoires des
roues et de la voie.
Sur le site LRS, 18 capteurs d’accélération ont été utilisés
sur les 6 travées sélectionnées (voir figure 1). Sachant
que la longueur des travées est d’environ 0,6 m et que
le périmètre des roues équivaut à environ 3 m, l’équipe-
ment de 6 travées permet de mesurer un tour de roue
complet. Par conséquent, l’influence d’un défaut de roue
peut être quantifié à chaque passage. Chaque travée est
équipée d’un accéléromètre vertical et d’un accéléromè-
tre latéral sur le rail. La vibration des traverses séparant
les travées a aussi été mesurée par des accéléromètres
verticaux. Sur le site JR, les deux travées encadrant le
joint de rail sont chacune équipées d’un accéléromètre
vertical et d’un accéléromètre latéral (voir figure 2). Les
4 traverses encadrant le joint de rail sont elles aussi équi-
pées d’un accéléromètre vertical.
Sur chaque site de mesure, 3 microphones ont été utili-
sés : le premier proche du rail, le deuxième à hauteur de la
roue mais suffisamment éloigné pour respecter les règles
de gabarit et le troisième à 7,5 m de la voie, placé à une
hauteur de 1,2 m par rapport à la surface du champignon
du rail. Ce dernier microphone respecte le protocole de
mesure de bruit au passage spécifié dans la norme NF
EN ISO 3095. Dans ce papier, seuls les résultats de ce
microphone sont exploités.
De façon à pouvoir localiser le passage de chaque roue
dans les mesures au passage du train d’essai, chaque site
est équipé d’une pédale de détection d’essieux (que l’on
peut distinguer près du second rail de la voie sur chaque
figure 1 et 2).
Analyse des mesures de rugosité
La caractérisation de la rugosité de surface sur la roue
et le rail permet de répondre à deux objectifs importants.
Le premier est évidemment de quantifier l’excitation au
passage du train et de pouvoir faire des comparaisons
entre l’amplitude du bruit au passage et l’amplitude de
rugosité dans les différentes gammes de fréquence.
Un modèle temporel de bruit de roulement offre la possi-
bilité d’utiliser les données spatiales de rugosité, plutôt
qu’une estimation spectrale de ces dernières comme c’est
le cas pour le logiciel TWINS. Le second objectif est d’ana-
lyser les données de rugosités spatiales mesurées.
Néanmoins, certaines précautions doivent être prises.
Les instruments de mesure de rugosité ne peuvent pas
quantifier l’état de la surface totale de la bande de roule-
ment mais seulement des lignes mesurées en parallèle.
Il est donc essentiel de mesurer suffisamment de lignes
pour pouvoir extrapoler un état global reflétant celui de
la surface réelle. De plus, l’utilisation des données spatia-
les de rugosité comme paramètres d’entrée d’un modèle
temporel demande une mesure en continu de l’état de
surface du rail d’une longueur équivalente à la longueur
de voie simulée.
Nous présentons ici une analyse de corrélation des
lignes mesurées en parallèle pendant l’essai puis une
estimation spectrale par bande tiers d’octave. L’analyse
de corrélation permet d’évaluer la nécessité de mesu-
rer plusieurs lignes en parallèle.
Caractérisation expérimentale du bruit de roulement et du bruit d’impact
Fig. 2 : Joint de rail
Fig. 3 : Méplat