LMarie-Agnès Pallas, INRETS, Laboratoiretransports environnement (LTE)Chrystèle Philipps-Bertin, INRETS-LTE
Marc Maldonado, Génie civil et mécanique,
Ecole centrale NantesThierry Legouis, Bureau d'études SerdB Nantes
Patricia Champelovier, INRETS-LTE
Olivier Chiello, INRETS-LTE

15,24 €ISSN 0768-9756
ISBN 978-2-85782-678-1

79

N

°2

P ORT

Joël Lelong, INRETS-LTE

BRUIT ET VIBRATIONS
DUS AUX TRAMWAYS :ÉMISSION ET PERCEPTION

RAP

Donatien Le Houedec, INRETS-LTE

Rapport n° 279
Décembre 2009

Rapport INRETS n° 279

Jacques Lambert, Génie civil et mécanique,
Ecole centrale Nantes

Marie-Agnès Pallas
Chrystèle Philipps-Bertin
Marc Maldonado
Coordinateurs scientifiques

BRUIT ET VIBRATIONS DUS AUX TRAMWAYS : ÉMISSION ET PERCEPTION

es impacts de l’introduction du tramway
sur le cadre de vie urbain sont nombreux.
Sur le plan environnemental, la question dubruit demeure un des enjeux-clefs, tant pourles concepteurs de tramways que pour les
exploitants de réseaux de transport collectif et les collectivités locales, dès lors quel’un des objectifs visés est une plus grande
acceptabilité de ce mode de transport par les
riverains. Mais que savons-nous aujourd’hui
de cette nuisance ?
Cette recherche, effectuée dans le cadre d’unprojet PREDIT financé par l’ADEME, s’est
attachée à caractériser les émissions acoustiques et vibratoires des tramways, et à évaluerla gêne ressentie par les riverains. Ce travails’appuie sur le recueil in situ de données
expérimentales – mesures, enquête – et ledéveloppement de modèles explicatifs. Sur labase des résultats scientifiques obtenus sontdiscutées les évolutions souhaitables sur leplan réglementaire.

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Marie-Agnès Pallas
Chrystèle Philipps-Bertin
Marc Maldonado
Thierry Legouis
Patricia Champelovier
Olivier ChielloJacques Lambert
Donatien Le HouedecJoël Lelong

Bruit et vibrations
dus aux tramways :émission et perception

Rapport INRETS n° 279
Décembre 2009﻿Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Auteurs
Marie-Agnès Pallas, chargée de recherche à l’INRETS-LTE
Chrystèle Philipps-Bertin, chargée de recherche à l’INRETS-LTE
Marc Maldonado, enseignant, chercheur rattaché à l’École centrale de NantesThierry Legouis, directeur du bureau d’études SerdB
Patricia Champelovier, ingénieur de recherche à l’INRETS-LTE
Olivier Chiello, chargé de recherche à l’INRETS-LTE
Jacques Lambert, directeur de recherche à l’INRETS-LTE
Donatien Le Houedec, professeur émérite à l’Ecole centrale de NantesJoël Lelong, chargé de recherche à l’INRETS-LTE
INRETS-LTE, Laboratoire transports environnement
25 avenue François-Mitterrand, case 24, F-69675 BRON CEDEXContributeurs
Roger Chatagnon (INRETS), Jean-Michel Clairet (INRETS), Christine Trindade(INRETS), Laurent de Lalande (SerdB), Jean-Pierre Regoin (ECN), François
Lejeune (SEMITAN).
Ce rapport a bénéficié des commentaires et remarques des référés suivants :– Annie Moch, professeur émérite des universités, LPCCI, Université Paris X,
Nanterre.
– Michel Bérengier, directeur de recherche au LCPC, Nantes.

Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité – INRETS
Direction scientifique / politique éditoriale – Aude Lauby
25 avenue François-Mitterrand, case 24, F-69675 Bron cedex, France
Tél. : +33 4 72 14 23 00 – Fax : +33 4 72 37 68 37 – www.inrets.fr© Les collections de l’INRETSNo ISBN 978-2-85782-678-1 – No ISSN 0768-9756
En application du code de la propriété intellectuelle, l’INRETS interdit toute reproduction intégrale ou partielle duprésent ouvrage par quelque procédé que ce soit, sous réserve des exceptions légales

2

Rapport INRETS n° 279

Table des matières
Synthèse.............................................................................................................. 5
Introduction.......................................................................................................... 9
Émission de bruit et sources acoustiques..................................................... 13
1. Introduction............................................................................................... 13
1.1. État de l’art..................................................................................... 14
1.2. Objectifs et méthodologie.............................................................. 14
2. Mesure des paramètres d’émission.......................................................... 15
2.1. Campagne expérimentale.............................................................. 15
2.2. Analyse de l’émission..................................................................... 24
2.3. Des mesures à la modélisation..................................................... 48
3. Modélisation de l’émission........................................................................ 48
3.1. Modèle d’émission......................................................................... 49
3.2. Contribution de la climatisation...................................................... 56
3.3. Contribution du bruit de roulement................................................ 58
4. Conclusions............................................................................................... 60
Vibrations dans le sol....................................................................................... 67
1. Introduction............................................................................................... 67
1.1. État de l’art..................................................................................... 68
1.2. Objectifs et méthodologie.............................................................. 70
2. Campagne expérimentale......................................................................... 71
2.1. Comportement mécanique du système voie/sol............................ 71
2.2. État de surface des rails................................................................ 77
2.3. Mesures embarquées : vibrations des essieux............................. 81
2.4. Mesures au passage : vibrations de la voie et du sol................... 86
3. Modélisation.............................................................................................. 94
3.1. Modèle de sol multicouche............................................................ 95
3.2. Modèle d’interaction voie/sol pour une pose classique................. 99
3.3. Modèle d’interaction voie/sol pour une pose sur dalle flottante..... 105
3.4. Modèle d’interaction voie/essieu.................................................. 113
3.5. Simulation du passage d’une rame............................................. 121
4. Conclusions............................................................................................. 128
Étude in-situ de la perception du bruit du tramway.................................... 133
1. Contexte et problématique...................................................................... 133
1.1. Gêne due au bruit de tramway et au bruit routier
en milieu urbain��������������������������������������������������������������������������� 133
1.2. Relation « dose-réponse » pour l’exposition au bruitdu tramway��������������������������������������������������������������������������������� 135

Rapport INRETS n° 2793Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

1.3. Principaux enseignements de la revue de littérature.................. 136
2. Méthodologie : enquête par questionnaire............................................. 136
2.1. L’élaboration du questionnaire..................................................... 137
2.2. Le choix des sites d’enquête....................................................... 145
2.3. Construction de l’échantillon........................................................ 149
2.4. Le déroulement de l’enquête....................................................... 149
2.5. Les mesures d’exposition au bruit et le calcul des indicesacoustiques��������������������������������������������������������������������������������� 150
3. Les résultats de l’enquête....................................................................... 155
3.1. Apurement et constitution du fichier de données........................ 155
3.2. Description de l’échantillon enquêté............................................ 156
3.3. Le bruit du tramway au passage................................................. 159
3.4. Le bruit dû au trafic de tramways................................................ 172
4. Conclusions et perspectives................................................................... 195
Bilan : de l’émission à la perception............................................................. 199
1. Contribution des sources........................................................................ 199
1.1. Bruit de roulement........................................................................ 201
1.2. Bruit de traction............................................................................ 203
1.3. Bruit des auxiliaires...................................................................... 205
1.4. Bruits solidiens............................................................................. 205
1.5. Sources de bruit et logiciels de prévision.................................... 206
2. Gêne de long terme et réglementation................................................... 207
Conclusion et perspectives........................................................................... 209
1. Sur le plan de la recherche..................................................................... 209
1.1. Concernant les émissions de bruit.............................................. 209
1.2. Concernant les vibrations dans le sol.......................................... 210
1.3. Concernant la perception et la gêne............................................ 211
2. Sur le plan opérationnel et réglementaire............................................... 212
Bibliographie.................................................................................................... 215
Annexe 1 - Description des sites de mesurage acoustique et vibratoire...... 221
Annexe 2 - Description des rames................................................................ 227
Annexe 3 - Antenne microphonique : principe et performances............... 231
Annexe 4 - Enquête de perception : fiches descriptives des sites........... 235
Annexe 5 - Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »............. 249
Annexe 6 - Enquête de perception : exemple de fiche de mesurage
acoustique.................................................................................... 265
Fiche bibliographique / Publication data form................................................... 269

4

Rapport INRETS n° 279

Synthèse

L’objet de cette recherche est de mettre en évidence les situations susceptibles de créer une gêne chez les riverains de lignes de tramway, sur le plan dubruit et des vibrations. Cette recherche propose deux approches complémentaires du bruit et des vibrations engendrés par la circulation des tramways :–– une approche physique, qui permet une caractérisation fine du bruit et desvibrations émis par le tramway ;–– une approche psychosociologique qui s’intéresse à la perception du bruitet des vibrations et à l’évaluation de la gêne qu’ils peuvent provoquer chezles riverains.

Problématique
L’expérience réussie de création ou de réintroduction de réseaux de tramwaysmenée depuis une vingtaine d’années par des villes « pionnières » a favorisé leregain d’intérêt pour ce mode de transport au coût raisonnable, économe en énergie et peu polluant. Un des avantages environnementaux du tramway souvent
mis en avant est le relatif « silence » qu’il procure comparativement aux autres
moyens de transports publics. Cependant, à la lumière des réactions de riverains,
on constate que l’introduction de lignes de tramway peut créer des situations particulièrement gênantes. D’où la nécessité de mieux connaître les situations à l’origine des réactions négatives des riverains, afin de mieux prendre en compte laperception et les effets du bruit et des vibrations dans les projets futurs, ainsi quedans l’élaboration de réglementations adaptées au cas du bruit des tramways.

Déroulement de l’étudeLes études conjointes des sources acoustiques, des vibrations dans le sol etde la perception du tramway ont chacune impliqué des campagnes de mesures
ou un recueil de données réalisés sur le réseau de tramways de l’agglomération
nantaise.
L’étude des sources acoustiques vise à caractériser le bruit émis par un tramway. Des mesures ont été réalisées, mettant en œuvre une antenne acoustiquebidimensionnelle ainsi qu’un ensemble de microphones pour la mesure de la
directivité verticale, et conduisant à une description des sources principales et deleur comportement. Une modélisation de type « champ libre » est réalisée.
Pour l’étude des vibrations dans le sol, des mesures accélérométriques sur lesrames elles-mêmes, sur les rails et au niveau du sol ont été réalisées et analy-

Rapport INRETS n° 2795

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perceptionsées, conjointement aux mesures acoustiques. Un modèle complet, allant de l’excitation au contact roue/rail jusqu’à la propagation des vibrations dans le sol est
ensuite proposé. Les résultats théoriques sont discutés et comparés aux résultats
expérimentaux.
Enfin l’étude in situ de la perception du tramway repose sur une enquête parquestionnaire auprès de 370 riverains associée à une campagne de mesuresacoustiques. Sur la base de cette campagne, des niveaux d’exposition au bruitont été affectés à chaque personne interrogée. Les résultats obtenus concernent
la perception et la gêne due au bruit du tramway au passage, la gêne due au bruitdu trafic des tramways et les facteurs de modulation de la gêne.

RésultatsL’analyse acoustique des sources de bruit des tramways montre la part respective des zones bogies et de la voie dans l’émission de bruit de roulement, ainsi
que l’influence du type de plateforme (pose de voie et revêtement). La vitesse decirculation est également un paramètre essentiel, agissant sur les niveaux et larépartition fréquentielle des bruits émis. Les sources situées en toiture concernent
plutôt les riverains aux étages ; leurs contributions ne sont significatives que dansles sites peu bruyants.
Sur le plan vibratoire, la mise en évidence d’une excitation par les irrégularitésdes surfaces de roulement et l’identification des résonances voie/essieux permettent d’expliquer les écarts de niveaux observés sur les rails en fonction du type dematériel roulant et de l’état de surface des rails. Concernant la transmission desvibrations entre les rails et le sol, les travaux permettent de rendre compte plus
précisément de l’efficacité de différents couples pose de voie/sol. La nécessitéd’un modèle 3D avec flexion des dalles a été mis en évidence expérimentalement
et bien confirmé par les calculs. Dans certains cas, il s’avère que la torsion desdalles doit être prise en compte.
La gêne exprimée au passage d’une rame est importante, notamment « fenêtres ouvertes ». Elle est renforcée dès lors que les bruits sont perçus comme un
grincement, un crissement ou un grondement, autant d’aspects fréquentiels qui
ne sont pas pris en compte par les descripteurs événementiels conventionnels(LAmax, SEL). La capacité des descripteurs acoustiques énergétiques à expliquer
ou prédire la gêne au passage ou la gêne de long terme est faible. Par ailleursla gêne est co-déterminée par des facteurs non acoustiques (sensibilité au bruit,
image du tramway, usager du tramway…). Enfin, la gêne due au bruit des tramways semble en partie « contaminée » par la gêne due au bruit de la circulation
routière.

Exploitation des résultats
Parmi les dimensions environnementales du tramway, la dimension sonore
constitue une composante importante de la qualité de l’environnement urbain ;6

Rapport INRETS n° 279

Synthèseelle est parfois à l’origine de gêne pour les riverains. Certaines situations peuvent aggraver cette gêne, notamment celles qui sont cause de grincement ou
crissement comme les virages, ou celles où des vibrations sont ressenties ; elles
doivent être examinées et, le cas échéant, traitées en priorité.
En dehors de ces situations, le bruit de roulement peut être réduit par le choix
d’une infrastructure appropriée, privilégiant fixation rigide des rails et propriétés
acoustiques absorbantes du revêtement de surface. En cas de surfaces de roulement dégradées, il peut s’avérer nécessaire de réduire la vitesse en phase d’exploitation. Par ailleurs, les sources de bruit de traction et celles en provenancedes auxiliaires ne doivent pas être négligées dans les efforts de réduction, pourles situations où le bruit de roulement reste modéré.
Le problème des vibrations induites au passage des tramways ne doit pasêtre analysé uniquement sous l’angle de l’atténuation apportée par un type deplate-forme, et de la distance entre l’infrastructure et les habitations : il doit êtreenvisagé dès la conception des rames (masse, type d’essieux) et prendre encompte les caractéristiques du (sous-)sol pour déterminer l’efficacité d’une pose
isolante.
Sur le plan réglementaire, pour ce qui concerne l’aspect bruit, l’utilisation
actuelle du LAeq auquel sont associées des valeurs limites d’exposition, mériterait d’être complétée par des indicateurs événementiels (et des valeurs limites
correspondantes) traduisant plus fidèlement la gêne ressentie par les riverains.
Enfin, la définition des valeurs limites d’exposition devrait aussi mieux prendre encompte les niveaux sonores « préexistants » dus à la présence d’autres sourcesde bruit, notamment celui de la circulation automobile. Pour ce qui concerne l’aspect vibratoire, il n’existe pas de norme relative aux vibrations engendrées par les
infrastructures de transport, ni pour évaluer l’émission vibratoire au passage d’un
tramway, ni pour évaluer l’impact vibratoire au niveau d’un bâtiment. Il serait doncsouhaitable de définir en premier lieu des méthodes de mesure et des indicateurs
adaptés aux vibrations, puis de développer des méthodes de calcul normaliséespour les études d’impact vibratoire.

Rapport INRETS n° 279

7

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

La recherche, présentée dans ce rapport, a été financée par l’ADEME dans lecadre de l’appel à proposition de recherche « Bruit et nuisances sonores » du Programme National de Recherche et d’Innovation dans les Transports Terrestres.
(PREDIT) 2002-2007. Elle relève du groupe « Impacts énergétiques et environnementaux », et s’inscrit dans les thématiques « bruit des transports ferroviaires,vibrations en milieu urbain émis par les transports guidés, propagation du bruitsolidien » ainsi que « perception du bruit ».
Elle a mobilisé les compétences pluridisciplinaires de :–– deux instituts de recherche : l’Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité (INRETS) et l’École centrale de Nantes (ECN) ;–– un bureau d’études : Société d’études et de réalisations pour la diminution
du bruit (SERDB), coordinateur du projet ;–– un industriel dans le domaine des systèmes d’isolation acoustique et vibratoire : Composite Damping System (CDM) ;–– un exploitant de lignes de tramway : Société d’économie mixte des transports en commun de l’agglomération nantaise (SEMITAN).

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Rapport INRETS n° 279

Introduction

L’expérience réussie de création ou de réintroduction de réseaux de tramwaysmenée depuis une vingtaine d’années par des villes « pionnières » telles que
Grenoble ou Nantes a favorisé le regain d’intérêt auprès de nombreuses collectivités locales pour ce mode de transport au coût raisonnable, économe en énergie
et peu polluant. Ainsi, l’obligation de repenser, au travers des plans de déplacements urbains (et plus généralement dans le cadre d’une politique de transport
durable), l’offre en matière de transport urbain public a incité de nombreuses villes
à choisir le tramway (Montpellier, Valenciennes, Orléans, Bordeaux, Nice…).
Un des avantages environnementaux du tramway souvent mis en avant parles autorités locales est le relatif « silence » qu’il procure comparativement aux
autres moyens de transports publics comme l’autobus. Cependant, à la lumière
des réactions de riverains de lignes de tramway observées en France et à l’étranger (Sheffield, Düsseldorf…), force est de constater que la réaction est plus complexe et que l’introduction de lignes de tramway peut créer des situations particulièrement gênantes pour les riverains.
Or, il convient de noter qu’il n’existe à ce jour aucune méthode normalisée spécifique à ce mode de transport permettant d’évaluer l’impact environnemental entermes de bruit ou de vibrations, que cela soit à l’émission (caractérisation acoustique et vibratoire du système matériel roulant + infrastructure) ou au niveau dubâti (façade de bâtiment ou chez le riverain). En particulier, les vibrations basses
fréquences générées dans le sol peuvent conduire à des nuisances importantes
pour les populations riveraines, notamment dans le cas de rues étroites du fait dela proximité des immeubles environnants. L’Union internationale des chemins defer (UIC) a reconnu la nécessité de travaux de recherche sur ce phénomène à tous
les niveaux (normatif, perceptif, modélisation physique et moyens de réduction).
L’objet de cette recherche est de mettre en évidence les situations susceptibles
de créer une gêne chez les riverains de ligne de tramway, sur le plan du bruit etdes vibrations. Elle inclut une approche physique avec modélisation de l’émission
ainsi qu’une démarche psychosociologique comprenant une enquête auprès deriverains associée à une campagne de mesures acoustiques et vibratoires. Son
originalité et son ambition résident dans le fait qu’elle a pour objectif d’une partde décrire des situations-types de gêne due au bruit du tramway (gêne événementielle et gêne de long terme) et, d’autre part, de rechercher des concordances
entre les modèles issus des études des sources acoustiques et vibratoires, et laperception du bruit du tramway par des riverains.
Le programme de recherche a comporté trois parties complémentaires, dont
les résultats ont ensuite été exploités en synthétisant les différentes approches.

Rapport INRETS n° 279

9

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

La première partie est relative à l’étude des sources acoustiques ; elle vise
à caractériser le bruit émis par un tramway. Pour ce faire, des mesures ont été
réalisées à Nantes, en trois sites, avec deux types de rame.
L’émission acoustique des tramways est appréhendée à deux échelles : à l’échelle
de la rame globale, et à celle des sources. La première inclut des mesures de directivité dans un plan vertical, au passage des rames et à l’arrêt. Dans la seconde, lesmesures mettant en œuvre une antenne acoustique bidimensionnelle ont pour but
de localiser les principales sources sonores et de déterminer leur spectre d’émission, en fonction de la vitesse et dans chacune des configurations étudiées.
Une modélisation de type « champ libre » est ensuite réalisée et validée à partir des éléments déterminés expérimentalement. Elle permet de calculer la signature acoustique au passage du tramway, ainsi que les indicateurs acoustiques
classiques. Le modèle développé peut ensuite être exploité pour caractériser lacontribution de différentes catégories de sources (bruit de roulement, motorisation ou climatisation) au bruit émis et aux indicateurs classiques.
La deuxième partie est consacrée à l’étude des vibrations engendrées dansle sol, incluant la génération des vibrations aux contacts roue/rail, leur propagation dans la plate-forme puis dans le sol.
De façon similaire à la partie acoustique, des mesures ont été réalisées à
Nantes, assurant ainsi le respect de facto des mêmes conditions expérimentales
sur trois sites communs (rames employées, vitesse…). Les mesures mettent enœuvre des accéléromètres fixés sur le rail, sur la plateforme et sur le sol au voisinage de la voie. Elles visent d’une part, à caractériser la pose de voie dans sonenvironnement (effet couplé de la voie et du type de sol), et d’autre part, à localiser les principales sources vibratoires au passage en déterminant leur spectre, en
fonction de la vitesse et dans chacune des configurations étudiées. Des capteurs
embarqués permettent également de déterminer les vibrations des bogies.
Ces mesures sont ensuite utilisées pour modéliser d’une part les efforts aux
contacts roue/rail, d’autre part la propagation au travers de la plate-forme et dansle sol.
La troisième partie concerne l’étude in situ de la perception du bruit du tramway. 370 riverains des 3 lignes de tramway de la ville de Nantes ont été interrogésen face à face à domicile par questionnaire. Les principaux thèmes abordés sontle quartier et la place du tramway, la perception et la gêne due au bruit du tramway et aux autres sources de bruits entendus au domicile.
En parallèle, une série de mesures de bruit de longue durée (24 heures) a été
réalisée sur les 12 sites d’enquête. Elle a permis, après modélisation et calcul,d’affecter des niveaux d’exposition au bruit à chaque personne enquêtée.
L’analyse conjointe des données issues des questionnaires et des niveaux
d’exposition au bruit vise l’établissement de relations dose/réponse pour la gêneau passage du tramway et la gêne de long terme due au trafic des tramways. Les
réponses des riverains permettent également d’examiner l’influence de variables
non acoustiques dans l’expression de la gêne due au bruit.

10

Rapport INRETS n° 279

Introduction

Enfin, la dernière partie dresse le bilan de cette étude. Elle s’appuie sur lesprincipaux résultats obtenus précédemment et propose notamment des pistes deréflexion sur les descripteurs acoustiques pertinents de la gêne instantanée et dela gêne de long terme. Elle souligne également certains manques ou faiblesses
réglementaires.

Rapport INRETS n° 279

11Émission de bruit et sources
acoustiques

1. Introduction
Le tramway est un véhicule complexe, de grandes dimensions. Dans lesmodèles de prédiction actuels utilisés pour les calculs d’impact sonore, il est
généralement représenté par une source linéique uniforme sur toute sa longueur. En réalité, le bruit reçu au passage d’un tramway résulte de la superposition des contributions sonores de différentes sources (roulement, moteurs,équipements électriques, climatisation...), compactes ou étendues, géométriquement dispersées le long de la rame, provenant de divers phénomènes physiques (mécanique, électrique, aéroacoustique...). Certaines sources sont exclusivement liées au matériel roulant (motorisation, auxiliaires), d’autres résultent
de l’interaction du véhicule avec l’infrastructure (roulement). À ce titre, le typede pose de voie est déterminant pour ce qui concerne la mise en vibration desrails et de la plate-forme et, par suite, le bruit rayonné par l’infrastructure. Le
type de revêtement agit en tant que surface plus ou moins absorbante pour la
propagation des bruits en provenance des différentes sources. Enfin l’usage deplus en plus répandu de la climatisation, ainsi que le développement de rames
à plancher bas nécessitant l’installation d’équipements en toiture, prédisposent
à l’occurrence de sources affectant potentiellement les étages supérieurs desbâtiments.
Divers paramètres influencent le niveau et les caractéristiques fréquentielles
des bruits émis, donc la prédominance (resp. le masquage) de certaines sources.
Par exemple, outre les caractéristiques intrinsèques liées à la pose de voie, la
qualité de l’état de surface des rails et des roues, due à l’usure et à l’entretien dumatériel, influe sur les sources de bruit de roulement. Les conditions de circulation, en particulier la vitesse et l’allure, agissent également sur les caractéristiques des bruits émis.
Un certain nombre de questions méritent particulièrement d’être approfondies.
Si l’importance du bruit de roulement est incontestable, quelle est la part desautres sources dans le bruit émis ? Notamment quelle est la contribution dessources situées en toiture, et leur importance est-elle plus grande en direction desriverains habitant dans les étages ? Quels sont les effets de la vitesse, du type depose de voie, du type de rame sur les caractéristiques et la part des différentes
sources dans le bruit émis ?

Rapport INRETS n° 279

13

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

1.1. État de l’art
Si l’on ne tient pas compte de l’étude de phénomènes particuliers comme lecrissement, il existe assez peu de littérature scientifique concernant l’émission
et les sources de bruit d’un tramway en circulation, notamment sur les réseauxfrançais. Dans les travaux publiés au niveau international, le tramway a généralement été considéré dans sa globalité, sans distinction des sources. À ce titre on
peut citer une étude réalisée aux Pays-Bas dans les années 80, mettant en évidence les influences respectives de divers paramètres (type de rame, revêtement,
vitesse...) sur le bruit global de la rame [1]. La plupart des autres études sont unconstat comparatif du bruit moyen mesuré avant et après reconstruction d’unevoie [2][3], avec généralement modification simultanée de différents paramètres :rail, fixation, revêtement, vitesse de passage... Par ailleurs, quelques modèles deprédiction spécifiques à un réseau donné pour un indicateur acoustique global
au passage ont pu être déterminés [4], parfois sur des considérations purement
statistiques [5]. Plus récemment, la directivité verticale d’émission a été mesurée
sur un matériel roulant italien [6] et sur le réseau de Strasbourg [7].
Une première investigation sur la répartition horizontale des sources du tramway de Nantes a été réalisée par l’INRETS en 2000 dans le cadre du PREDIT 2[8], mettant en évidence les différences de comportement entre bogies moteurset porteurs, ainsi que les variations fréquentielles des comportements en fonction
du type de pose de voie. Enfin le projet européen SILENCE [9], qui s’est achevéen 2008, s’est efforcé d’identifier les principales sources de différents modes detransport, dont le tramway, et de définir un modèle prédictif du bruit émis. Certains
résultats ont été publiés concernant les transports guidés urbains, mentionnant lecaractère secondaire des sources liées aux équipements électriques par rapport
au bruit de roulement [10] : trois types de matériel roulant ont été mesurés sur
des réseaux distincts, en France et en Belgique, incluant l’utilisation d’antennes
microphoniques pour le matériel français [11]. Dans le projet SILENCE a également été développé un outil logiciel VAMPASS permettant de calculer, à partird’une modélisation par sources d’un véhicule (routier ou ferroviaire), la signature
acoustique au passage ainsi que le signal temporel pour une écoute binaurale[12].

1.2. Objectifs et méthodologie
La partie acoustique du projet PREDIT présenté dans le présent rapport a pourprincipal objectif de préciser la nature des bruits émis par le tramway susceptibles
d’affecter le riverain. Ceci implique à la fois les contributions du matériel roulant etde l’infrastructure. On ne s’intéresse pas ici aux bruits liés aux situations particulières d’arrêt aux stations, ou transitoires (démarrage, freinage), ni aux bruits decrissement en courbe1 ; on considère essentiellement les conditions de roulage
à vitesse stabilisée en ligne droite. Ce volet acoustique comprend deux phases.
La première phase vise à caractériser l’émission acoustique au passage d’unerame de tramway (§ 2), en considérant prioritairement le véhicule en champ libre
1 Les bruits de crissement ont été étudiés dans un autre projet PREDIT qui s’est achevé en 2005.

14

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques(rame en circulation sur sa voie, sans bâtiment environnant). Ceci repose dans
un premier temps sur une vaste campagne expérimentale réalisée à Nantes2,
visant à décrire d’une part les puissance et directivité globales des rames, etd’autre part les sources de bruit prépondérantes (localisation, niveau, fréquence).
Différents paramètres sont considérés : type de rame, type de voie/revêtement,
vitesse. Cette partie expérimentale est complétée par des mesures spécifiques
ciblées sur la climatisation. La deuxième phase est une phase de modélisation(§ 3). Elle repose sur le développement d’un modèle expérimental, basé sur une
description par sources élémentaires du tramway, afin de déterminer le bruit reçu
par un observateur au passage d’une rame en champ libre et de le caractériser
au moyen de descripteurs acoustiques comme la signature temporelle, le spectre
fréquentiel, des indicateurs au passage. Ce modèle s’appuie en grande partie surles analyses expérimentales de la première phase.

2. Mesure des paramètres d’émission
La détermination des paramètres d’émission d’une rame de tramway en circulation est basée sur une campagne expérimentale réalisée à Nantes, impliquant divers types de rames et de poses de voie (§ 2.1). Les caractéristiques del’émission de bruit des tramways, pour une rame globale puis par sources, sontanalysées (§ 2.2).

2.1. Campagne expérimentale
L’objectif des mesures est de fournir les données nécessaires aux analyses acoustiques. Elles ont été effectuées sur le réseau de tramway de l’agglomération nantaise, offrant diverses options de configurations de voies et derames en usage sur les réseaux français. Les configurations sélectionnées ont
impliqué :–– deux types de rames : rames dédiées, identiques pour tous les sites demesure, représentatives de deux générations différentes (génération desannées 1985-1990 – rame A – et nouvelle génération à plancher bas intégral et équipée de climatisation – rame B –). Les rames ont circulé à vide
et non lestées ;–– trois types de pose de voie : pose classique avec revêtement gazon (site
Ferrière), pose sur semelle souple avec revêtement pavé (site Longchamp),
et pose classique ballast sur remblai (site Souillarderie) ;–– des vitesses de passage de 20 à 50 km/h suivant les possibilités de chaquesite (contraintes de sécurité). Les paramètres cinématiques ont été mesurés à l’aide de cellules infrarouges fixes installées en bordure de voie et deplaques réfléchissantes disposées sur le flanc des rames.
Des descriptions détaillées des sites et des rames sont disponibles dans lesannexes 1 et 2.
2 Cette campagne expérimentale est commune aux volets acoustique et vibratoire.

Rapport INRETS n° 279

15

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les mesures pour chaque site ont été réalisées de nuit, hors service commercial, autorisant de ce fait la circulation des rames dans les deux sens sur la voie
mesurée. Sur la rame B, la climatisation n’était pas en fonctionnement.
Deux types de mesures acoustiques ont été effectuées en parallèle sur ces
sites : puissance et directivité verticale de la rame, et localisation des sources parantenne microphonique.
Mesures complémentaires – Une campagne de mesures complémentaires
a impliqué la seule mesure de la directivité verticale, ciblée vers l’analyse descaractéristiques d’émission des auxiliaires – et en particulier le dispositif de climatisation dont est équipé le matériel de type B – et la contribution de cette émission
à l’émission totale du bruit de tramway. Cette campagne s’est déroulée à Nantes au dépôt de Dalby, l’un des deux dépôts/ateliers d’entretien dont dispose la
Semitan. Ce site dispose de voies de remisage situées dans un environnement
acoustiquement « calme ». Concernant l’infrastructure de ce site, la pose de voie
est de type classique, complétée par un revêtement pavé. Les mesures ont été
effectuées sur des rames non lestées avec de bonnes conditions météorologiques (absence de vent et d’intempéries). Elles ont été réalisées sur les rames
A et B (pour cette dernière : système de climatisation arrêté puis en marche en
régime maximal) dans deux configurations : mesures au niveau de chaque bogie
et milieu de rame avec le tramway à l’arrêt.
2.1.1. Mesures de puissance et directivités
2.1.1.1. Principe
L’évaluation de la puissance acoustique émise par une rame de tramway est
basée sur la mesure du champ de pression acoustique rayonné à travers la surface latérale d’un demi-cylindre fictif tel que le représente la Figure 1. Pratiquement, ce demi-cylindre est décrit par le déplacement du tramway sous un réseau
de 5 microphones disposés en arc de cercle centré sur l’axe de la voie. L’hypothèse sous-jacente est que le tramway présente, du point de vue acoustique, unesymétrie axiale, ce qui est justifié de par l’implantation des organes moteurs etdes auxiliaires. Ce réseau de microphones permet par ailleurs de collecter l’information relative à la directivité verticale. L’approche théorique de la déterminationde la puissance acoustique rayonnée à travers un demi-cylindre est exposée cidessous dans le cas d’une source linéaire.
Hypothèses : on assimilera dans ce qui suit le tramway à une source linéique
uniforme de puissance acoustique unitaire(en W/m), de longueur L. La
directivité est supposée constante autour de l’axe de la source. La pression est
mesurée sur la surface latérale d’un demi-cylindre de rayon r, de même longueur
que la ligne source. Le sol est supposé réfléchissant. On considère la pression
quadratique produite par un élément de source de longueur dx situé en x, assimilé
à une source ponctuelle. Cette pression, en un point M d’abscisse xM situé à ladistance r de l’axe de la voie, est :
(1)

16

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 1 : schéma d’implantation des microphones pour la mesurede la directivité globale d’une rame de tramway. En haut : vue générale.
En bas : vue en coupe
M

x

x0

r

xM

L

µ3
µ1

µ4

µ5

µ2

α

Pour la totalité de la rame de longueur L, considérée comme un ensemble desources élémentaires ponctuelles incohérentes, et située entre les points xo – L/2
et xo + L/2 :
(2)

(3)

où xM est référencé ici par rapport au centre xo de la rame.
Application pratique : le calcul de la puissance émise est effectué en considérant la pression moyenne sur les 5 microphones et sur la longueur de la rame.
2.1.1.2. Configuration sélectionnée
Les mesures ont été effectuées sur les trois sites décrits au début du § 2.1.
Les 5 microphones de la mesure de directivité ont été disposés en arc de cercle

Rapport INRETS n° 279

17

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception(rayon : 5,1 m) et répartis selon un angle unitaire constant (α = 12°) (cf. Tableau 1
et Figure 2). Compte tenu de la topologie accidentée du site Souillarderie, cettedisposition a été modifiée à cet endroit, de sorte à disposer les microphones dansun même plan vertical ; les hauteurs ont été calculées afin de conserver l’angle
sectoriel unitaire α attribué à chaque microphone .
À l’exception du site Souillarderie, une mesure « classique » à 7,5 m de l’axe
de la voie et à 1,2 m de hauteur a également été effectuée.

Tableau 1 : disposition des microphones pour la mesure de la directivité
globale (sauf site Souillarderie)
Microphonesµ1 (6°)µ2 (18°)µ3 (30°)µ4 (42°)µ5 (54°)

Hauteur

0,53 m

1,58 m

2,55 m3,41m

4,13 mDistance à l’axe

5,08 m4,85 m4,42 m3,79 m3,00 mLors de la campagne spécifique au bruit des auxiliaires, la configuration desmicrophones de directivité était identique aux autres sites (Tableau 1). Un microphone complémentaire a été installé dans les conditions normalisées habituelles
de mesure du bruit au passage des véhicules (7,5 m de l’axe de la voie et 1,2 m
de hauteur). De plus, ce microphone était situé à une distance latérale de 1,3 m
sur la droite par rapport aux 5 autres microphones.
Figure 2 : mesure de la directivité d’une rame de tramway

18

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

2.1.2. Localisation des sources
2.1.2.1. Principe
Antenne à 2 dimensions pour localiser les sources dans un plan – L’objectif est ici de caractériser les sources, en les identifiant et les localisant à lafois horizontalement (de l’avant à l’arrière de la rame) et verticalement (entre lavoie et la toiture). À cette fin une antenne microphonique à deux dimensions a
été utilisée : constituée de capteurs omnidirectionnels disposés dans un plan,et associée à un traitement approprié, elle se comporte comme un système demesures directif permettant d’isoler les signaux en provenance d’une direction
donnée3 [13]. Sur la base d’un compromis prenant en compte les performances
du système (résolution spatiale), l’étendue de la gamme de fréquence et le coûtmatériel (acoustique et informatique), l’utilisation d’une antenne en croix a étéretenue, reposant sur l’utilisation conjointe de deux branches linéaires perpendiculaires (Figure 3). En corollaire, on dispose au choix de deux antennes linéaires
distinctes ou d’une antenne en croix.
Figure 3 : antenne et plan des sources

Focalisation pour une analyse en champ proche – Le traitement de l’antenne en croix repose sur le traitement préliminaire de chaque branche linéaire :chacune est d’abord focalisée sur un même point focal, lieu d’une source potentielle sur la rame. La méthode de focalisation est dérivée de la formation de voies
classique, adaptée au champ proche ; elle agit comme un filtre spatial privilégiant
les signaux de la zone source voisine du point focal, avec une forte sélectivité
3 Pour plus de détails, se reporter à l’annexe 3.

Rapport INRETS n° 279

19

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

spatiale dans la seule direction parallèle à l’orientation de la branche. Le traitement de l’antenne en croix résulte ensuite de la corrélation des signaux focalisés
issus des deux branches linéaires perpendiculaires, conférant à l’ensemble unesélectivité dans le plan (Figure 4).
Figure 4 : réponse de l’antenne en croix à 1000 Hz(espacement micros 15 cm)
REPONSE DE L’ANTENNE A UNE ONDE SPHERIQUE

4
3

ordonnée (en m)

2
1
0
−1
−2
−3
−4
−5

−4

−3

−2

−40

−1

−35

0
1
abscisse (en m)

−30

−25
dB

−20

2

−15

3

4

5

−10

Les performances d’une antenne en croix sont inférieures à celles d’une
antenne linéaire, pour ce qui est de la largeur du lobe principal et du niveau deslobes secondaires. Sa réponse dans le plan présente des lobes plus importants
dans la direction des deux branches, limitant ainsi la qualité de la séparation desources voisines dans ces deux directions. Cependant, son intérêt réside dansl’utilisation d’un nombre réduit de microphones. Ceci devient d’autant plus sensible dans le cas où la bande d’analyse fréquentielle est relativement large : onpeut alors adapter sur chaque branche plusieurs sous-antennes. Par ailleurs, elle
offre l’intérêt, loin d’être anecdotique, de pouvoir disposer simultanément de deux
antennes linéaires de façon à affiner certaines analyses dans une direction privilégiée. L’antenne en croix constitue en cela un compromis intéressant.
On peut choisir d’appliquer un coefficient de pondération à chaque capteur, defaçon à augmenter la dynamique de détection des sources faibles. Ceci se fait
toujours au prix d’une perte de résolution spatiale (capacité à séparer des sources
proches). À dynamique donnée, c’est la pondération de Tchébycheff qui offre lameilleure résolution, et qui constitue pour ce critère un choix optimal.

20

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Dédopplérisation pour analyser les sources mobiles – Lorsque lasource se déplace, on peut choisir « d’attacher » le point focal à la source,
i.e. de le déplacer en même temps que la source, et augmenter ainsi la duréed’observation. Cette opération nécessite de disposer d’informations suffisamment précises sur la cinématique de l’objet (trajectoire et vitesse). Le choix
de la longueur du balayage horizontal attaché à la source résulte d’un compromis entre une bonne estimation statistique des propriétés de la source etdes performances acceptables de l’antenne. La vitesse de déplacement del’objet joue un rôle important dans ce compromis. Par ailleurs cette opérationde « suivi des sources » dédopplérise implicitement le signal source au point
focal. Elle doit être renouvelée pour chaque point source potentiel du véhiculeà scruter.
L’antenne est plus performante aux hautes qu’aux basses fréquences – Il
faut enfin souligner que les performances de l’antenne, qu’elle soit linéaire ou en
croix, ne sont pas uniformes sur toute la gamme de fréquence, ce qui perturbel’observation de sources à bande large. Des études sont en cours pour améliorer les traitements sur cet aspect [14]. En attendant d’être opérationnelles, descompensations ont été introduites dans l’analyse des sources du tramway, sur labase de modèles supposés des sources. Ceci sera précisé lors des analyses du§ 2.2.2.
2.1.2.2. Configuration et paramètres sélectionnés
Antenne et sites – Afin de garantir une excursion en fréquence suffisamment étendue pour chaque passage de la rame tout en restreignant le nombrede capteurs nécessaires, l’antenne est constituée de deux sous-antennes. Chaque sous-antenne consiste en un alignement de treize microphones équidistants(espacements respectifs de 5 cm et 15 cm pour chaque sous-antenne), disposésde façon à optimiser le nombre total de microphones nécessaires. Au total, l’antenne est formée de quarante et un capteurs (Figure 5). La gamme de fréquencesde travail optimale s’étend des tiers d’octave 315 Hz à 4000 Hz. Elle sera exploitée du tiers d’octave 63 Hz au tiers d’octave 4000 Hz.
Les mesures par antenne microphonique pour l’analyse des sources de bruitont été effectuées sur deux sites : le site en pose classique engazonnée et le site
en pose sur semelle souple avec pavés (cf. annexe 1). La pose de voie influe surle bruit de roulement, notamment via les vibrations du rail, tandis que le choix durevêtement de surface peut agir sur les bruits émis en fonction de ses qualitésd’absorption. Ces deux paramètres (pose de voie et revêtement) varient simultanément entre les deux sites mesurés dans cette étude, avec des effets qui a
priori devraient converger : fixation rigide du rail (limitant les vibrations donc lerayonnement acoustique du rail) et revêtement gazon (absorbant) pour le site
Ferrière, fixation plus souple du rail et revêtement pavé (réfléchissant) pour le site
Longchamp.
Le bruit de roulement est également fortement lié à l’état de surface des rails
et des roues, notamment à leur rugosité dans le domaine des longueurs d’onde

Rapport INRETS n° 279

21

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 5 : porte-antenne acoustique pour la localisation des sources

5–200 mm. Les mesures de rugosité réalisées à destination des analyses vibratoires du projet ne couvrent que très partiellement le domaine utile pour l’acoustique.
Ceci correspond à l’intervalle 100–200 mm, qui concerne uniquement les bruitsémis dans les très basses fréquences (< 140 Hz à 50 km/h). Sur ce domaine delongueur d’onde les deux sites Ferrière et Longchamp présentent un faible niveau
de rugosité, similaire pour les deux sites, bien inférieur aux valeurs limites desréglementations (cf. Figure 55).
Pour les deux sites, trois positions d’antenne ont été utilisées :–– position basse, configuration en croix horizontale – verticale (désignée parantenne +) ;–– position basse, configuration en croix à 45° (désignée par antenne X) ;–– position haute, configuration en croix horizontale – verticale.
Les positions basses privilégient l’écoute des sources proches du sol, en particulier celles liées au bruit de roulement ; dans ce cas le centre de l’antenne setrouvait à une hauteur voisine de 1 mètre. La position haute vise à caractériser lessources situées en toiture ; le centre de l’antenne se trouvait dans ce cas à unehauteur voisine de 3 mètres. L’antenne en X apporte une performance en résolution accrue lorsqu’il y a alignement horizontal ou vertical de sources voisines.
La configuration la plus employée concerne la disposition « + » en position basse(Figure 6).
La distance de mesure (distance entre le plan des microphones et le plan vertical contenant le rail le plus proche) était voisine de 2,30 mètres.

22

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 6 : mesure sur le site « Longchamp »,
antenne en position basse

Mesures cinématiques – L’utilisation conjointe d’une cellule infrarouge enbord de voie et de paires de plaques réfléchissantes placées sur le tramway au
niveau de chaque bogie procure d’une part une mesure de la vitesse de passage
pour chaque bogie, et d’autre part des informations sur la position de la rame
synchrones avec les mesures acoustiques.
Traitement des signaux et édition des cartographies acoustiques –Les antennes sont focalisées dans le plan vertical incluant le rail le plus proche, avec suivi des sources. Les branches linéaires sont pondérées par descoefficients de Tchébycheff spécifiant une dynamique de 25 dB en onde plane(garantissant une dynamique minimale de 20 dB dans les conditions présentes en champ proche, et par suite 10 dB au minimum pour l’antenne en croix).
Chaque passage a donné lieu à l’édition de cartographies, représentation dela distribution du niveau de bruit en sortie d’antenne en fonction de la position
du point focal sur la rame. Ces représentations peuvent être réalisées par tiersd’octave pour toute la gamme de fréquence d’analyse (Figure 7), ou en niveau
global (Figure 8). Dans le cas des analyses avec la branche linéaire horizontale, des traitements en bande fine (du type FFT) ont été effectués de façon
à caractériser la répartition fréquentielle du bruit, notamment identifier la présence de raies spectrales ou de composantes à bande plus large4 (Figure 9).
Les cartographies acoustiques constituent la base de l’analyse des sources qui
sera détaillée au § 2.2.2.

4 Les

analyses basées sur la seule branche horizontale de l’antenne permettent de localiser
horizontalement les sources de l’avant à l’arrière de la rame, mais ne délivrent pas d’information surleur localisation verticale.

Rapport INRETS n° 279

23

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 7 : exemple de cartographie en tiers d’octave avec localisation
bidimensionnelle des sources (passage à 32 km/h de la rame B,
site de Ferrière)

Figure 8 : exemple de cartographie globale (passage à 30 km/h
de la rame B, site de Longchamp)

2.2. Analyse de l’émission
Les deux types de mesures acoustiques utilisées ont délivré des informations
à des échelles différentes (resp. rame complète et sources). Elles ont également
été employées de façon complémentaire, notamment pour la directivité verticale
des sources.

24

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 9 : exemple de cartographie en bande fine avec localisation
horizontale des sources (passage à 32 km/h de la rame B, site de Ferrière).
Cumul fréquentiel : de 140 Hz à 4400 Hz

2.2.1. À l’échelle de la rame complète
La puissance acoustique a été évaluée à l’aide du dispositif décrit au § 2.1.1.
La Figure 10 représente l’évolution de la puissance acoustique linéique globaleémise par les deux types de rame circulant sur les trois sites sélectionnés.
Les résultats obtenus sont commentés dans le § 2.2.1.3 consacré à l’analyse dequelques paramètres influençant l’émission acoustique des rames de tramway.
2.2.1.1. Validation de la puissance estimée à l’aide des mesures réaliséesà 7,5 mLa puissance estimée est supposée être émise par une ligne source de longueur égale à celle de la rame de tramway considérée. Si l’on suppose que cetteligne source présente un rayonnement cylindrique, le niveau de pression est
donné par la relation (3).

Rapport INRETS n° 279

25

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 10 : évolution en fonction de la vitesse de la puissance linéique
émise par les rames A et B circulant sur les sites Ferrière,
Longchamp et Souillarderie
Niveau de puissance

105

Rame A/Longchamp
Rame A/Ferrière
Rame A/Souillarderie
Rame B/Longchamp
Rame B/Ferrière
Rame B/Souillarderie

100

Lw dBA

95

90

85

80

75
10

20

km/h

30

40

50

60

Les niveaux sont calculés à la distance r = 7,5 m en utilisant cette relation, puis
comparés aux niveaux de bruit moyens effectivement mesurés à 7,5 m pendantla durée des passages de la rame pour une classe de vitesse donnée. Les écarts
de niveaux entre le calcul et la mesure n’excèdent pas 0,8 dB, comme le montre
la Figure 11.
Figure 11 : calcul de la pression acoustique attendue à 7,5 m en utilisantla puissance acoustique moyenne et comparaison avec les niveauxde bruits mesurés (à gauche : rame A – à droite : rame B)
90

Comparaisons calcul/mesures Lp 7.5m (Rame A)

90

CalculMesures85

80
Lp dBA

Lp dBA

CalculMesures

85

80
75

75

70

70

65

65

60

Comparaisons calcul/mesures Lp 7.5m (Rame B)

10

20

30

km/h

40

50

60

60

10

20

30

km/h

40

50

60

2.2.1.2. Analyse spectrale
La puissance moyenne a également été déterminée par bande de tiers d’octave, dans la gamme [63 Hz–10 kHz]. La Figure 12 représente les spectres desrames A et B circulant sur les sites Ferrière et Longchamp.

26

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

L’analyse de ces spectres appelle les commentaires suivants :–– Le comportement des rames A et B est sensiblement différent, quelle que soit
la nature de la plateforme. Ainsi, pour les fréquences inférieures à 600 Hz, leniveau de puissance émis par la rame B varie peu avec la vitesse, contrairement à ce qui peut être observé pour la rame A, pour laquelle le niveau
de puissance émis croît avec la vitesse sur toute la plage de fréquence.
On notera par ailleurs que les niveaux de puissance dans cette gamme defréquence sont plus élevés à Ferrière (site absorbant) qu’à Longchamp (siteréfléchissant).
–– Concernant plus particulièrement la rame A, les spectres de puissance affichent un pic marqué dans la gamme 800 Hz–1,2 kHz (Ferrière) et dans la
gamme 800 H –1 kHz (Longchamp) dont l’amplitude varie avec la vitesse.
Figure 12 : spectres de puissance (en dB(A)) des rames A (traits continus)
et B (traits pointillés) déterminés pour la classe de vitesse 30 km/h
sur les sites de Ferrière (à gauche) et Longchamp (à droite)
100

100

20km/h
30 km/h
40 km/h
50 km/h

9020km/h
30 km/h
40 km/h90808000 Hz

6300 Hz

10000 Hz

5000 Hz

4000 Hz3150 Hz

2500 Hz2000 Hz

1600 Hz

800 Hz1250 Hz

630 Hz1000 Hz

500 Hz250 Hz400 Hz315 Hz200 Hz160 Hz

80 Hz

125 Hz63 Hz

8000 Hz

6300 Hz

10000 Hz

5000 Hz

4000 Hz3150 Hz

2500 Hz2000 Hz

1600 Hz

1250 Hz

800 Hz630 Hz1000 Hz

500 Hz400 Hz315 Hz250 Hz200 Hz50

160 Hz50

125 Hz

60

80 Hz

60

63 Hz

70

100 Hz70

100 Hz

dBA

dBA

80

2.2.1.3. Paramètres influençant l’émission acoustique des rames de tramway
Nous avons retenu dans cette analyse trois paramètres pouvant influencerl’émission acoustique des tramways. Les résultats présentés dans le Tableau 2sont exprimés pour deux vitesses (20 et 40 km/h) en niveaux relatifs, 0 dB étant leniveau de référence pour la configuration la plus bruyante. Ceux présentés dansle Tableau 3 sont également exprimés en niveaux relatifs, 0 dB correspondant au
niveau observé pour une configuration donnée à la vitesse de 20 km/h.
La lecture de ces tableaux permet de dégager les observations suivantes :Longchamp : Effet de site important, la pose sur semelle souple associée aurevêtement pavé s’avère de loin la plus bruyante. Ceci entraîne un fort bruit deroulement, ce qui a pour conséquence de « gommer » un éventuel effet de rame :celles-ci émettent sensiblement le même niveau de bruit sur toute la plage devitesse observée.

Rapport INRETS n° 279

27

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Ferrière : Effet de site important, pour partie dû à la pose classique et à lanature absorbante du revêtement herbeux. Ce qui en fait la configuration de voie
la moins bruyante parmi celles que nous avons sélectionnées. L’effet de rame est
sensible et augmente sensiblement avec la vitesse. Ceci peut être expliqué par laprésence, sur la rame B, d’une source liée à la traction, située près des essieux
moteurs, émettant essentiellement dans le tiers d’octave centré sur 4 kHz, etdevenant prépondérante lorsque la rame circule à basse vitesse.
Souillarderie : Type de pose de voie relativement silencieux, ce qui avait déjàété observé lors de la campagne expérimentale effectuée en 2000. Peu d’effetde rame sensible. L’écart observé entre rames est constant sur toute la plage devitesse.
Tableau 2 : influence du type de pose de voie, du revêtement
et du type de rame
20 km/h
Site

40 km/hLongch.

Ferr.

Souill.

Longch.

Rame A

0

–8,0

-4,7

Rame B

0

–6,0

-5,0

Rame A
Longchamp
Ferrière
Souillarderie

Rame

Ferr.

Souill.

0

–8,4

–6,0

0

–10,6

–7,0

Rame B

Rame A

Rame B

0

–1,1

0

-0,4

0

–1,0

0

-2,6

0

–1,0

0

-1,3

Tableau 3 : influence de la vitesse. Niveaux relatifs référencés par rapport
à ceux observés, pour une configuration donnée, à la vitesse de 20 km/h
20 km/h

40 km/hRame A / Longchamp

0

+6,3

Rame A / Ferrière

0

+5,9

Rame A / Souillarderie

0

+7,5

Rame B / Longchamp

0

+7,0

Rame B / Ferrière

0

+2,4

Rame B / Souillarderie

0

+7,3

2.2.1.4. Directivité globale
Par souci de concision, nous nous attacherons dans ce paragraphe à présenter uniquement les résultats obtenus en niveaux globaux. Le lecteur désirant
obtenir des informations complémentaires sur la directivité des rames en bandes
de tiers d’octave se reportera aux résultats expérimentaux consignés dans lesréférences [15] et [16]. Pour une configuration de passage [rame/site] donnée, ladirectivité globale a été évaluée sur l’ensemble du passage de la rame devant le28

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

dispositif microphonique, c’est-à-dire que le niveau de pression pris en compte
pour un microphone donné est le niveau de pression moyen relevé sur le passage de la rame. Les niveaux indiqués sont relatifs : pour chaque diagramme dedirectivité, le niveau référencé à 0 dB correspond au niveau moyen relevé sur lemicrophone n° 1 (cf. Figure 1). Les mesures de directivité ont été exploitées pourconstruire le modèle d’émission des rames circulant sur les sites de Longchamp
et Ferrière. Les diagrammes de directivité suivants concernent par conséquent
Rame A
les deux types de rames circulant sur ces sites.
90

60
On notera que la directivité globale des rames est
120 peu marquée (notamment
dans le cas du site Ferrière), ce qui a déjà été observé dans une précédenteétude (Figures 13 et 14). Les directivités sont150beaucoup plus marquées en bande
30
de tiers d’octave, ainsi que pour certaines sources (cf. Figure 39).

Figure 13 : site de Ferrière. Diagrammesde directivité
180−10 −5 0
des rames A et B. Vitesse : 30 km/h
Rame A
120

150

30

60

Rame A

150

30

90
120

−10 −5

15dB

90

60

180

10

Rame B

90
120

5

0

5

10

15dB

180

60

150

−10 −50

51030 15dB

Rame B
90

Figure14 : site de60Longchamp.180Diagrammes de directivité
120−10 −5 0
5des rames A et B. Vitesse : 30 km/h
Rame A

150

120

180

90

60

150

180

15dB

Rame B

30

90

10

120

−10 −50

51030 15dB−10 −5

0

5

10

15dB

60

150

180

30

−10 −5

0

5

10

15dB

Rame B90

2.2.2. À
120 l’échelle des sources
60
Les mesures par antenne microphonique, et plus particulièrement les cartographies
acoustiques qui en découlent,permettent de :150
30–– localiser les zones sources principales ; une zone source correspond à une
zone spatiale limitée de la rame, qui rayonne du bruit. Elle n’est pas néces180

Rapport INRETS n° 279−10 −5

0

5

10

15dB

29

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

sairement associée à un élément ou phénomène physique unique, mais
peut être la superposition de diverses contributions voisines ;–– extraire les caractéristiques de chaque zone source (niveau acoustique,caractéristiques fréquentielles) ;–– analyser le comportement des zones sources principales en fonction desparamètres de fonctionnement et de l’environnement (vitesse, pose de voie,rame).
Certaines anomalies observées avec l’antenne en croix, résultant notamment de différences de niveau inattendues et occasionnelles entre les résultats
des deux branches linéaires, ainsi que la différence de nature entre les sources
observées, ont conduit à adapter la procédure d’analyse au type de source(compacte ou étendue). D’une façon générale, l’antenne en croix a été utilisée
pour la détection et l’analyse qualitative des zones sources et des comportements, l’analyse quantitative reposant sur l’exploitation individuelle des branches linéaires.
Localisation des zones sources principales – Les rames de type A et B
présentent des différences locales liées à des choix technologiques distincts surla motorisation ou les auxiliaires. Cependant elles ont un comportement général similaire qui peut être résumé ici. En premier lieu, l’essentiel des sources setrouve en partie basse de la rame (pour exemple Figure 15). Les sources de bruit
principales sont pour une part localisées au voisinage des bogies et des roues,

Figure 15 : cartographie acoustique globale des deux types de rames
sur le site Longchamp – haut : rame A, vitesse moyenne 30,5 km/h –bas : rame B, vitesse moyenne 30,2 km/h

30Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

avec des différences notables entre bogies moteurs et porteurs, et pour une autre
part réparties sur toute la longueur de la rame via une source étendue proche dusol ; elles sont liées notamment au bruit de roulement. Le type de pose de voie
est un paramètre essentiel pour ces sources. D’autres sources, secondaires etdépendant du type de rame, seront commentées brièvement. Les unités de ventilation/climatisation sont les seules sources détectées en partie haute des rames(rame B uniquement) ; lors des mesures au passage avec la climatisation arrêtée,elles se limitent au bruit résiduel de la ventilation. La climatisation a été étudiée au
moyen d’une campagne dédiée.
2.2.2.1. Zones bogies moteurs et zones bogies porteurs
D’une façon générale, les sources de bruit se concentrent au passage desroues, sous la forme de bruit large bande. S’y ajoutent parfois des raies fréquentielles au voisinage des roues, dont la fréquence varie avec la vitesse, probablement dues à des contributions moteurs ou équipements électriques voisins (selon
la rame).
Procédure d’analyse quantitative – Les caractéristiques de l’antenne permettent de différencier les roues d’un même bogie sur une grande partie de lagamme de fréquence. Cependant l’évaluation quantitative de la contribution dechaque roue peut être perturbée par celle de l’essieu voisin ainsi que d’éventuelles sources proches, au moins pour les fréquences basses de la gamme d’analyse ; l’importance de cette perturbation dépend de la fréquence. Considérant
que les deux roues d’un même bogie ont un comportement similaire5, on choisit d’analyser le bogie dans son ensemble, en exploitant pour cela les mesuresquantitatives issues de la seule branche verticale. La zone bogie étudiée ainsi
comprend : la contribution des deux roues successives, de la portion de voie et derail située sous le bogie, des éventuels équipements voisins du bogie (exemple :les moteurs-roues de la rame B).
On recherche le niveau de bruit correspondant au monopôle équivalent, ennotant le niveau de pression maximum détecté au passage de la zone bogie
devant l’antenne verticale. Chaque passage de bogie délivre ainsi une valeur deniveau de pression au centre de l’antenne, pour chaque tiers d’octave. Le niveau
global est calculé en sommant énergétiquement les tiers d’octave. Des différences peuvent apparaître entre bogies de même type sur une rame, notamment sur
la rame A : on a pu vérifier que ceci est dû à des différences individuelles et non
fonctionnelles (écarts entre droite et gauche, quel que soit le sens de passage).
Il n’y a pas d’information disponible permettant de spécifier l’état de surface desdifférentes roues. Dans le but d’analyser le comportement moyen d’un type debogie, tous les bogies d’un même type sont agrégés, de sorte à considérer sansautre distinction les comportements des zones bogies moteurs et ceux des zones
bogies porteurs, pour chaque type de rame.

5 Ce sont deux réalisations d’une même famille de matériel, on s’intéresse ici à un comportement

moyen.

Rapport INRETS n° 279

31

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tous les résultats présentés, concernant l’émission des bogies, correspondentà des niveaux de pression mesurés au centre de l’antenne (soit une distance de2,34 m du rail le plus proche et une hauteur de 1,01 m), lorsque la source se situe
au droit du point de mesure.
La Figure 16 résume l’ensemble des résultats en niveau global pour les différents paramètres : vitesse, type de bogie, type de rame, type de pose de voie. On
note une forte dispersion des valeurs pour la zone bogie moteur, due pour partie
à la forte variabilité de niveau des raies fréquentielles.

90

90

85

85

80

80

dB(A)

dB(A)

Figure 16 : niveau global des zones sources bogies, au centre de l’antenne(gauche : bogies moteurs – droite : bogies porteurs)

75
tram B − site Longchamp
tram A − site Longchamp
tram B − site Ferrière
tram A − site Ferrière

70

65

20

30

km/h

40

50

tram B − site Longchamp
tram A − site Longchamp
tram B − site Ferrière
tram A − site Ferrière

75

70

60

65

20

30

km/h

40

50

60

Effet de la vitesse La vitesse est un paramètre essentiel pour le niveau debruit des bogies. En niveau global on peut évaluer l’augmentation de l’ordre de7,5 à 9 dB(A) entre 20 et 40 km/h (selon la rame, le site et le type de bogie).
Cependant son effet varie avec la fréquence : on ne note aucun effet pour certains
tiers d’octave, une croissance régulière pour d’autres. On remarque également
la présence des raies, qui glissent d’un tiers d’octave à l’autre quand la vitesse
augmente (pour exemple : Figure 17).
Pour la rame A, l’effet de la vitesse est important sur l’ensemble de l’axe desfréquences (Figure 18). Pour la rame B la vitesse agit sur le niveau de bruit principalement aux moyennes et hautes fréquences (sup. à 500 Hz) (Figure 19). Ce
comportement est similaire pour les bogies moteurs et porteurs. On peut traduire
ces remarques en indiquant que la vitesse ne modifie pas la répartition spectralede la rame A, alors que comparativement elle renforce davantage les fréquencesélevées pour la rame B.
Bogie moteur vs bogie porteur – La zone bogie moteur est généralement
plus bruyante que la zone bogie porteur. Ceci peut s’expliquer en grande partie
par la présence d’équipements liés à la traction. Rappelons que l’état de surface des roues n’est pas connu. La prédominance des zones bogies moteurs

32

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 17 : effet de la vitesse sur le niveau de bruit des zones sourcesbogies – rame B – site Ferrière (bogies moteurs – bogies porteurs)
63 Hz

80 Hz

60

20

30

40

km/h
400 Hz

50

60

20

40

km/h
1000 Hz

50

60

20

dB(A)

dB(A)
30

40
km/h
2500 Hz

50

60

20

dB(A)

dB(A)

20

30

km/h

40

50

60

30

40

km/h
1250 Hz

50

20

dB(A)
50

20

20

30

40
km/h
3150 Hz

50

60

30

40

km/h
630 Hz

50

km/h

40

50

60

30

40

km/h
1600 Hz

50

20

20

60

30

50

60

30

40
km/h
2000 Hz

50

60

30

50

60

40
km/h
800 Hz

60
40

60

20

80

30

40
km/h
4000 Hz

50

60

60
40

20

km/h

40

tram Bsite Fbogie moteur
bogie porteur

60
40

50

80

80

30

40
km/h
315 Hz

60
40

60

60
20

30

80

80

40

60
40

60

60
40

60

60
40

40
km/h
250 Hz

80

80

60
20

60

60
40

80

40

km/h
500 Hz

50

80

60
20

40

dB(A)

dB(A)

dB(A)
30

80

40

30

60
40

30

60
40

80

60
20

20

80

60
40

80

40

60

dB(A)

20

50

dB(A)

60
40

40
km/h
200 Hz

80
dB(A)

dB(A)

80

30

dB(A)

50

dB(A)

40
km/h
160 Hz

dB(A)

30

80

60
40

dB(A)

20

60
40

125 Hz

80
dB(A)

60
40

100 Hz

80
dB(A)

dB(A)

80

30

km/h

40

50

60

Figure 18 : effet de la vitesse sur le spectre des zones sources bogies
moteurs – rame A – site Longchamp

Rapport INRETS n° 279

33

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 19 : effet de la vitesse sur le spectre des zones sources bogies
moteurs – rame B – site Longchamp

se produit, avec un écart variable, sur l’ensemble de la gamme de fréquence(exemple : Figure 206), avec toutefois des différences entre les deux types derames :–– rame A : les zones bogies moteurs sont plus bruyantes que les zones bogies
porteurs, pour la plupart des tiers d’octave. Les composantes large bandes’amplifient avec la vitesse, sans toutefois modifier leur répartition spectrale.
Des raies fréquentielles moyenne fréquence (530 Hz à 20 km/h, et sa première harmonique) et basse fréquence (120 Hz à 20 km/h), variables avec
la vitesse, se superposent à l’ensemble sur les bogies moteurs uniquement.
Des différences locales d’occurrence de ces raies peuvent apparaître entre
le bogie moteur de droite et celui de gauche.
–– rame B : tous les types de bogie comportent un spectre large bande similaire et de niveau équivalent depuis les basses fréquences jusqu’à 2000 Hz,
avec prédominance des bandes 400-600 et 800-1000, sans influence de lavitesse sur cette répartition. En revanche les bogies moteurs présentent à
toutes les vitesses un spectre large vers les hautes fréquences (dont le tiersd’octave 4000 Hz) qui coïncide avec la position des moteurs-roues. Enfin onnote une raie fréquentielle, dont la fréquence dépend de la vitesse, sur lesbogies moteurs uniquement (1030 Hz à 20 km/h), qui n’a été observée quelors des mesures sur le site Ferrière.

6 Les spectres sont tracés à partir d’une régression polynomiale effectuée sur les mesures pourchaque tiers d’octave en fonction de la vitesse.

34

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 20 : spectre de la zone bogie porteur (resp. moteur) –rame B – site Ferrière – 30 km/h

Effet du type de rame – Il ne s’agit pas ici de comparer à proprement parler
les rames entre elles, mais plutôt de souligner une échelle de variation entre
deux types issus de générations différentes, comportant des choix technologiques distincts, notamment sur le type de motorisation et l’implantation (moteursroues pour la rame B). En niveau global, la zone bogie moteur de la rame A
tend à surpasser celle de la rame B, notamment sur le site Ferrière où l’écart
peut atteindre 3 dB(A) aux vitesses élevées (voir Figure 16). Dans tous les cascette prévalence pour la rame A se manifeste principalement aux basses fréquences (jusqu’à 400-500 Hz), alors que la rame B prédomine toujours fortement
à 4000 Hz (Figure 21 6).
En revanche la zone bogie porteur de la rame B prédomine légèrement, l’écart
pouvant approcher 2 dB(A) sur le site Longchamp, notamment aux moyennes
fréquences.
Effet du site (type de pose de voie/revêtement) – L’effet du site est primordial. Il agit tant sur la génération du bruit de roulement (rugosité des rails, posede voie) que sur l’absorption des bruits émis (revêtement de surface).
Comme argumenté précédemment, on peut supposer que l’état de surface
des rails est correct pour les deux sites. Les mesures indiquent que l’effet du site
peut atteindre 8 dB(A) sur la zone bogie moteur et 9 dB(A) sur la zone bogie porteur, à même vitesse, en faveur du site en pose classique engazonné (Ferrière).
Les écarts entre sites concernent essentiellement les fréquences supérieures à
200 Hz, pour les deux types de bogies. La Figure 22 6 montre par exemple desécarts importants de 315 à 1250 Hz, pour la rame B. Ces écarts sont trop élevésRapport INRETS n° 279

35

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

pour être simplement liés à l’atténuation due à l’absorption (revêtement de surface) ; on peut noter que cela coïncide avec la gamme de fréquence classique oùle rayonnement d’un rail prédomine.
Figure 21 : effet du type de rame – zone bogie moteur –site Ferrière – 30 km/h

Figure 22 : effet du site – zone bogie moteur – rame B – 30 km/h

36Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

2.2.2.2. Zone source étendue voie/rail
Il apparaît clairement sur les cartographies qu’une zone source particulière
se trouve en partie basse de la rame, « uniformément » étendue sur toute lalongueur. Elle est présente dans certaines gammes de fréquences particulières,mais quasiment inexistante dans d’autres. On peut raisonnablement préjuger dela contribution du rayonnement du rail, de la plate-forme, ainsi que de sources
situées sous la caisse après réflexion sol-caisse (éventuellement multiples).
L’origine du rayonnement du rail et de la plate-forme provient de la rugosité
au contact roue/rail, génératrice de vibrations. Les vibrations transmises à laplate-forme sont susceptibles de rayonner dans le domaine des basses, voire
très basses fréquences, en limite de la gamme d’analyse de l’étude acoustique(voir chapitre « Vibrations dans le sol »). Par ailleurs les vibrations générées aux
contacts roue/rail se propagent dans le rail ; elles sont caractérisées par leur nombre d’onde et leur atténuation, directement reliés à la pose de voie via l’ensemble
des paramètres mécaniques. Dans le cas des poses utilisées en section urbaine,seule la partie supérieure du rail peut rayonner. L’efficacité de rayonnement est
liée au rapport du nombre d’onde dans le rail et du nombre d’onde dans l’air.
À fréquence donnée, le rail est équivalent à une source étendue cohérente sur
toute sa longueur, située de part et d’autre de la zone de contact, dont la longueur
dépend du facteur d’atténuation de l’onde dans le rail.
La procédure actuelle ne permet pas de séparer raisonnablement la contribution acoustique du rail de celle d’autres sources en partie basse. Par la suitel’ensemble sera désigné indifféremment par zone source étendue ou par l’appellation, un peu réductrice, zone source voie/rail.
Procédure d’analyse quantitative – T. Kitagawa [17] a montré que la procédure classique d’une antenne focalisée convient mal à une source cohérentecomme le rail. Dans le cas présent en première approximation, la zone sourcevoie-rail est considérée comme une source linéique, située sur le sol, dont l’émission peut être représentée par une fonction continue de la fréquence f et de l’abscisse x : s(x,f). Considérant que sur la partie centrale des caisses et à distancesuffisante des bogies, mesurée avec l’antenne en position basse, aucune autre
source ne vient contribuer/perturber l’observation de la source étendue (en particulier pas de source en partie haute), l’analyse quantitative s’appuie sur la branchehorizontale de l’antenne. Pour un point focal donné, l’antenne focalisée entend laportion de voie située dans la fenêtre spatiale d’écoute, au travers du filtre spatial
équivalent. Après correction de l’étendue du filtre (variable avec la fréquence),on détermine un niveau de bruit en sortie de l’antenne, associé à l’émission d’unmètre linéaire de voie. Ce calcul est réitéré pour tout point focal dans un intervalle
horizontal situé au centre de chaque voiture ; on délivre alors la valeur moyenne
obtenue sur cet intervalle, c’est-à-dire un niveau de bruit moyen par mètre linéaire
de voie pour chaque voiture, pour chaque tiers d’octave. L’intervalle d’analyse a
été fixé respectivement à 3,4 et 6,2 m pour les voitures des rames A et B. La rame
A est formée de trois voitures ; la voiture centrale repose uniquement sur desbogies porteurs, alors que les deux autres sont équipées d’un bogie moteur etd’un bogie porteur. La rame B est constituée de deux voitures identiques.

Rapport INRETS n° 279

37

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tous les résultats présentés, concernant l’émission de la zone étendue voie-rail,
correspondent à des niveaux de pression mesurés au centre de l’antenne (soit une
distance de 2,34 m du rail le plus proche et une hauteur de 1,01 m), pour une section de la zone source de longueur 1 mètre et située au droit du point de mesure.
Les niveaux globaux pour l’ensemble des conditions de passage, pour lesdeux sites et les deux rames, sont synthétisés dans la Figure 23. On souligne ànouveau l’écart important entre les deux sites, dont l’effet est prépondérant sur
celui du type de rame. On peut également noter que la prépondérance du bruitinduit au passage d’une rame sur un site n’implique pas ici sa prépondérance surl’autre site. Ces constatations en niveau global peuvent différer si on effectue une
analyse fréquentielle.
Figure 23 : niveau global de la zone source étendue voie/rail,
par mètre linéaire de voie, mesuré au centre de l’antenne
80
75

dB(A)

70
65
60
rame B − site Longchamprame A − site Longchamprame B − site Ferrière
rame A − site Ferrière

55
50

20

30

km/h

40

50

60

Effet de la vitesse – La vitesse joue un rôle important pour le bruit en provenance de la zone source étendue. En niveau global, la croissance est linéaire en
fonction de log(vitesse) pour le site Longchamp, elle est un peu moins régulière
sur le site Ferrière. Cette croissance varie de 7 à 9,5 dB(A) entre 20 et 40 km/h,
en fonction de la configuration rame/site.
En revanche le comportement diffère d’un tiers d’octave à l’autre (pour exemple
Figure 24) : la loi de variation du niveau avec la vitesse (constant, linéaire, concave
ou convexe) dépend de la bande de fréquence et de la configuration rame/site.
Le spectre de la rame B est faible au-dessous de 315 Hz pour les deux sites,et reste faible à toutes les vitesses : la vitesse renforce les moyennes et hautes
fréquences (500 à 2500 Hz) (Figure 26). En revanche pour la rame A, l’effet dela vitesse s’applique sur l’ensemble du spectre, et la répartition spectrale du bruitest peu modifiée (Figure 25).

38Rapport INRETS n° 279

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

20

20

20

20

20

30
40
km/h

30
40
km/h
2500 Hz30
40km/h
1000 Hz30
40km/h
400 Hz30
40km/h
160 Hz

63 Hz

50

50

50

50

50

60

60

60

60

60

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

dB(A)

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

20

20

20

20

20

30
40
km/h

30
40
km/h
3150 Hz3040km/h
1250 Hz30
40km/h
500 Hz30
40km/h
200 Hz

80 Hz

50

50

50

50

50

60

60

60

60

60

dB(A)
dB(A)
dB(A)
dB(A)
dB(A)

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

20

20

20

20

20

30
40
km/h

30
40
km/h
4000 Hz3040km/h
1600 Hz30
40km/h
630 Hz30
40km/h
250 Hz100 Hz

50

50

50

50

50

60

60

60

60

60

dB(A)
dB(A)
dB(A)

Rapport INRETS n° 279
dB(A)

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30

40

50

60

70

30
40
km/h

30
40
km/h
2000 Hz30
40km/h
800 Hz30
40km/h
315 Hz

50

50

50

50

60

60

60

60

rame B
Longchamp
Ferrière
source voie/rail : niveau dB(A)/m

20

20

20

20

125 HzÉmission de bruit et sources acoustiques

Figure 24 : effet de la vitesse sur le niveau de la zone source étendue
voie/rail, mesuré au centre de l’antenne – rame B(site Longchamp – site Ferrière)

39

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 25 : effet de la vitesse sur le spectre de la zone étendue voie/rail –rame A – site Longchamp

Effet de la rame – En niveau global l’effet du type de rame est peu importantà toutes les vitesses. La rame B est globalement légèrement plus bruyante surle site Longchamp, mais avec un effet très inégal en fréquence. Les différencessont nettes aux basses fréquences jusqu’à 630-800 Hz avec une contribution plus
forte de la rame A (Figure 27) ; mais leur implication sur le niveau global reste
faible. On peut noter une contribution à 4000 Hz pour la rame B, qui peut être un
résidu de la source observée au niveau des roues motrices.
Effet du type de voiture (pour rame A uniquement) – Il y a globalement très
peu de différences entre les deux types de voitures (Figure 29). On peut toutefois
noter des écarts à 40 km/h, dans la bande de fréquence 160 à 400 Hz avec une
prédominance des voitures « motrices » sur la voiture « porteuse », qui peut êtreliée au voisinage des équipements de traction.
Effet du site – Le site de Longchamp génère toujours un niveau de bruitglobal nettement supérieur au site Ferrière, aux moyennes et hautes fréquences (400-4000 Hz). On remarque cependant que le site Ferrière est légèrement
plus bruyant aux basses fréquences 80-200 Hz pour les deux types de rames(Figure 24 et Figure 28).

40

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 26 : effet de la vitesse sur le spectre de la zone étendue voie/rail –rame B – site Longchamp

Figure 27 : effet du type de rame – zone source voie/rail –site Ferrière – 30 km/h

Rapport INRETS n° 279

41

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 28 : effet du site – zone source voie/rail – rame B – 30 km/h

Figure 29 : effet du type de voiture (rame A) sur le bruit de la zone sourcevoie/rail – site Ferrière – 40 km/h

42Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

2.2.2.3. Climatisation
La contribution de la climatisation concerne la rame de type B uniquement.
Lors de la campagne de mesure au passage des rames sur les différents sites, lesystème de climatisation n’était pas en fonctionnement. Les mesures effectuées
avec l’antenne en position haute montrent cependant la présence d’un bruit résiduel, faible, lié à la ventilation.
L’émission du bruit lié à la climatisation a été mesurée lors de la campagne
complémentaire au moyen des 5 microphones de directivité, avec la rame à l’arrêt, au niveau de chaque bogie et en milieu de chaque voiture (cf. § 2.1). Lesmesures ont été effectuées successivement avec le système de climatisationarrêté, puis en marche en régime maximal. Dans ce dernier cas, on évalue donc
la contribution maximale en provenance de l’unité de climatisation. L’ensemble
des résultats de mesure est consigné dans [16]. Leur analyse permet de faire
ressortir les conclusions ci-dessous.
Niveau global
Les niveaux de bruit globaux du tramway de type B avec et sans le système declimatisation en fonctionnement sont représentés sur la Figure 30. Les microphones sont schématisés par des « pavés » dont le centre possède les coordonnéesdes capteurs au moment de la mesure.
La valeur maximale du niveau de bruit mesurée sur le tramway de type B avec
le système de climatisation arrêté est de 61,6 dB(A), alors que la valeur minimale
est de 48,5 dB(A), ce qui représente une dynamique de mesure de 13,1 dB(A).
Les valeurs maximale et minimale relevées avec le système de climatisation en
fonctionnement, sont respectivement de 70 et 57,4 dB(A), soit une dynamique de12,5 dB(A).

Figure 30 : niveau de bruit global moyen (en dB(A)) – tramway de type B.
En haut : climatisation arrêtée, en bas : climatisation en marche

Rapport INRETS n° 279

43Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Lors de la prise de mesure, il avait été constaté la présence d’un bruit provenant des systèmes de ventilation situés sous les systèmes de climatisation
des compartiments passagers, et ce dans les deux cas de figure (avec ou sansclimatisation). Le niveau de bruit engendré par ces ventilateurs avait été identifié comme plus élevé lorsque le système de climatisation était en marche. Ces
remarques sont confirmées par la Figure 30 puisque les niveaux globaux maxima
mesurés correspondent aux microphones situés en toiture au milieu des caisses
porteuses R1 et R2, et sont plus importants lorsque le système de climatisation
fonctionne que lorsqu’il est arrêté. De plus, sur toute la longueur de la rame, leniveau de bruit est plus élevé sur le microphone situé le plus en hauteur (microphone 5).
Rame arrêtée, le fonctionnement du système de climatisation provoque une
hausse du niveau de bruit de l’ordre de 9 dB(A), face au microphone le plus élevé.
Cette hausse est également significative sur toute la longueur de la rame (y compris au centre de la rame, à distance du système de climatisation).
L’influence du bruit de ventilation n’est pas limitée à la toiture du tramway
puisqu’une hausse relativement importante (minimum de 6 dB(A)) est observée
pour les microphones les plus bas (1, 2 et 3). En effet, pendant la campagne demesures, le bruit des ventilateurs était clairement audible sur le côté du tramway.
Ceci montre une certaine directivité latérale par rapport au plan du tramway.
Comportement fréquentiel
Comportement fréquentiel climatisation arrêtée
Les spectrogrammes du tramway climatisation arrêtée sont composés denombreuses raies, mais ils ne permettent pas d’identifier un comportement fréquentiel caractéristique. Une dissymétrie semble exister puisque l’on peut souligner la présence d’une raie de fort niveau pour les microphones les plus élevésde la partie droite du tramway : cette fréquence (1587 Hz pour le milieu de caisse
R2 et 1400 Hz pour le bogie 3) n’apparaît pas sur les spectrogrammes du côtégauche du tramway (cf. Figure 32).
Comportement fréquentiel climatisation en fonctionnement
La mise en marche du système de climatisation semble provoquer l’apparitionde trois fréquences caractéristiques : 290 Hz, et ses deux harmoniques 580 Hz, et870 Hz (cf. Figure 31). Alors qu’aucune de ces fréquences n’est clairement identifiée sur les spectrogrammes obtenus avec la climatisation arrêtée, ces trois raies
sont présentes pour toutes les positions du système de mesure, c’est-à-dire sur
toute la longueur de la rame, et plus particulièrement sur les microphones situésen hauteur. Suivant la position observée, les spectrogrammes font apparaître
de nombreuses raies différentes de celles décrites ci-dessus. Cependant, cettepremière analyse ne permet pas de mettre en évidence un comportement fréquentiel caractéristique pour une position particulière du tramway (bogie moteur,porteur...).

44

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 31 : exemples de spectrogrammes du microphone 5 en milieu
de caisse R2

Figure 32 : spectrogramme obtenu sur le microphone 5 au droit du bogie 3(climatisation arrêtée)2.2.2.4. Autres sources
En plus des zones sources principales décrites précédemment interviennent
quelques sources d’importance secondaire. Elles ont généralement une étendue
spectrale très réduite. Certaines d’entre elles peuvent être intermittentes. Elles
sont situées en partie basse de la rame A ; dans ce cas, elles sont détectablesprioritairement sur le site Ferrière, pour lequel la contribution de la zone sourceétendue voie/rail reste faible et le masquage réduit. En revanche, d’autres sontsituées en partie haute (toiture) pour la rame B. Elles coïncident donc avec lasituation d’implantation des divers équipements et auxiliaires.

Rapport INRETS n° 27945Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Rame A – Plusieurs sources secondaires sont à signaler sur la rame A. Certaines ont été détectées lors des mesures au passage (antenne), d’autres lors desmesures à l’arrêt (microphones de directivité). Tous les résultats présentés provenant des mesures par antenne, concernant l’émission des sources secondaires,
correspondent à des niveaux de pression mesurés au centre de l’antenne (soit
une distance de 2,34 m du rail le plus proche et une hauteur de 1,01 m) lorsquela source se situe au droit du point de mesure.
Une première source se situe à l’extrémité gauche de la rame, en partie basse,
entre le nez de la rame et le bogie moteur, visible lors des passages à 20 et
30 km/h (Figure 33). Le spectre indique une raie, dont la fréquence varie avec lavitesse (env. 120 Hz à 30 km/h). Cette source n’existe pas à l’extrémité opposéede la rame. Son origine n’est pas expliquée, il n’existe pas a priori d’équipement
susceptible de faire du bruit à cet emplacement.
Une seconde source se situe au-dessous de la porte d’accès de la voiture dedroite, du côté du bogie porteur (Figure 34). Il s’agit d’une raie fréquentielle indépendante de la vitesse (600 Hz) ; sa contribution devient négligeable aux vitessesélevées ou lorsque les sources de bruit de roulement sont importantes.
Figure 33 : visualisation d’une source secondaire sur la rame A – 30 km/h –tiers d’octave 125 Hz

Figure 34 : visualisation d’une source secondaire sur la rame A – 20 km/h –tiers d’octave 630 Hz

Enfin, une dernière source secondaire a été observée à l’arrêt. La Figure 35
représente les niveaux de bruit global du tramway de type A mesurés à 5 m del’axe de la voie. La valeur maximale est de 65,7 dB(A), alors que la valeur minimale est de 54 dB(A), ce qui représente une dynamique de mesure de 11,7 dB(A).
Les éléments auxiliaires sont situés sous la caisse, ce qui explique les niveaux debruit plus élevés constatés sur les microphones les plus bas.

46Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 35 : niveau de bruit global moyen – tramway de type A

Un bruit de fort niveau provenant d’un boîtier situé sous les portes des rames
motrices (cerclé en gris sur la Figure 35) a été identifié. Ce bruit provient dusystème de ventilation permettant de refroidir le convertisseur de puissance à
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). La mesure complémentaire réalisée au
niveau de ce boîtier confirme que les niveaux de bruits les plus élevés sont obtenus pour les microphones les plus bas.
On remarque une dissymétrie relativement marquée des niveaux de bruit entre
les rames motrices gauche et droite (cf. Figure 35). Deux hypothèses peuventêtre formulées pour expliquer ceci :–– Les ventilateurs ne fonctionnent que lorsqu’un refroidissement des blocs depuissance est nécessaire. Dans ce cas, seuls les ventilateurs de la rame
motrice gauche étaient en fonctionnement lors de la mesure.
–– Si les ventilateurs sont utilisés de manière continue, cela signifie que la
différence de niveau de bruit est due à une disparité entre les blocs depuissance. Cependant, les différences constatées (de l’ordre de 6 dB(A))
rendent cette deuxième hypothèse moins plausible.
Rame B – Au niveau de la toiture, on note la présence d’une source au-dessus de chacun des deux bogies moteurs (mesures au passage avec l’antenne en
position haute, Figure 36). Ceci coïncide avec l’emplacement des convertisseursde traction. Cette source n’est visible qu’aux vitesses élevées (40 et 50 km/h). Sa
fréquence est voisine de 145 Hz, et ne semble pas varier avec la vitesse.
Figure 36 : visualisation d’une source secondaire sur la rame B – 39 km/h –tiers d’octave 160 Hz

Rapport INRETS n° 27947

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.3. Des mesures à la modélisation
Les campagnes expérimentales ont permis de disposer d’un vaste ensemble
de mesures de niveaux de bruit, décrivant les rames et leurs sources, pour lesdeux types de sites mesurés. Il a été noté dans certains cas une variabilité desobservations. Ces variations peuvent être dues à une dispersion des mesures
entre passages similaires, mais qui diffèrent cependant légèrement quant à lavitesse et la régulation des vitesses, induisant des différences de sollicitation desdifférents éléments mécaniques ou électriques (reproductibilité). Pour une autrepart, les variations sont liées aux différences de comportement individuel d’éléments de même type sur la rame (par exemple différences entre les deux bogies
moteurs) ; elles peuvent donc avoir un caractère plus systématique.
Pour une description moyenne des comportements d’un type de source, toutes ces mesures ont été agrégées et des courbes de régression (polynômes dedegré 2 pour les niveaux acoustiques ou de degré 3 pour les directivités verticales) ont été déterminées, la variable essentielle étant la vitesse. Pour chaquesource principale, on dispose ainsi des caractéristiques moyennes d’émission en
champ libre :–– le niveau de puissanceque tiers d’octave f ;–– la directivité verticale, fonction de la vitesse v pour cha, où θ est l’angle d’émissionqui constitueront l’entrée du modèle d’émission au passage d’une rame detramway.
L’utilisation des polynômes de régression doit être limitée au domaine desintervalles de mesure pour les variables vitesse et angle, à savoir environ 20 à
50 km/h pour la vitesse (40 km/h pour le site avec semelle souple), et environ 5 à
55° pour les angles d’émission. L’extrapolation à d’autres valeurs nécessiterait
une validation complémentaire ou l’introduction d’hypothèses additionnelles.

3. Modélisation de l’émission
L’objectif du modèle proposé est de délivrer des indicateurs acoustiques, permettant de prévoir en moyenne le bruit reçu par un observateur (un riverain) dansune configuration déterminée où le tramway circule en champ libre. La configuration est spécifiée par le type de matériel roulant, le type de pose de voie et lavitesse de circulation de la rame.
Le modèle proposé est un modèle expérimental (par opposition à un modèle
mathématique basé exclusivement sur des lois physiques) ; il s’appuie sur lesconnaissances expérimentales acquises, notamment sur la base des données
mesurées décrites précédemment. Le modèle d’émission en champ libre exclut laprésence de bâtiments environnants. Il repose sur une représentation par sources de la rame, et d’un calcul dynamique du bruit au passage. Sont présentées
ici successivement la description (§ 3.1.1) et la validation du modèle (§ 3.1.2).

48

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Celui-ci est ensuite exploité pour mettre en évidence la contribution des sources
dans les descripteurs acoustiques au passage (§ 3.2 et 3.3).

3.1. Modèle d’émission
3.1.1. Développement du modèle
Le modèle a été développé dans l’environnement Matlab ; il est construit àpartir d’une interface graphique facilitant son utilisation, notamment la saisie de laconfiguration (Figure 37). Les paramètres permettent de spécifier :–– la configuration (type de rame, pose de voie + revêtement) ;–– les sources à inclure pour la rame spécifiée (sélectionnables par type desource) ;–– la cinématique (actuellement : vitesse stabilisée à saisir) ;–– la position de l’observateur (coordonnées) ;–– les spécifications de la simulation (fréquence d’échantillonnage, position initiale de la rame et durée du passage, célérité du son).
Le calcul de modélisation permet d’obtenir la signature acoustique temporelleà la position de l’observateur, ainsi que quelques indicateurs acoustiques :–– signature temporelle par tiers d’octave, pour chaque type de source individuellement et pour l’ensemble des sources sélectionnées ;–– signature temporelle globale, pour chaque type de source individuellement
et pour l’ensemble des sources sélectionnées ;–– indication du niveau maximum LAmax, du temps d’exposition T 7, du niveauéquivalent Leq,T, du niveau d’exposition SEL ;–– spectre tiers d’octave moyen pendant la durée d’exposition T, pour l’ensemble des sources sélectionnées.
Le noyau du modèle repose sur la représentation de la rame et le calcul durayonnement acoustique en champ libre.
Représentation de la rame – La rame est considérée comme un ensemble
de sources indépendantes, chacune étant décrite par : sa position sur la rame,
son spectre d’émission par tiers d’octave, sa directivité horizontale, sa directivité
verticale. Dans la version actuelle, il existe quatre types de sources, associées
aux zones sources principales identifiées lors de la campagne de mesures, àsavoir : les zones bogies moteurs, les zones bogies porteurs, la zone étendue
voie/rail, la climatisation (proposée en fonction du choix de la rame) (Figure 38).
Pour une description plus détaillée de la composition physique de chaque zone
source, se reporter au paragraphe 2.2.2.
Actuellement, les rames sont décrites conformément à la réalité, à savoir
leur composition et les caractéristiques des sources sont conformes aux situa7 Associé à L

A,max-10 dB(A)Rapport INRETS n° 27949

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

tions mesurées. Il sera possible ultérieurement d’étendre le logiciel à des cas
fictifs, permettant par exemple d’inclure une voiture supplémentaire, d’ajouter une
source, ou de modifier le spectre d’un type de source.
Le modèle de rame de type A est constitué de sources ponctuelles au niveau desbogies, et d’une source linéique sur toute la longueur de la rame. Celui des rames detype B contient ces mêmes sources, ainsi que le climatisation en toiture. Chaque typede source est implémenté selon un modèle spécifique, détaillé ci-dessous.
Figure 37 : interface graphique du modèle d’émission du tramway(TramNoise), saisie des paramètres

Figure 38 : représentation schématique des sources dans les modèlesdes rames: points sources bogies moteurs et porteurs: source linéique voie/rail: climatisation

Description des sources bogies – Les zones bogies sont représentées dansle modèle par une source ponctuelle située au niveau du sol, à l’abscisse du centre de chaque bogie. On distingue les bogies moteurs situés aux extrémités des50

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiquesrames, et le(s) bogie(s) porteur(s) aux positions intermédiaires. À chaque type debogie est attribué un spectre, une directivité horizontale, une directivité verticale.
Le spectre de la source est défini par tiers d’octave, sur la base des valeursexpérimentales moyennes dans la direction du centre de l’antenne. À partir despolynômes de régression ajustés aux mesures, décrivant un comportement
moyen sur la gamme de vitesses disponibles pour la configuration rame/pose devoie considérée (pour illustration, se reporter à la Figure 16), le niveau de bruit à
la vitesse de passage spécifiée est calculé pour chaque tiers d’octave.
Une directivité horizontale est attribuée à chaque source. En l’absence de données expérimentales, elle est spécifiée ici sur la base d’indications disponibles
dans la littérature par exemple [18]), selon une loi en cosinus de l’angle8 (analogie
avec un dipôle), identique pour tous les tiers d’octave.
La directivité verticale de la source est déterminée à partir de la base de données de mesures au passage par les cinq microphones de directivité. On considère qu’au passage d’un bogie devant les microphones, l’influence des autres
sources peut être négligée en première approximation, et que la directivité mesurée concerne essentiellement ce bogie. Ceci s’effectue en plusieurs étapes, pourla configuration rame/pose de voie sélectionnée :1) détermination du niveau de bruit moyen sur chacun des cinq microphones au passage du bogie à la vitesse spécifiée, à partir des polynômes derégression pour chaque tiers d’octave ;2) détermination du niveau de bruit dans la direction de l’observateur, à partir
du polynôme de régression angulaire ajusté sur les 5 microphones ;3) idem à l’étape précédente pour la direction du centre de l’antenne.
On dispose ainsi du facteur de correction en niveau dB(A) à appliquer au spectre de la source pour chaque tiers d’octave, pour la vitesse de passage et la configuration rame/site (Figure 39). Cette procédure permet ainsi de corriger le spectretiers d’octave de la source pour la direction d’émission considérée.
Observations critiques : il est clair que cette modélisation est simplifiée ; onpeut par exemple souligner qu’elle ne prend qu’imparfaitement en considération
la présence des raies spectrales et leur basculement d’un tiers d’octave à l’autre
selon la vitesse. La prise en compte spécifique des raies sera intégrée dans une
version ultérieure du logiciel.
Description de la source étendue voie-rail – La source étendue voie-rail
est modélisée par une source linéique uniforme sur toute la longueur de la rame.
Pratiquement elle est constituée d’une ligne de sources ponctuelles incohérentes(de type monopôles) identiques et équidistantes. Le pas séparant deux sources
ponctuelles consécutives est un paramètre à saisir. En pratique, un espacement
de 50 cm se révèle suffisant pour un observateur situé au minimum à quelquesmètres de la voie. Chaque source ponctuelle est caractérisée par son spectre,
une directivité horizontale et une directivité verticale.
8 Angle référencé par rapport à la normale à la direction de la voie.

Rapport INRETS n° 27951

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 39 : facteur correctif de la directivité verticale pour le bogie porteur– rame A – pose classique + gazon – vitesse 30 km/h
: Microphones de mesure de directivité: Direction de l’observateur
63 Hz

90

90

60

80 Hz

30

−5
90

0

−5
90

60

0

−5
90

0

−5
90

0

−5
90

0

−5
90

60

0

30

−5
90

0

−5
90

60

0

0

0
5dB

0

0

0
5dB

0

0
5dB

800 Hz
60
30

0
5dB

−5
90

0

0
5dB

2000 Hz
60
30

0
5dB

−5

0

0
5dB

4000 Hz
Directivité verticale : bogie porteur

60

30

−5

−5
90

60

−5
90

60

60

30

0
5dB

3150 Hz

30

−5

0

0
5dB

30

0
5dB

1600 Hz30

05dB

2500 Hz

0

60

−5
90

60

0

315 Hz30

05dB1250 Hz−590630 Hz

30

0
5dB

60
30

0
5dB

60

−5
90

60

125 Hz30

05dB

500 Hz301000 Hz0250 Hz

30

0
5dB

60

−5
90

60

90

60
30

0
5dB

200 Hz30

400 Hz100 Hz3005dB

160 Hz

90

60

30

−5

0

0
5dB

Pose : classique + gazon
Rame : A
Vitesse : 30 km/h

Le spectre de la source élémentaire est déduit de la base de données demesures de la zone source étendue voie/rail évaluée par mètre linéaire, en tenant
compte d’une part de la densité des sources ponctuelles, et d’autre part de laconfiguration rame/pose de voie pour la vitesse de passage. Pour ce dernier
aspect on procède de la même façon que pour les bogies, au moyen des polynômes de régression par tiers d’octave (voir plus haut).
À chaque source élémentaire, on attribue une directivité horizontale uniforme.
Quant à la directivité verticale, on procède suivant le même principe que pour lesbogies : on utilise les mesures des cinq microphones de directivité au moment oùle centre d’une rame se trouve au droit des microphones. Ceci peut être effectué
en première approximation, sachant qu’aucune autre source ne se trouve dans levoisinage (la climatisation n’était pas en fonctionnement). La procédure de détermination du facteur correctif pour chaque tiers d’octave dans la direction de l’observateur suit les trois étapes qui avaient été décrites pour les bogies (voir plushaut). Ce facteur correctif est attribué à chaque source élémentaire.

52

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Observations critiques : On peut souligner que ce modèle de source étendue
ne fait pas apparaître de décroissance (en particulier au-delà de l’extrémité de larame). Par ailleurs la contribution de la zone voie/rail se trouve également inclusedans la contribution des bogies, ce qui peut faire craindre une surévaluation au
voisinage des bogies. Enfin la représentation par sources ponctuelles indépendantes peut paraître très approximative au regard des caractéristiques de la propagation des vibrations dans le rail, notamment aux fréquences où le taux dedécroissance est faible. Malgré ces approximations, on verra que les résultats dumodèle sont satisfaisants.
Source climatisation – Toujours dans un esprit de conformité avec la réalité,cette source est optionnelle, proposée uniquement pour la rame B. Elle consisteen une source ponctuelle située en toiture au centre de chaque voiture, sur l’axe
longitudinal central de la rame. Dans la version actuelle, seul le trajet direct entre
le module de climatisation et l’observateur est pris en compte (pas de réflexion
sur le sol).
L’émission acoustique de la climatisation est caractérisée par son spectre tiersd’octave. Elle est indépendante des paramètres de vitesse et de type de posede voie. Le spectre de référence est déterminé à partir des mesures réalisées à
l’arrêt pour les mesures de directivité avec le microphone 5 (microphone le plus
proche de la source).
En fonction de la direction de l’observateur par rapport à la position de lasource, un facteur correctif est appliqué au spectre (directivité verticale) : il est
déterminé pour chaque tiers d’octave par régression polynomiale angulaire basée
sur les mesures de la directivité verticale à l’arrêt.
À chaque unité de climatisation est associée une directivité horizontale uniforme : l’observation des niveaux mesurés à l’arrêt pour plusieurs positions dela rame devant le point de mesure indique qu’une directivité en cosinus ne seraitpas du tout justifiée.
Remarque, pour tous les types de sources – Le modèle d’émission d’unerame n’est valide que sur les gammes de paramètres mesurés : il n’est pas souhaitable pour le moment d’extrapoler son utilisation en dehors des intervalles devitesse et d’angle vertical mesurés.
3.1.2. Validation du modèle
Avant toute exploitation du modèle, il convient de le valider, en contrôlant laqualité des résultats des calculs. Ceci est réalisé par comparaison calcul – mesures, les mesures utilisées pour cela proviennent non pas de l’antenne, mais desmesures acoustiques réalisées une vingtaine de mètres plus loin (micro à 7,5 m
et microphones de directivité). Cette validation est effectuée en deux temps, defaçon à découpler la contribution des différentes composantes du modèle :–– comparaison calcul – mesures, pour tous les paramètres de configuration(rame, site, vitesse), sur le microphone à 7,5 m ; on ne modifie pas ici lahauteur de l’observateur ;Rapport INRETS n° 27953

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception–– comparaison calcul – mesures pour d’autres directions d’émission, en utilisant les microphones de directivité ; on explore ici la prise en compte de la
directivité verticale.
Étant donné les conditions de mesures disponibles, la validation est effectuéehors contribution de la climatisation pour la rame B.
Validation à 7,5 m – L’observateur se trouve à la distance de 7,5 mètres del’axe de la voie, et à une hauteur de 1,2 mètre. Le modèle TramNoise est exécuté
successivement pour différentes valeurs de configuration : vitesse, rame, pose devoie. Les signatures globales et par tiers d’octave calculées sont comparées aux
signatures mesurées.
Pour l’ensemble des cas mesurés, la correspondance des signatures globales
est très satisfaisante (pour exemple Figure 40 9). Quelques écarts calcul/mesurespeuvent cependant apparaître sur les signatures par tiers d’octave (Figure 41) ;de façon assez constante on retrouve les différences suivantes : croissance etdécroissance un peu trop rapides aux basses fréquences (jusqu’à 400 Hz), croissance et décroissance un peu trop lentes de 1000 à 1600 Hz, ponctuellement
sous ou surévaluation du niveau pendant le passage. Ceci nécessite probablement une adaptation des directivités horizontales et/ou une prise en compte desdécroissances de la source voie/rail avant et après le passage (au moyen d’études complémentaires).
Figure 40 : signatures globales sur microphone à 7,5 m (hauteur 1,2 m),comparaison calcul (trait continu épais)/mesures (traits continus fins) –signatures globales par type de source (traits discontinus) –classe de vitesse 40 km/h
Rame A sur pose classique+ gazon
90

60
50

total
bogies moteurs
bogies porteurs
source voie/rail

80

dB(A)

70

40
−5

90

total
bogies moteurs
bogies porteurs
source voie/rail

80

dB(A)

Rame B sur pose semelle souple+ pavés

70
60
50

0

temps (s)

5

10

40
−5

0

temps (s)510

9 A noter sur site Ferrière, changement temporaire de revêtement en amont du point de mesure à 5,

5 m, qui génère un pic dans la montée des signatures mesurées.

54

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Figure 41 : signatures par tiers d’octave sur microphone à 7,5 m (hauteur
1,2 m), comparaison calcul (trait continu épais)/mesures (traits continusfins) – signatures globales par type de source (traits discontinus) – classede vitesse 40 km/h - rame B sur pose semelle souple + pavés
63 Hz

80

80 Hz

80

80

60

60

60

40

40

40

−5
80

0
5
160 Hz

10

80

60

80

0
5
200 Hz

10

10

−5
80

10

−5
80

60

60

40

40

40

80

0
5
1000 Hz

10

−5
80

0
5
1250 Hz

10

−5
80

60

60

60

40

40

40

−5
80

0
5
2500 Hz

10

80

60

0
5
3150 Hz

10

5

10

−5

40
0
5
250 Hz

10

5

10

−5

0
5
315 Hz1005800 Hz10052000 Hz

10

0

10

60
40
0
5
630 Hz

10

−5
80
60
40

0
5
1600 Hz

10

−5
80
60
40

0
5
4000 Hz

10

0

10

40
0

−5
80

60

40
0

−5
80

60

40
−5

−5

125 Hz6040
05500 Hz

60
−5

80

60

40
0
5
400 Hz

−5
80

60

40
−5

−5

100 Hz5−55Site : Longchamp
Type de tramway : B
Classe de vitesse : 40 km/h
Microphone à 7.5 m

Validation dans des directions différentes – On place l’observateur successivement en différentes positions correspondant à celles des microphones
de directivité. Les signatures globales restent proches des signatures mesurées(Figure 42 9). On note toutefois une croissance et une décroissance un peu trop
rapides sur les signatures calculées à mesure que l’observateur prend de la hauteur, ce que confirment les comparaisons par tiers d’octave. À nouveau une action
sur les directivités horizontales et/ou la contribution de la voie et du rail de part etd’autre de la rame est à explorer.
On peut donc considérer que le modèle reproduit de façon satisfaisanteles mesures réalisées en champ libre, au moins pour les directions d’émission
inférieures à 30° relativement au sol. Pour les angles supérieurs, les niveauxmoyens (Leq ou SEL) peuvent être légèrement sous-estimés. Le modèle sera
utilisé dans ce qui suit pour analyser la contribution en champ libre de certains
types de sources, notamment la climatisation (§ 3.2) et le bruit de roulement(§ 3.3).

Rapport INRETS n° 27955

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 42 : signatures globales sur micro 5 (distance 3,0 m,
hauteur 4,13 m), comparaison calcul (trait continu épais)/mesures(traits continus fins) – signatures globales calculées par type de source(traits discontinus) – classe de vitesse 40 km/h
Rame A sur pose classique+ gazon
90

90

total
bogies moteurs
bogies porteurs
source voie/rail

85
80

80

75

75

70

70

65

65

60

60

55

55

50

50

45

total
bogies moteurs
bogies porteurs
source voie/rail

85

dB(A)

dB(A)

Rame B sur pose semelle souple+ pavés

45

40
−5

0

temps (s)

5

10

40
−5

0

temps (s)510

3.2. Contribution de la climatisation
La climatisation se distingue des autres sources principales par différents
aspects, d’une part sa localisation en toiture, d’autre part son fonctionnementa priori indépendant des conditions de circulation (vitesse) et d’environnement(pose de voie). En utilisant le modèle d’émission développé précédemment, on
analyse la contribution de la climatisation dans le bruit émis en champ libre par letramway seul (pas de bruit de fond environnant). Cette contribution est évaluéepar comparaison du bruit émis lors des circulations de la même rame, climatisation arrêtée ou en fonctionnement à son plein régime. Les grandeurs acoustiques
considérées sont la signature, ainsi que les indicateurs au passage. Les LAmax,
Leq et SEL ayant des variations très similaires, seuls les LAmax sont présentés
dans les illustrations.
On considère un observateur situé à une distance de 15 mètres de l’axe dela voie10, et à différentes hauteurs pour examiner l’émission en direction desétages (de 2 à 20 m, par pas de 3 mètres, soit approximativement d’un rezde-chaussée à un 6e étage). Dans le cas où l’angle d’émission θ pour la climatisation se trouve être supérieur au domaine valide (θ > θmax), on suppose en
première approximation que la directivité reste constante au-delà de θmax. Pourles sources de bruit de roulement, les angles d’émission sont conformes aux

10 Cette distance correspond à la distance moyenne pour toutes les personnes enquêtées dans l’étude

perceptive du chapitre « Étude in-situ de la perception du bruit du tramway ».

56

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

domaines de validité du modèle. On analyse les cas d’une voie peu bruyante(pose classique, revêtement gazon) et d’une voie plus bruyante (semelles souples, revêtement béton).
Les niveaux de bruit reçus à différentes hauteurs dépendent notamment despuissances et des directivités verticales respectives des différentes sources. À
mesure que la hauteur augmente, on note une différence de comportement sur lesite « peu bruyant », où le niveau d’émission croît vers les tout premiers étages
pour décroître ensuite, par rapport au site plus bruyant où la décroissance est
continue, ceci pour toutes les vitesses (Figure 43).
Figure 43 : variation du niveau de bruit avec la hauteur du récepteur,
pour une rame avec climatisation en toiture, à 20 et 30 km/h – distancehorizontale 15 m – champ libre
variation du niveau de bruit avec la hauteur − 20 km/h

variation du niveau de bruit avec la hauteur − 30 km/h

1

1

0
−1
−2
−3
−4
−5
classique+gazon − sans climclassique+gazon − avec clim
DPHI+béton − sans clim
DPHI+béton − avec clim

−6
−7
−8

5

10

15

hauteur récepteur (m)2écart LAmax (réf. hauteur 2m)

ecart LAmax (réf. hauteur 2m)

2

0
−1
−2
−3
−4
−5
classique+gazon − sans climclassique+gazon − avec clim
DPHI+béton − sans clim
DPHI+béton − avec clim

−6
−7

20

−8

5

10

15

hauteur récepteur (m)20La contribution de la climatisation est plus importante lorsque les sourcesde bruit de roulement sont modérées, à savoir aux vitesses faibles et/ou sursite peu bruyant. La Figure 44 montre l’accroissement du niveau maximum au
passage pour différentes positions de l’observateur, lorsque la climatisation
est en fonctionnement, par rapport aux mêmes situations avec climatisationarrêtée. La contribution de la climatisation est plus forte en direction des grandes hauteurs, en raison de la moindre part des sources de bruit de roulement
qui présentent une directivité plus marquée vers les faibles hauteurs. Sur site
peu bruyant et à faible vitesse, la présence de la climatisation se fait sentir
à toutes les hauteurs, l’augmentation pouvant être supérieure à 3,5 dBA à
20 km/h ; elle atteint 1,5 dBA à 30 km/h, mais ne dépasse pas 1 dBA aux
vitesses plus élevées. Sur site plus bruyant, la contribution reste modérée àtoutes les vitesses.

Rapport INRETS n° 27957Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 44 : augmentation du LAmax avec climatisation par rapport à un
passage sans climatisation, en fonction de la hauteur du récepteur –distance horizontale 15 m – champ libre
accroissement lié à la présence de la climatisation

4

classique+gazon − 20km/h
classique+gazon − 30 km/h
classique+gazon − 40 km/h
classique+gazon − 50 km/h
DPHI+béton − 20 km/h
DPHI+béton − 30 km/h

3.5

∆ LAmax (dBA)

3
2.5
2
1.5
1
0.5
0

2

4

6

8

10

12

14

hauteur récepteur (m)

16

18

20

3.3. Contribution du bruit de roulement
Le bruit de roulement est une composante importante du bruit émis par letramway. Comme cela a été évoqué précédemment, il prend naissance au contact
roue/rail : des vibrations se propagent dans la roue, le rail puis la plateforme, qui
rayonnent des ondes sonores. Parmi les zones sources identifiées, les zones
bogies moteurs, les zones bogies porteurs et la zone étendue voie-rail sont particulièrement affectées par le bruit de roulement. Les zones bogies moteurs incluentégalement la contribution des composants voisins liés à la traction (moteurs et
auxiliaires, en fonction de la technologie de la rame). En première approximation,
on peut faire l’hypothèse que les bruits de roulement associés respectivement
au bogie moteur et au bogie porteur sont similaires (en supposant un même étatde surface des roues), les différences de masse ayant un effet secondaire sur lebruit rayonné. On propose ici d’évaluer les contributions à l’émission du bruit deroulement et du bruit lié à la traction en comparant les configurations suivantes,
sans climatisation :–– bruit de roulement seul : en affectant à tous les bogies d’une rame les caractéristiques d’émission des zones bogies porteurs, et en incluant la zoneétendue voie-rail ;–– bruit de roulement + traction : en considérant une configuration de rame
conforme à la réalité, avec bogies moteurs, bogies porteurs et zone voierail.

58

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

On place un observateur à 7,5 m de l’axe de la voie et à 1,2 m de hauteur.
Pour chaque cas calculé, les indicateurs au passage LAmax, LAeq et SEL sontévalués et comparés. Pour exemple, la Figure 45 représente les SEL « bruit deroulement seul » et « bruit de roulement + traction » pour chaque configuration
rame – pose de voie, à différentes vitesses. Les différences de SEL, caractérisantl’accroissement lorsqu’il y a contribution du bruit de traction, sont indiquées dansla Figure 46, en fonction de la vitesse. Les tendances observées pour les trois
types d’indicateurs au passage conduisent à des conclusions similaires :–– pour la rame A, de génération plus ancienne, la contribution du bruit detraction croît plus vite que le bruit de roulement avec la vitesse, sur site deconfiguration peu bruyante ;–– pour la rame B, plus récente, la contribution du bruit de traction croît moinsvite que celle du bruit de roulement avec la vitesse, sur site de configurationpeu bruyante.
Sur site de configuration bruyante, l’accroissement dû à la traction reste faible,
voire négligeable pour la rame B, à toutes les vitesses.
Figure 45 : comparaison du SEL à 7,5 m (hauteur 1,2 m) au passage
d’un tramway, avec bruit de roulement seul ou bruit de roulement+ motorisation
90

rame A − voie classique + gazon
roulementroulement + motorisation

80
75
70
65

90

20

30
40
vitesse (km/h)

75

65

50

rame B − voie classique + gazon

90

20

30
vitesse (km/h)

40rame B − voie DPHI + béton

85
SEL (dBA)

SEL (dBA)

80

70

85
80
75
70
65

rame A − voie DPHI + béton

85
SEL (dBA)

85
SEL (dBA)

90

80
75
70

20

30
40
vitesse (km/h)

Rapport INRETS n° 279

50

65

20

30
vitesse (km/h)

4059Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

On peut ainsi conclure que, pour un site dont la pose de voie et le revêtement
induisent des caractéristiques acoustiques favorables, il est nécessaire de prendre en compte dans la modélisation la contribution des éléments liés à la traction.
En revanche, pour un site à caractéristiques acoustiques peu favorables, la priseen compte de la traction peut être négligée quand on considère les indicateurs
globaux comme le LAmax, le LAeq ou le SEL ; ceci n’est a priori pas le cas si une
analyse fréquentielle doit être conduite.

Figure 46 : accroissement du SEL avec prise en compte de la motorisation,
par rapport au bruit de roulement seul5

accroissement SEL avec la motorisation
rame A − classique+gazon
rame A − DPHI+bétonrame B − classique+gazon
rame B − DPHI+béton

4

dB(A)

3
2
1
0
−1
20

25

30

35
40
vitesse (km/h)

4550

4. Conclusions
Conclusions sur l’émission globale des rames
Pour ce qui concerne la puissance globale émise par une rame en circulation
à vitesse constante :1. Le site en pose classique avec revêtement gazon est le moins bruyant dessites testés. L’effet de rame y est sensible et augmente avec la vitesse : lacontribution plus faible du bruit de roulement implique une plus grande partdu bruit de traction, spécifique à chaque type de rame.
2. Le site en pose sur semelle souple associé à un revêtement pavé se révèle
le plus bruyant (+6 à +10,6 dB(A) suivant la vitesse, par rapport au site lemoins bruyant). L’effet de rame est très faible sur ce site.
3. Le site en pose classique sur ballast est moyennement bruyant (+4,7 à+7 dB(A) suivant la vitesse, par rapport au site le moins bruyant). L’effet

60

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiquesde rame est faible sur ce site (différences de 1 à 1,5 dB(A), en faveur de larame B).
Pour ce qui concerne la répartition fréquentielle de la puissance moyenne :4. Le comportement des rames A et B est sensiblement différent, quelle quesoit la nature de la plate-forme.
5. Pour la rame B, le niveau de puissance émis varie peu avec la vitesse pourles fréquences inférieures à 600 Hz.
6. Pour la rame A, le niveau de puissance émis croît avec la vitesse sur toutela plage de fréquence.
7. Pour les fréquences inférieures à 600 Hz, le niveau de puissance est plusélevé sur le site Ferrière (pourtant globalement le moins bruyant) que sur lesite Longchamp (globalement bruyant).
8. La rame de type B présente une forte contribution du tiers d’octave 4 kHz,lié à la motorisation (cf. infra sources de bruit), qui est prépondérant à basse
vitesse sur le site le moins bruyant. Son amplitude ne varie pas ou très peu
avec la vitesse.
Pour ce qui concerne la directivité globale verticale, c’est-à-dire la directivité
verticale moyenne sur toute la longueur de la rame (sans climatisation pour larame B) :9. La directivité verticale globale est peu marquée de 0 à 60° pour le site Ferrière, pour les deux types de rame : elle est proche d’un rayonnement isotrope dans le plan vertical.
10. L
 a directivité verticale globale est relativement similaire pour les deux
types de rame sur le site Longchamp : maximale vers le sol, elle diminue à
mesure que l’angle s’éloigne du sol, pour atteindre une réduction de l’ordrede –4 dB(A) à 60°.
11. L
 es directivités verticales peuvent être beaucoup plus marquées dans certaines bandes tiers d’octave. C’est également le cas lorsqu’on s’intéresseà certaines zones sources sur la rame.

Conclusions sur les sources de bruit, leurs caractéristiques
et leur contribution
Pour ce qui concerne les sources de bruit des tramways, les mesures et les
analyses ont mis en évidence les éléments suivants :1. Pour les deux types de rame, l’essentiel des sources est situé en partie bassedes rames, à toutes les vitesses et pour les deux types de site étudiés.
2. L’effet du site est un paramètre essentiel pour les sources situées en partie
basse. Son influence dépend du type de pose de voie, de l’état de surface
des rails et du type de revêtement.
3. Les zones des bogies sont des zones sources importantes, avec des différences notables entre bogies moteurs et bogies porteurs. Les sources deRapport INRETS n° 27961Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

bruit se concentrent plus particulièrement au passage des roues, sous laforme de bruit large bande. Les zones sources bogies moteurs incluent lebruit de roulement (rayonnement roue, rail et voie) et la contribution des éléments de motorisation et auxiliaires situés au voisinage. Les spectres fontapparaître la présence de raies fréquentielles, spécifiques à chaque type derame, qui se superposent aux composantes à large bande.
a. La zone bogie moteur est généralement plus bruyante que la zone bogie
porteur, sur une grande part de la bande de fréquence. La présenced’équipements liés à la motorisation des bogies moteurs explique cettedifférence. On note des différences locales entre bogies de même type.
b. Les zones bogies moteurs de la rame B montrent une contribution importante des hautes fréquences, notamment dans le tiers d’octave 4000 Hz.
Ceci n’est pas lié à la présence d’une raie, mais d’un bruit dont le spectres’étale sur l’ensemble du tiers d’octave. La localisation précise des sources associées coïncide avec la position des moteurs-roues sur le bogie.
c. La vitesse est un paramètre essentiel pour le niveau de bruit des bogies :l’augmentation en niveau global peut atteindre 7,5 à 9 dB(A) entre 20 et
40 km/h. Cependant ce comportement n’est pas uniforme pour tous lestiers d’octave. Il dépend également du type de rame : pour la rame B lavitesse renforce les moyennes et hautes fréquences, alors que pour larame A le niveau global augmente sans modification majeure de la répartition fréquentielle.
d. Les différences de bruit mesuré entre bogies du même type entre lesrames A et B n’excèdent pas 2 à 3 dB(A). Cependant une méconnaissance de l’état des roues ne permet pas de tirer de conclusions précisesà ce sujet.
e. Des différences entre sites de 8 à 9 dB(A) ont été relevées sur les zones
bogies à même vitesse. Le site en pose classique engazonnée est le
moins bruyant. Les écarts concernent essentiellement les fréquences
supérieures à 200 Hz pour les zones bogies.
4. Les analyses ont montré la présence d’une source étendue sur toute lalongueur des rames, dans une zone proche du sol. Elle inclut la contribution
de la plate-forme et du rail dans l’émission sonore, ainsi que la présenceéventuelle de sources situées sous la rame.
a. L’effet de la vitesse sur le niveau de bruit global en provenance de lazone-source étendue voie-rail est important ; il augmente linéairement de7 à 9 dB(A), entre 20 et 40 km/h, en fonction de la configuration rame/site.
Cependant, ce comportement peut varier d’un tiers d’octave à l’autre.
Pour la rame B, la vitesse renforce les moyennes et hautes fréquences.
b. L’effet du type de rame ou du type de voiture est peu important. C’est un
paramètre secondaire.
c. L’effet du type de pose de voie est prépondérant. Les différences mesurées entre les deux sites sont de l’ordre de 7 dB(A) à plus de 10 dB(A)62Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

en niveau global (pour une même rame à même vitesse). L’état de larugosité des rails n’est connu que très partiellement, l’influence de ceparamètre dans cet écart ne peut pas être précisé.
5. Pour la rame B, équipée d’unités de ventilation/climatisation et d’auxiliaires
en toiture :a. Sur les mesures à l’arrêt, le fonctionnement de la climatisation, réglée à
son régime maximum, produit une hausse du niveau de bruit global del’ordre de 6 à 9 dB(A), selon la hauteur d’observation.
b. La mise en marche de la climatisation fait apparaître trois raies fréquentielles : 290 Hz (très puissante), et ses deux harmoniques 580 et 870 Hz(plus modérées). Ces raies sont inexistantes lorsque la climatisation estarrêtée.
c. Aux vitesses élevées, une source secondaire en toiture coïncide avec
l’emplacement des convertisseurs de traction (env. 145 Hz).
6. Pour la rame A, où les auxiliaires sont situés sous la caisse :a. La rame A présente quelques comportements dissymétriques entre l’une
et l’autre de ses deux extrémités, indépendamment du sens de circulation, indiquant une singularité de certains éléments. L’origine de ces
anomalies n’a pas toujours pu être identifiée.
b. À l’arrêt, les systèmes de ventilation des boîtiers IGBT (rame A) localiséssous la caisse sont générateurs de bruit.

Conclusions tirées de la phase de modélisation en champ libre
L’exploitation du modèle d’émission en champ libre a permis de tirer les conclusions suivantes :1. Pour ce qui concerne l’émission de bruit d’un matériel roulant équipé declimatisation en toiture :a. Pour le site avec une pose de voie sur semelle souple et un revêtementpavé, le niveau de bruit décroît de façon monotone en fonction de la hauteur de l’observateur, à distance horizontale donnée.
b. Pour le site en pose classique avec gazon, lorsque la hauteur de l’observateur augmente, le niveau de bruit croît d’abord d’environ 1 dB(A), puis
décroît de façon monotone.
c. La contribution de la climatisation relativement aux autres sources est
plus forte en direction des grandes hauteurs, en raison de la moindre
part des sources de bruit de roulement qui présentent une directivité plus
marquée vers les faibles hauteurs.
d. La contribution de la climatisation est plus importante lorsque les sourcesde bruit de roulement sont modérées, à savoir aux vitesses faibles et/ou
sur site peu bruyant. Dans ce cas, l’augmentation peut être supérieure à
3,5 dB(A) aux basses vitesses, mais ne dépasse pas 1 dB(A) aux vitesses élevées.

Rapport INRETS n° 27963

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perceptione. Sur site plus bruyant (bruit de roulement important), la contribution de laclimatisation reste modérée à toutes les vitesses.
2. Pour ce qui concerne la contribution du bruit de roulement et du bruit detraction :a. Pour la rame A, de génération plus ancienne, la contribution du bruit detraction croît plus vite que le bruit de roulement avec la vitesse, sur sitede configuration peu bruyante.
b. Pour la rame B, plus récente, la contribution du bruit de traction croît
moins vite que celle du bruit de roulement avec la vitesse, sur site deconfiguration peu bruyante.
c. Sur site de configuration bruyante, l’accroissement du niveau de bruit dû à latraction reste faible, voire négligeable pour la rame B, à toutes les vitesses.
d. Pour un site dont la pose de voie et le revêtement induisent des caractéristiques acoustiques favorables, il est nécessaire de prendre en compte
dans la modélisation à la fois la contribution des éléments liés à la traction et ceux liés au bruit de roulement.
e. Pour un site à caractéristiques acoustiques peu favorables, la prise encompte de la traction peut être négligée quand on considère les indicateurs globaux comme le LAmax, le LAeq ou le SEL ; ceci n’est a priori pasle cas si une analyse fréquentielle doit être conduite.

Conclusions pratiques
L’étude a montré que la réduction de l’émission de bruit émis au passage d’un
tramway doit avant tout reposer sur une réduction du bruit de roulement, notamment par le biais de la voie et de la plateforme. Ceci doit être pris en compte dès laconception d’une ligne lors du choix de la pose de voie et de la plate-forme, maiségalement pendant l’exploitation des lignes (entretien des voies).
Sur le plan acoustique, le rayonnement de la plate-forme elle-même reste peu
important, contrairement à la contribution du rail. Pour réduire le rayonnement durail, il est recommandé de privilégier une fixation rigide des rails sur leur support(traverse ou dalle), de façon à atténuer la propagation des vibrations dans le rail.
On peut souligner au passage que ce choix est contraire aux exigences relatives
à la génération et la transmission de vibrations dans le sol, un compromis au
regard de contraintes acoustiques et vibratoires simultanées peut passer par une
fixation rigide des rails conjointement à l’isolation du support par rapport au sol,
via l’utilisation d’une dalle flottante.
Parallèlement, le choix d’un revêtement de surface absorbant (par exemple
gazon) favorise la réduction du bruit, en agissant d’une part au niveau de l’émission de bruit de la plate-forme et du rail, et d’autre part en limitant la contribution
des réflexions des sources de bruit de la rame.
Enfin, le bruit de roulement trouvant son origine dans la rugosité du rail et desroues respectivement, l’entretien de la voie et des roues est primordial, de façon
à garantir un état de surface de roulement de bonne qualité.

64

Rapport INRETS n° 279

Émission de bruit et sources acoustiques

Réduire le bruit au passage, c’est aussi agir sur le bruit des équipements detraction. Dans un contexte acoustique peu favorable (pose de voie bruyante et/ou vitesse élevée), la contribution des équipements de traction reste limitée, voire
négligeable. En revanche si le bruit de roulement est réduit, la part du bruit de traction doit être prise en compte. Les caractéristiques du bruit de traction sont liées au
type de rame et aux choix technologiques concernant la motorisation. Dans le casde l’étude par exemple, la rame de conception plus ancienne (sans plancher bas
pour les caisses motrices, moteurs à courant continu avec un moteur par bogie)
introduit des composantes de bruit de traction à des fréquences basses, alors
que la rame de conception plus récente (plancher bas, moteurs asynchrones, 4
moteurs-roues par bogie) influence le spectre émis aux fréquences élevées.
Enfin le choix d’une configuration à plancher bas intégral conduit à placer deséquipements électriques en toiture, notamment la climatisation. Si le bruit de roulement et le bruit des équipements de traction sont émis plutôt latéralement, leséquipements en toiture présentent une directivité vers le haut. Dans le cas d’unepose de voie favorisant un bruit de roulement élevé, la contribution de la climatisation (prépondérante par rapport aux autres sources en toiture) est très faible, mêmeen hauteur. En revanche dans le cas d’une pose de voie acoustiquement favorable
vis-à-vis du bruit de roulement, la présence de la climatisation peut occasionner
un accroissement du niveau de bruit émis vers le haut qui peut dépasser 3 dB(A)à faible vitesse ; cette contribution décroît quand la vitesse augmente en raison del’augmentation des autres sources (en particulier le bruit de roulement).

Perspectives
Le modèle d’émission d’une rame de tramway en champ libre, développé dansce projet, est basé sur des données expérimentales. Il repose sur l’exploitationd’une base de données de mesures représentative de configurations existantes
du matériel roulant et de caractéristiques de sites (pose de voie, revêtement de laplate-forme). Les validations réalisées se sont révélées prometteuses quant à lareprésentativité du modèle et les exploitations possibles. Plusieurs améliorations
sont envisagées pour une meilleure description des sources et des situations
dans le modèle, notamment :1. la prise en compte séparée des raies spectrales dans les caractéristiquesdes sources, en complément d’un spectre continu ;2. la prise en compte de l’état des surfaces de roulement ;3. une meilleure connaissance des directivités horizontales des sources compactes, le choix des directivités horizontales reposant actuellement sur despostulats ;4. une meilleure description du rayonnement de la plate-forme et des rails,
incluant en particulier leurs contributions décroissantes de part et d’autrede la rame. Ceci passe par une meilleure caractérisation expérimentale dece type de source, les traitements d’antenne utilisés actuellement étant mal
adaptés à ce cas.

Rapport INRETS n° 279

65

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

La richesse des situations modélisables repose sur l’étendue des ressources
disponibles dans la base de données expérimentales des sources. Les points
suivants méritent d’être étoffés :5. en premier lieu, un enrichissement de la base de données de façon à élargir
les cas de matériels roulants et de plates-formes disponibles ;6. une caractérisation de la directivité verticale au-delà de 60° pour mieux
prendre en compte l’émission vers les étages supérieurs dans des ruesétroites.
Enfin, un intérêt supplémentaire du modèle de calcul est de pouvoir conduirepar la suite à un outil prédictif, permettant d’analyser des situations fictives etréalistes, découlant de situations réelles, par modification des caractéristiques desources et/ou de configurations de rame.

66

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

1. Introduction
Les vibrations générées dans le sol par les transports guidés urbains peuvent
conduire à des nuisances importantes pour les populations riveraines, en particulier dans le cas de rues étroites. La propagation de ces vibrations, de la voie
aux bâtiments, puis la régénération de ces vibrations à l’intérieur des bâtiments
peut être la source d’un bruit de grondement audible dans la bande de fréquence
30-200 Hz. Des vibrations sensibles par l’homme dans la gamme 5-80 Hz peuvent également être présentes. L’Union internationale des chemins de fer (UIC) a
reconnu le besoin de travaux de recherche sur ces phénomènes il y a quelquesannées seulement [19] :–– du point de vue normatif, en particulier pour l’évaluation des vibrations et dubruit de grondement au niveau des bâtiments ;–– du point de vue perceptif, à travers le doute que les niveaux identifiés
comme acceptables dans certaines réglementations nationales constituent
une protection suffisante ;–– au niveau de la modélisation, en raison du manque d’outils de prédiction
permettant aux opérateurs et constructeurs d’aboutir aux objectifs environnementaux envisagés ;–– au niveau des moyens de réduction eux-mêmes.
Ce manque de référentiels techniques communs tels que des critères vibratoires ou des méthodes de prévision peut s’avérer très pénalisant, en particulier
lors de la construction d’une nouvelle ligne de tramway. En France, par exemple,
le choix du type de pose de voie est parfois effectué à partir de règles très simplifiées dont la justification n’est pas toujours évidente11.
Le problème des vibrations générées dans le sol soulève en effet de nombreuses questions dont les plus fréquentes portent sur la manière de les atténuer, en
particulier au niveau de la plate-forme, ou sur leur aptitude à se propager dansle sol sur une longue distance. Dans quelle mesure le type de sol influe-t-il sur la
propagation des vibrations ? Quelle est l’atténuation apportée par une pose devoie ? Est-elle indépendante du type du sol ? De la vitesse de la rame ? Du typede rame ? Peut-on la mesurer à l’aide d’impacts au marteau sur le rail ? Toutes
11 On peut notamment évoquer la règle usuelle suivante : si la distance façade de bâtiment – axe devoie est supérieure à 12 m, aucune isolation vibratoire n’est à prévoir ; si la distance est comprise entre
7 et 12 m, on retient une pose permettant une réduction vibratoire de 10 dB ; enfin, si la distance est
inférieure à 7 m, cela nécessite une réduction à prévoir de l’ordre de 20 dB.

Rapport INRETS n° 27967

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

ces questions sont cruciales pour bien appréhender le problème des vibrations
dans le sol et développer des outils de simulation et des méthodes de mesurespermettant de proposer des poses de voies adaptées.
Par ailleurs, la question de l’origine des vibrations, pourtant primordiale, est
en général peu approfondie. Les vibrations générées au niveau du rail sont-ellesliées au type de rame ? À sa vitesse ? Quels paramètres de la rame influent sur
l’intensité des vibrations ? D’autres facteurs sont-ils en cause ? La compréhensiondu mécanisme de génération peut permettre de répondre à ces questions et deproposer des moyens de réduction substitutifs ou complémentaires à l’atténuation
par la plate-forme, que ce soit dès la conception, au niveau de la maintenance, ou
dans le cadre d’un projet de traitement curatif.

1.1. État de l’art
À l’origine des vibrations générées dans le sol au passage d’un véhicule guidé
sur rail, réside une interaction dynamique globale véhicule/voie/sol, liée au déplacement sur la voie des efforts au contact roue/rail. Dans la littérature scientifique,de nombreux travaux de modélisation prennent en compte le système complet,mais une démarche souvent adoptée est de dissocier les problèmes de génération et de propagation. La première étape (génération) consiste à estimer lesefforts au contact roue/rail au passage d’un véhicule. À partir de ces efforts, onévalue ensuite les vibrations dans la voie puis dans le sol (propagation). L’intérêt
d’une telle démarche est d’élaborer des modèles plus simples pour chacune desdeux étapes (véhicule/voie puis voie/sol par exemple).
Du point de vue de la génération, les modèles existants vont donc d’un simple
traitement statistique de données expérimentales à des outils couplant rigoureusement la dynamique du véhicule et celle de la voie et du sol via le contact roue/rail. Plusieurs mécanismes ont été proposés dont les principaux sont [20] :–– une excitation quasi statique, liée au déplacement des charges d’essieux
sur la voie ;–– une excitation paramétrique, liée au support discret de la voie par lestraverses ;–– une excitation dynamique large bande, liée aux irrégularités de surface desrails et des roues.
Dans le cas de véhicules circulant à basse vitesse, c’est-à-dire lorsque lavitesse du véhicule est très inférieure à la vitesse de propagation des ondes dansle sol, l’excitation quasi-statique seule ne semble pas être en mesure d’engendrer
des ondes se propageant à grande distance [21, 22]. Toujours à basse vitesse,l’excitation paramétrique liée à la fréquence de passage des roues sur les traverses (proportionnelle à la vitesse) ne devrait agir que dans la partie inférieure
du spectre [23, 24]. L’excitation dynamique large bande, liée aux irrégularités desurface des roues et des rails, apparaît donc comme prépondérante pour ce typede véhicules. Pour ce dernier mécanisme, il semble que la prise en compte desmasses non suspendues (essieux montés) soit suffisante pour expliquer l’interaction voie/véhicule et estimer les efforts au contact. Des travaux récents [24] met-68

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

tent en évidence l’importance de la résonance du système voie/essieu (fréquence
dite « P2 ») dans l’excitation. Toutefois, les études dans lesquelles des mesuresde vibrations sur les essieux et des mesures d’irrégularités de surfaces des roueset des rails permettent de valider de tels modèles sont rares. La question de lacorrélation entre les efforts induits par les différents essieux d’une rame est également peu abordée.
En ce qui concerne la propagation, de nombreux modèles voie/sol ont été
récemment développés (voir par exemple [25, 26, 27]). Deux types d’approches
peuvent être utilisés pour modéliser la voie [28] : d’une part des méthodes entièrement numériques basées sur une représentation par éléments finis des différentséléments de la voie, d’autre part des méthodes semi-analytiques où les équations
sont résolues dans le domaine des nombres d’onde. Le deuxième type d’approches induit des temps de calcul assez courts, sachant en contrepartie que la complexité des modèles est limitée (éléments linéaires, structure homogène, périodique, etc.). L’autre avantage des méthodes par décomposition en nombres d’onde
est qu’elles sont bien adaptées à une structure quasi-infinie comme la voie (pasde problèmes de conditions aux limites). En général (voir article de synthèse [29]),
dans ce type d’approches, les rails et la dalle de béton constituant la voie sontainsi modélisées par des poutres infinies en flexion, sur appuis continus dans lecas des rails. Bien que peu réaliste (le rail est souvent fixé de manière discontinue)
cette notion d’appui continu pour le rail est bien adaptée en basses fréquences,
comme le montrent les auteurs dans [30] et [24]. Quant au sol, les modèles sontsouvent basés sur une hypothèse de massif multicouche, chacune des couches
ayant un comportement isotrope, homogène et élastique. Les méthodes semi-analytiques par décomposition dans le domaine des nombres d’onde sont égalementbien adaptées. Dans l’article [31], on peut trouver par exemple plusieurs typesd’écritures matricielles du comportement des différentes couches du sol (thicklayer method – thin layer method) sous la forme de matrices de flexibilité. On
peut également citer l’approche très répandue qui correspond à l’utilisation d’éléments de frontière pour l’établissement des fonctions de Green et l’écriture dans ledomaine des nombres d’onde de la raideur ponctuelle du sol (point load solution).
Enfin, des méthodes simplifiées, basées sur une grande expérience théorique etexpérimentale sont proposées par des auteurs comme Auersch [32].
À l’aide de ces modèles, la plupart des recherches ont porté sur des applications du type train, se focalisant principalement sur l’effet des grandes vitesses
vis-à-vis des vitesses de propagation des ondes dans le sol [24]. Pour les études« complètes », à titre d’exemple, on peut citer les travaux importants réalisés surle site argileux de Ledsgard (en Suède, près de Goteborg) [33, 34, 35, 36] en vue
de l’implantation d’une ligne à grande vitesse. En France, une étude menée dansle cadre du PREDIT 212 a permis de conduire une campagne d’essais expérimentaux sur une voie SNCF et de proposer un modèle de simulation numérique[21, 37]. Globalement, les études vibratoires sur le tramway sont assez peu développées [38]. Dans ce cas, en prévision de l’implantation d’une nouvelle ligne,
12 Deuxième programme de recherche et d’innovation dans les transports terrestres (1996-2000)

Rapport INRETS n° 27969

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

des méthodes plus ou moins simplifiées (semi-analytiques ou numériques avec
des hypothèses nécessairement restrictives) peuvent déjà apporter des éléments
intéressants de réponse, même si la validation ne vient qu’a posteriori après laréalisation de la voie. En 2004, le projet du tramway d’Athènes a, par exemple,
été mené en suivant cette démarche [39, 40].

1.2. Objectifs et méthodologie
Il existe ainsi de très nombreux modèles et résultats concernant les vibrations
induites par un véhicule ferroviaire au niveau de la voie et du sol. En revanche,
peu d’études sont finalement disponibles sur le sujet précis du tramway (véhicule
lent, en zone urbaine et utilisant des poses de voies spécifiques) et les poses
sur dalle de béton sont relativement peu étudiées (on trouve principalement desposes sur ballast, celle-ci étant la plus répandue à l’heure actuelle). Dans ce
contexte, l’objectif est de développer des outils de simulation du comportement
de l’ensemble de la structure tramway/voie/sol.
Le choix de la méthode se pose alors. Concernant la génération des vibrations, au regard de la bibliographie effectuée, il paraît nécessaire de prendre
en compte l’excitation liée à la rugosité des roues et des rails. Un modèle devéhicule incluant seulement les masses non suspendues excitées par la rugosité combinée roue/rail peut sembler dès lors suffisant, ce qu’il conviendra devérifier. Pour la propagation, il est proposé de conserver le modèle semi-analytique de sols multicouches développé par l’ECN pour le trafic ferroviaire, sachantqu’il permet des calculs rapides et que son efficacité a déjà été validée. Pourla voie, le choix de modèles analytiques permet une écriture dans le domaine
du nombre d’onde correspondant à l’axe de la voie et ainsi un couplage facilité
avec le modèle retenu pour le sol. Ces modèles permettent par ailleurs unerésolution rapide, la contrepartie étant qu’ils ne rendent pas aussi bien compte
des comportements réels des structures que les modèles éléments finis par
exemple. Une question est de savoir dans quelle mesure cette simplification est
appropriée dans le cas du tramway (sols hétérogènes, poses de voie complexes, etc.).
La stratégie générale retenue est la suivante :–– réalisation d’une campagne de mesures à Nantes visant à caractériser les
vibrations émises au passage d’une rame de tramway (au niveau du véhicule, de la voie et du sol) dans des configurations diverses en termes detype de rame, de site (type de pose de voie/type de sol) et de vitesse ; enparallèle, réalisation de mesures complémentaires visant à caractériser lessites (comportement mécanique du système voie/sol, état de surface desrails).
–– développement de modèles adaptés aux différentes configurations (type derame et site) et validation des modèles à partir de confrontations avec lesmesures à tous les niveaux (comportement mécanique du système voie/sol,
vibrations au passage de la rame).

70

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Ces deux phases sont décrites dans les deux sections suivantes.

2. Campagne expérimentale
La campagne a été réalisée à Nantes en septembre 2005, puis complétée
en mars 2006, sur quatre sites différents. Chaque site propose une pose devoie particulière (voir les descriptions détaillées en annexe 1) : classique pourle premier (site dit « Ferrière »), isolante pour les deux suivants (semelle souple pour « Longchamp », dalle flottante pour « Libération »), proche d’unevoie ferroviaire (ballastée) pour le dernier site (« Souillarderie »). Comme pourles mesures d’émission de bruit, deux types de rames, notées A et B, ont été
utilisées (voir également les descriptions détaillées en annexe 2). Elles se distinguent principalement par leur poids total, leur nombre et leur type de bogie.
Sur la rame A, les véhicules sont en effet constitués de bogies avec essieuxmonoblocs, tandis que la rame B est équipée de roues indépendantes. Lesmesures au passage ont été effectuées en ligne droite et vitesse stabilisée,avec des rames sans passagers, de nuit (de manière à réduire les interactions
avec d’autres sources vibratoires, en particulier le trafic routier) et pour plusieurs vitesses (20, 30, 40 et 50 km/h). Deux types de mesures peuvent êtredistingués :–– des mesures de vibrations embarquées sur les essieux d’un bogie
porteur ;–– des mesures de vibrations au passage au niveau du rail et du sol, à plusieurs distances de la voie.
Comme indiqué plus haut, des mesures complémentaires visant à caractériser
les sites ont également été réalisées :–– la caractérisation du comportement mécanique du système voie/sol à partir
de mesures au marteau d’impact ;–– la caractérisation de l’état de surface des rails (irrégularités) au niveau de labande de roulement.

2.1. Comportement mécanique du système voie/sol
La détermination des caractéristiques physiques et mécaniques des voies
et des sols constitue une étape délicate. L’exploitant du réseau des tramways
nantais (Semitan) dispose certes d’informations pour les sites concernés (coupes transversales des voies, caractérisation et sondage des sols) mais celles-ci
restent incomplètes et, la réalisation d’un chantier ne respectant pas toujours
les directives du cahier des charges, relativement incertaines (semelles de voie
et dispositifs d’isolation en particulier). Par conséquent, pour disposer de données crédibles en vue de les utiliser par la suite dans le cadre de la simulation
numérique, des mesures au marteau d’impact ont été réalisées sur les différents
sites.

Rapport INRETS n° 27971

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.1.1. Description des mesures
Sur chacun des sites13, deux séries de mesures ont été effectuées à l’aide
d’accéléromètres fixés sur les rails et sur le sol :–– des mesures de mobilité ponctuelle de voie (ratio vitesse verticale du rail/
force d’impact sur le rail) et de mobilités de transfert voie/sol (ratio vitesseverticale du sol/force d’impact sur le rail) à différentes distances de la voie
(0,5 m, 1,20 m et 2,50 m, cf. Figure 47) ;–– des mesures de mobilités de transfert sol/sol (ratio vitesse verticale dusol/force d’impact sur le sol) suivant la procédure de la méthode SASW
(Spectral Analysis of Surface Waves), par exemple décrite dans [41], pourdes distances allant de 0,25 m à 16 m, parallèlement et perpendiculairement à la voie (cf. Figure 48)
Figure 47 : placement des capteurs pour la mesure des mobilités voie/sol(exemple sur le site Ferrière)

La première série permet surtout de caractériser les types de pose de voie eta été utilisée pour recaler les paramètres mécaniques correspondants dans laphase de modélisation. La seconde série permet quant à elle de caractériser lessols via l’estimation de leur courbe de dispersion (vitesse des ondes de surface
en fonction de la fréquence). Les caractéristiques des différentes couches deterrain (épaisseur et paramètres mécaniques) peuvent alors être déduites moyennant certaines hypothèses (voir également la phase de modélisation).
13 Sur le site en remblai de Souillarderie, seules les mesures de mobilité de transfert voie/sol ont puêtre réalisées.

72

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 48 : placement des capteurs pour la mesure des mobilités sol/sol
suivant la procédure SASW

2.1.2. Mobilités ponctuelles de voie et mobilités de transfert voie/sol
La Figure 49 présente les résultats concernant les mobilités ponctuelles devoie et les mobilités de transfert voie/sol pour les différents sites.
Mobilités ponctuelles – Les amplitudes des mobilités ponctuelles sont conformes aux valeurs attendues pour les poses classique et dalle flottante. En particulier
pour ce dernier site, la résonance de dalle est bien visible autour de 20 Hz. Il semble
que les raideurs de semelle associées à ces deux poses soient assez proches puisque les mobilités ponctuelles sont similaires en dehors de la résonance de la dalle
flottante. En revanche, l’amplitude plus faible de la mobilité ponctuelle mesurée surle site Longchamp est surprenante, puisque ce type de pose comporte théoriquement une semelle plus souple que la semelle utilisée en pose classique.
Mobilités de transfert à 0,5 m – Dans le cas des poses sur dalle, ce capteur
est situé « au dessus » de la dalle de béton utilisée pour la voie. Par conséquent,le couplage dalle/revêtement de surface est à prendre en considération pour l’analyse des mesures de mobilité de transfert correspondantes. Ainsi, le site Ferrière
présente un découplage net, et les niveaux vibratoires sont atténués, sauf autourde la fréquence de 60 Hz où il apparaît probablement une résonance voie/sol.
La gamme de fréquences prépondérante pour la transmission des vibrations sur
Ferrière se situe ainsi approximativement entre 40 et 80 Hz. Le site Longchampprésente des niveaux vibratoires certes atténués, mais moins que le site en pose
classique, ce qui montre un couplage dalle/revêtement de surface plus fort que
sur le site précédent. Par ailleurs, encore une fois, les niveaux de Longchamp
ne sont pas conformes à ceux attendus pour une pose sur semelle souple. Pourle site Libération, on obtient des niveaux vibratoires plus élevés que pour unepose classique, ce qui est en accord avec le comportement d’une dalle flottante ;jusqu’à 45 Hz environ, les niveaux vibratoires sont comparables à ceux du rail (larésonance de dalle étant toujours visible), puis il apparaît une atténuation ; autour

Rapport INRETS n° 27973

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

de 70 Hz une résonance voie/sol semble visible, phénomène similaire à celui
rencontré sur Ferrière. Enfin pour le site sur voie ballastée (Souillarderie), on noteune bonne atténuation des vibrations de la part du ballast.
Mobilités de transfert à 1,2 m – Ce capteur est situé « en dehors » de la dallede béton pour les voies sur dalle. Ainsi, on trouve une atténuation très forte desvibrations mesurées sur le sol pour le site sur dalle flottante. En revanche, pourla voie ballastée, on note une « reprise » des vibrations avec une résonance probable voie/sol assez marquée ; ceci est probablement dû à la position du capteur,situé sur le rebord de la voie limitant le ballast.
Mobilités de transfert à 2,5 m – Les niveaux vibratoires sur le site Libération
restent les plus faibles, surtout pour la gamme de fréquences 20-70 Hz ; ceci
confirme l’efficacité de la pose avec dalle flottante. Par ailleurs, la pose isolante
sur semelle souple semble peu efficace, mais son efficacité est à prendre encompte avec le type de sous-sol sur lequel repose la structure de voie.
Figure 49 : mobilités voie/sol sur les différents sites
Réponse du rail

1

−1

10

−2

10

−3

1

10
amplitude (mm/s/kN)

amplitude (mm/s/kN)

0

10

10

20

40

60

80

100 120 140 160

0

−1

10

−2

10

−3

20

40

60 80 100 120 140 160
fréquence (Hz)Réponse en surface du sol à 0.5m du rail

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

Ferriere

Réponse en surface du sol à 1.2m du rail

10

10

1

10

1

10
amplitude (mm/s/kN)

amplitude (mm/s/kN)

10

20

40

60

Longchamp

80

100 120 140 160

Libération

Souillarderie

Réponse en surface du sol à 2.5m du rail

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

20

40

60 80 100 120 140 160
fréquence (Hz)2.1.3. Mobilités de transfert sol/sol
Les résultats des mesures de mobilité de transfert sol/sol sont présentés sur laFigure 50. Il apparaît que la gamme de fréquences de transmission des vibrations
en champ libre se situe pour ces sols entre 40 et 140 Hz.

74

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 50 : mobilités sol/sol sur les différents sites

atténuation (dB)10Distance du rail : 0.5m

Distance du rail : 1.2m

0

0

10
Ferriere
0

−10

−10

−10

−20

−20

−20

−30

−30

−30

−40

−40

−40

−50

−50

−50

−60

−60

−60

−70

−70

−70

20 40 60 80 100120140160
fréquence (Hz)10

20 40 60 80 100120140160
fréquence (Hz)Distance du rail : 2.5m
Longchamp

Libération

20 40 60 80 100 120 140 160
fréquence (Hz)Pour le site Ferrière, l’allure de la réponse (palier sur les amplitudes pour lagamme de fréquences 50-130 Hz) est caractéristique d’un sol constitué d’aumoins une couche souple, et reposant sur un sous-sol plus rigide. De plus, laprogression rapide des amplitudes autour de 40-50 Hz indique que la variation deraideur du sol avec la profondeur est bien marquée.
Pour le site Longchamp, en partant de la fréquence de 20 Hz, la réponse dusol présente une première zone où les amplitudes augmentent avec la fréquence ;ensuite elles diminuent quand la fréquence augmente (entre 60 et 110 Hz environ
à 2 m, la zone se déplaçant vers les fréquences plus élevées lorsque la distanceconsidérée du point d’impact augmente) ; enfin, les amplitudes des vibrations
augmentent à nouveau pour les fréquences supérieures, phénomène caractéristique d’un sol constitué d’une première couche rigide, reposant sur un sous-sol
plus souple.
Pour le site Libération, on retrouve un sol certainement constitué d’une (ou plusieurs) couches souples reposant sur un sous-sol plus rigide. En effet, il apparaît
une résonance assez marquée autour de 60-70 Hz.
En termes d’atténuation des vibrations avec la distance, on peut noter que lessols des sites Ferrière et Libération présentent un comportement assez similaire
jusqu’à 100 Hz, fréquence au-delà de laquelle les vibrations sont plus atténuées
à Ferrière. Pour le site Longchamp, les vibrations sont peu atténuées avec la
distance. Au final, le comportement des 3 sols peut se résumer de manière schématique comme suit :Ferrière : sol « souple » fortement amorti ;Libération : sol « mi-dur » moyennement amorti ;Longchamp : sol « dur » faiblement amorti.

Rapport INRETS n° 27975

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.1.4. Estimation de la courbe de dispersion des sols
La dispersion géométrique des ondes, c’est-à-dire la dépendance vis-à-vis
de la fréquence de la vitesse des ondes se propageant à la surface d’un sol, estliée directement aux caractéristiques du sous-sol. Ainsi, dans le cas d’un massif
homogène, la vitesse de l’onde de surface est indépendante de la fréquence.
À l’opposé, dans le cas d’un sol hétérogène, la vitesse de l’onde résultante
provient d’une combinaison des propriétés mécaniques des différentes couches
mises en jeu. Finalement, l’allure de la courbe de dispersion est classée, en
général, suivant le critère de variation de la raideur du sol avec la profondeur :dans le cas d’un sol pour lequel la raideur augmente de façon continue et monotone avec la profondeur, la courbe de dispersion est dite normale, et la vitessedécroît lorsque la fréquence augmente ; dans le cas d’un sol pour lequel laraideur diminue avec la profondeur, la courbe de dispersion est dite inversée,et la vitesse de l’onde de surface augmente avec la fréquence. Évidemment,
ces considérations théoriques ne reflètent pas souvent le comportement global
du sol étudié, mais cette classification de la courbe de dispersion (normale ou
inversée) permet néanmoins d’appréhender plus précisément le type de sol en
analysant uniquement l’allure de la courbe de dispersion obtenue pour un sol
donné.
Pour les trois sites pour lesquels les mobilités de transfert sol/sol ont été mesurées, des courbes de dispersion ont pu être estimées. Deux méthodes ont été
utilisées. La première, dite SASW (Spectral Analysis of Spectral Waves), consisteà calculer le déphasage, en fonction de la fréquence, entre les ondes mesurées
par le capteur le plus éloigné de l’impact et celles obtenues par le capteur leplus proche [41]. Une autre méthode, équivalente, consiste à estimer le temps
nécessaire à l’onde pour parvenir aux deux capteurs en analysant les vitesses dephase [32]. Les résultats sont présentés sur la Figure 51. Pour les sites Ferrière
et Longchamp, la méthode SASW a été utilisée, alors que pour le site Libération
la méthode d’analyse des vitesses de phase a été privilégiée pour des problèmesde dispersion dans les résultats. L’analyse rapide des courbes de dispersion pourles trois sols confirme leurs caractéristiques déjà mises en avant lors de l’étude
des fonctions de transfert en champ libre :–– le sol du site Ferrière est bien le plus souple, sa raideur augmentant avec
la profondeur14 ;–– le sol du site Longchamp est bien le plus raide et l’allure de la courbe de dispersion qui s’infléchit à partir de 160 Hz montre qu’il existe une ou plusieurs
couches rigides en surface, reposant sur un sol plus souple, lui-même reposant sur un sol dont la raideur augmente avec la profondeur ;–– le site Libération présente un sol déjà qualifié précédemment de « mi-dur »,pour lequel là aussi la raideur augmente avec la profondeur si l’analyse seréduit à la gamme de fréquences allant de 0 à 200 Hz.
14 La vitesse de l’onde de surface estimée dans la gamme de fréquences 0-50 Hz est toutefois à

considérer avec précaution étant donné la dispersion importante des différentes courbes.

76

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 51 : courbes de dispersions des sols sur les différents sites

275
250
225
200
175
150
125
100

75
50
25
0 40 80 120160200240280
fréquence (Hz)300

Longchamp

275
250
225
200
175
150
125
100

75
50
25
0 40 80 120160200240280
fréquence (Hz)300
vitesse de l’onde de Rayleigh (m/s)

Ferrière
vitesse de l’onde de Rayleigh (m/s)

vitesse de l’onde de Rayleigh (m/s)

300

Libération

275
250
225
200
175
150
125
100

75
50
25

0
0 40 80 120160200240280
fréquence (Hz)2.2. État de surface des rails
Comme indiqué dans l’état de l’art, les irrégularités de surface des rails et desroues sont susceptibles d’être à l’origine des vibrations du véhicule et donc desefforts dynamiques au contact roue/rail. En ce qui concerne les rails, ces irrégularités peuvent être définies comme la variation du profil longitudinal du rail au niveau
de la bande de roulement. Plusieurs termes sont utilisés pour nommer ces défauts.
On parle parfois d’ondulations ou encore d’usure ondulatoire. Le terme de rugosité
est également employé même si, en français, il est plutôt réservé à usage tribologique, c’est-à-dire à des échelles de longueur beaucoup plus petites. La caractéristique principale de ces irrégularités est en effet leur gamme de longueur d’onde.
À un défaut de longueur d’onde λ correspond une fréquence de vibration(4)
où v est la vitesse de passage du véhicule. Pour des fréquences variant entre
10 et 200 Hz et des vitesses comprises entre 5 et 15 m/s (de 20 à 50 km/h environ), on obtient des « grandes » longueurs d’onde allant de 2 à 150 cm. Pour
comparaison, les longueurs d’onde à l’origine du bruit de roulement aérien sontplutôt comprises entre 5 et 200 mm, les fréquences concernées étant plus élevées. La deuxième caractéristique de ces défauts est leur amplitude. Selon lalongueur d’onde, la gamme d’amplitude est très variable et on a l’habitude d’utiliser une échelle logarithmique c’est-à-dire des niveaux en dB avec une amplitudede référence fixée à 1 μm. Enfin, on fait souvent l’hypothèse que ces irrégularités
constituent un signal aléatoire spatialement stationnaire. En introduisant la notion
de fréquence spatiale (nombre d’onde), inverse de la longueur d’onde, on parlealors de densité spectrale de « rugosité » ou encore de niveaux de « rugosité »par bande de fréquence (octave ou 1/3 d’octave) centrée sur une longueur d’onde
donnée. C’est cette grandeur statistique que l’on cherche à mesurer.

Rapport INRETS n° 27977

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.2.1. Principe de la mesure
Il existe plusieurs méthodes (et donc différents outils) pour mesurer la variation
du profil longitudinal d’un rail [42]. Aux très grandes longueurs d’onde (supérieuresà 1 m) intervenant au niveau de la dynamique globale du véhicule, des méthodes
de mesures en continu permettent de reconstituer le profil du rail à partir de unou plusieurs capteurs de déplacement fixés sur un chariot (ou même un véhicule)mobile. Aux petites longueurs d’onde, à l’origine du bruit de roulement aérien, on
utilise plutôt des « règles fixes » munies de capteurs de déplacement mobiles. Il
existe également des systèmes de type chariot mobile, utilisant des accéléromètres, et pouvant s’adapter à plusieurs gammes de longueurs d’onde.
Dans le cadre du projet, un instrument spécifique a été utilisé par l’INRETS.
Le chariot CATA (Computer Aided Track Analysis), développé à l’origine par leLaboratoire des Technologies Nouvelles de l’INRETS et destiné à l’étude de la
dynamique des véhicules ferroviaires, a en effet été adapté pour gagner en précision (capteurs, chaîne d’acquisition) d’une part et rouler dans les rails à gorgesdes tramways d’autre part. Pour les longueurs d’onde supérieures à 10 cm, soit
environ la moitié de la gamme cible, l’instrument permet aujourd’hui de mesurer
des irrégularités d’une amplitude au moins égale à 5 μm.
Le dispositif est basé sur le principe d’une règle qui prend appui sur le railà ses deux extrémités. On mesure la flèche en un point intermédiaire fixe. Afind’avoir une mesure en continu de cette flèche, on adapte des roues aux deux
points d’appui, et le dispositif est alors déplacé sur le rail (cf. Figure 52). En faisantl’hypothèse que la courbure longitudinale du rail est faible, on peut établir une
relation linéaire entre la flèche mesurée et le profil du rail en fonction de l’abscisse
mobile. Cette relation se traduit par un filtre (ou fonction de transfert) dans ledomaine des longueurs d’onde. En raison du bruit inhérent à toute mesure, l’estimation du profil par inversion directe de la fonction de transfert peut conduire à
des erreurs importantes, surtout pour les faibles longueurs d’onde où la fonction
de transfert présente de fortes variations. Pour limiter cet effet on procède à la
« recoloration » du signal [43] en corrigeant la fonction de transfert inverse defaçon à minimiser la variance globale entre le signal estimé et le signal réel (filtre
de Wiener). Le chariot CATA est constitué de deux règles de ce type qu’un opérateur pousse sur les rails (cf. Figure 53). Ce système permet la mesure des profils
des deux rails au cours du même déplacement.
Figure 52 : principe d’une règle de mesure de profil mobile
roue porteuseavec codeur incrémental

palpeur avec sa roulette

règle

0

78

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 53 : chariot CATA sur le site de Ferrière

2.2.2. Description des mesures
Les mesures de profils ont été réalisées sur les 4 sites, sur une distance de40 m de part et d’autre du point fixe de mesure des vibrations de la voie. Le
réglage de l’instrument a été effectué de manière à rouler sur les bandes deroulement visibles sur les rails. Avant chaque mesure, les différentes roues duchariot et des palpeurs ont été tournées de façon aléatoire afin de minimiser, d’unpassage à un autre, l’apparition d’un motif particulier lié aux différents défauts desroues et à leurs combinaisons possibles. Deux allers et retours complets ont été
effectués sur les 4 sites de mesures. Pour les sites de Ferrière, Longchamp etLibération, une mesure supplémentaire a été effectuée en retournant le chariot
sur lui-même. Chaque mesure est dépouillée séparément et la comparaison desrésultats a permis d’évaluer leur répétabilité.
Des niveaux de rugosité par tiers d’octave ont été calculés à partir de spectres en bandes fines obtenus par FFT des signaux spatiaux. Pour obtenir assezde points dans les tiers d’octaves correspondant aux plus grandes longueursd’onde, les FFT ont été réalisées sur des intervalles de 10 m. La longueur totale
de mesure étant de 80 m, quinze spectres environ ont été calculés en choisissant
un recouvrement de 50 % et en appliquant une fenêtre de Hanning sur chaqueintervalle pour lisser les spectres. Ce découpage présente l’avantage d’obtenir
une représentation espace/fréquence des signaux permettant de repérer desévènements transitoires éventuels et de vérifier ainsi la stationnarité du signal. Il
permet également de réaliser des moyennes avec une variance correcte, mêmepour les grandes longueurs d’onde.

Rapport INRETS n° 27979

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.2.3. Tendances générales, répétabilité, stationnarité
De façon générale, les niveaux de rugosités moyens augmentent tous uniformément avec la longueur d’onde à partir de 10 cm et les ordres de grandeur
sont conformes à ce qu’on peut trouver dans la littérature (entre 0 et 30 dBμm
par tiers d’octave). La répétabilité est bonne (moins de 3 dB d’écarts entre lesmesures) pour les niveaux de rugosité par tiers d’octave supérieurs à 5 dBμm.
Pour les niveaux inférieurs à cette limite, des différences allant jusqu’à 6 dB
peuvent apparaître. En plus du bruit inhérent à la mesure, un éventuel décalagelatéral du chariot de mesure peut expliquer ces différences. Sur le site de Libération (légère courbe), où la dispersion des mesures est la plus grande, on a eneffet pu observer à l’œil nu une variation de l’usure des rails avec la bande deroulement.
Les signaux sont assez stationnaires mais deux types d’évènements transitoires sont à signaler : les joints des rails et les défauts localisés. Les joints
sont caractérisés par un abaissement doux du profil de l’ordre du millimètre surune distance d’environ 2 cm. Ils sont régulièrement espacés, en vis-à-vis sur lesrails droit et gauche et affectent les spectres de rugosité dans les grandes longueurs d’onde uniquement. L’effet des joints sur le niveau de rugosité des rails
est en effet supérieur à 3 dB pour les longueurs d’onde supérieures à 31,5 cm
seulement (cf. Figure 54). Les défauts localisés sont caractérisés par une variation beaucoup plus abrupte du profil. Leur apparition est très sporadique (1 à 2
occurrences sur 80 m) et concerne souvent un seul rail. Leur effet sur les spectres de rugosité est significatif pour les moyennes et petites longueurs d’onde,
inférieures à 25 cm environ.

Figure 54 : niveaux de rugosité du rail par tiers d’octave sur le sitede Longchamp pour différentes portions de rail
30

Avec joint
Sans joint
MoyenneAvec défaut

Rugosité rail (dB réf. 1µm)

25
20
15
10
5
0
−5

80

1.25

1

0.8 0.63 0.5 0.4 0.315 0.25 0.2 0.16 0.125 0.1
Longueur d’onde (m)Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

2.2.4. Comparaison entre les sites
La variation des niveaux de rugosité moyens (sur les intervalles sans défauts
localisés) avec le site est importante et peut atteindre jusqu’à 10 dB entre Longchamp et Libération (cf. Figure 55). Sur le site de Libération, il est probable que
les niveaux de rugosité élevés soient dus aux phénomènes d’usure supplémentaire des rails dans la courbe. À Longchamp, les niveaux de rugosité sont faibles
puisqu’ils sont de l’ordre du µm à partir de 25 cm de longueur d’onde. Sur les deux
autres sites, les niveaux sont intermédiaires et assez comparables. On observe
toutefois une légère élévation de la rugosité dans les tiers d’octaves 12,5 et 10 cm
à Souillarderie contre un abaissement du spectre dans les mêmes tiers d’octave
à Ferrière et Longchamp.
On note également que dans cette gamme de longueur d’onde, les rugosités
mesurées sont bien inférieures (à part à Libération) aux courbes limites de rugosité caractérisant le rail de référence dans la norme ISO EN 3095-2005 [44] etdans la réglementation européenne sur les spécifications techniques d’interopérabilité du matériel roulant conventionnel (TSI+) [45]. La variation avec la longueurd’onde est toutefois similaire, autour de 6 dB par octave en moyenne.
Figure 55 : niveaux de rugosité du rail par tiers d’octave en fonction du site
et comparaison avec les courbes limites de référence pour le ferroviaire
30

Ferrière
Longchamp
Souillarderie
Libération
ISO
TSI+

Rugosité rail (dB réf. 1µm)

25
20
15
10
5
0
−5

1.25

1

0.8 0.63 0.5 0.4 0.315 0.25 0.2 0.16 0.125 0.1
Longueur d’onde (m)2.3. Mesures embarquées : vibrations des essieux
Les sollicitations dynamiques auxquelles la voie est soumise sont liées aux
vibrations du véhicule au passage. Pour des fréquences variant entre 10 et
200 Hz, on suspecte que les vibrations des masses non suspendues (essieuxmontés) en constituent la part prépondérante, les fréquences de résonance dessuspensions premières ne dépassant pas 5 Hz en règle générale. De plus, dansRapport INRETS n° 27981

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

cette gamme de fréquence, on peut supposer que les masses non suspendues
se comportent encore essentiellement comme des solides rigides. La mesuredes vibrations des essieux au passage apparaît donc comme la manière la plus
directe d’estimer les efforts dynamiques au contact roue/rail.
2.3.1. Description des mesures
Les vibrations verticales des essieux ont été caractérisées expérimentalement à l’aide d’accéléromètres placés sur les parties fixes (boîtes d’essieux) desessieux d’un bogie porteur. Sur la rame A, trois accéléromètres ont été utilisés,dont deux sur les boîtes droite et gauche de l’essieu avant et un sur une boîte
de l’essieu arrière du bogie (cf. Figure 56). Sur la rame B, deux accéléromètres
seulement ont été fixés sur les boîtes droite et gauche de l’essieu avant.
Figure 56 : placement des capteurs pour la mesure des vibrations
des essieux
CaisseBogie
13

Essieux

1

2

Accéléromètres

Les mesures ont été réalisées sur une période variable avec la vitesse maisconstante en ce qui concerne la distance parcourue par le véhicule, soit 40 m
de part et d’autre du point fixe de mesure des vibrations de la voie, à l’instar desmesures de profil des rails. Les niveaux par tiers d’octave ont été calculés à partirde spectres en bandes fines obtenus par FFT des signaux temporels selon un
découpage identique à celui effectué dans le cas des mesures de profil de rails.
Un grand nombre de combinaisons site/type de rame/vitesse ont été analysées.
Par ailleurs, des calculs complémentaires de cohérence ont été effectués entre
les accélérations fournies par les différents capteurs (boîte droite/boîte gauche,
essieu avant/essieu arrière).
2.3.2. Tendances générales, répétabilité, stationnarité
De façon générale, les niveaux d’accélération mesurés à proximité des roues
du bogie augmentent avec la fréquence de 12,5 à 63 Hz. Entre 63 et 125 Hz, on
observe un plateau avec un ou deux pics plus ou moins marqués puis les niveauxredescendent dans les derniers tiers d’octave du spectre. Les niveaux maximums
peuvent atteindre 10 à 15 dB réf. 1 m/s2 par tiers d’octave. La répétabilité est très
bonne (moins de 2 dB d’écarts entre les mesures) sauf sur le site de Libération
où les mesures varient avec le sens de circulation, en particulier dans le tiersd’octave 50 Hz. Ce phénomène marginal est probablement lié à la légère courbe
caractérisant le site.

82

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Les signaux sont globalement stationnaires. Les évènements transitoires visibles semblent liés aux défauts de surface localisés sur les rails. L’effet de ces
défauts est significatif dans la partie supérieure du spectre à partir d’une fréquencequi varie avec la vitesse mais qui correspond à une longueur d’onde de 20 cm
environ, soit à peu près la limite à partir de laquelle les spectres de rugosité sontaffectés. En comparaison, les niveaux de vibrations mesurés sur les portions avec
et sans joints sont relativement similaires sauf pour les premiers tiers d’octaves duspectre correspondant aux grandes longueurs d’onde affectées (cf. Figure 57).
Figure 57 : niveaux d’accélération par tiers d’octave de l’essieu de la rame Aà 30 km/h sur le site de Longchamp pour différentes portions de rail
20
15

Accélération (dB réf. 1 m/s2)

10

Avec joint
Sans joint
MoyenneAvec défaut

5
0
−5
−10
−15
−20
−25
−30
−35

12.5 1620

25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200
Fréquence (Hz)2.3.3. Comparaisons et corrélations entre différentes roues
Les niveaux d’accélération à proximité des différentes roues d’un même bogie
sont très proches. La corrélation entre les accélérations à proximité des roues
droite et gauche d’un même essieu est différente selon qu’il s’agit d’une rame detype A ou d’une rame de type B. Pour la rame de type A, on observe deux fréquences pour lesquelles la cohérence est très proche de l’unité. À ces fréquences, les
spectres d’accélérations présentent des maximums d’amplitude correspondant
probablement à la résonance de modes du système essieu/voie. La décomposition des accélérations mesurées sur un mode symétrique et un mode antisymétrique permet d’ailleurs de retrouver assez bien les deux pics dans le spectre (cf.
Figure 58, pics autour de 63 et 125 Hz). Pour la rame de type B, la cohérence
est toujours assez faible, ce qui semble en accord avec le fait que les roues d’unmême essieu sont indépendantes pour ce type de rame (2 demi-essieux). Cependant, les spectres d’accélérations présentent tout de même deux pics qu’on peut
retrouver par décomposition sur un mode symétrique et un mode antisymétrique(autour de 80 et 120 Hz). Quant aux cohérences entre deux roues adjacentes(c’est-à-dire sur le même rail), elles sont toujours assez faibles.

Rapport INRETS n° 279

83

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 58 : niveaux d’accélérations (DSP) de l’essieu de la rame Aà 20 km/h sur le site de Souillarderie0

symétriqueantisymétrique
total

−5

Accélération (dB réf. 1 m/s2)

−10
−15
−20
−25
−30
−35
−40
−45
−50

12.5 1620

25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200
Fréquence (Hz)2.3.4. Effet de la vitesse
L’effet de la vitesse sur les niveaux de vibrations est faible. Les niveaux ont
tendance à croître légèrement avec la vitesse mais principalement dans les premiers tiers d’octave. En bandes fines, on peut observer le décalage de nombreux
pics avec la vitesse, probablement liés à la rugosité. La coïncidence entre un pic
de rugosité et les fréquences de résonance voie/essieu peut alors conduire à
des niveaux importants dans certains tiers d’octave supérieurs (voir Figure 59 à
50 km/h et 125 Hz).
2.3.5. Effet du site
L’effet du site sur les vibrations est assez important dans certains tiers d’octave(cf. Figure 60). Sur le site de Libération en particulier, on observe des niveaux de3 à 10 dB plus élevés que sur les autres sites. La forte rugosité des rails sur cesite est très probablement en cause. D’ailleurs, les différences observées sur les
niveaux de rugosité entre les sites se retrouvent assez bien sur les niveaux d’accélération : c’est à Longchamp que les niveaux sont les plus faibles tandis que surles sites de Ferrière et de Souillarderie, les spectres se distinguent surtout dansles tiers d’octave supérieurs c’est-à-dire pour les petites longueurs d’onde. La
rugosité des rails semble donc bien être l’excitation prépondérante.
2.3.6. Effet du type de rame
L’allure générale des spectres, l’effet de la vitesse et celle des sites sur les
vibrations sont assez semblables entre la rame de type A et la rame de type B.
Seules les fréquences de résonance voie/essieu changent comme indiqué plus
haut. Par ailleurs, la résonance du mode antisymétrique de la rame de type B est
faible et est souvent noyée dans la résonance du mode symétrique notamment84

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le soldans la représentation en tiers d’octave, d’où un spectre globalement plus lisse
et un peu moins élevé dans les tiers d’octave supérieurs (cf. Figure 61). Dans les
spectres en bandes fines, on peut également observer quelques pics se décalantavec la vitesse mais distincts selon la rame. Il pourrait s’agir de pics de rugositédes roues.

Figure 59 : effet de la vitesse sur les niveaux d’accélération par tiersd’octave de l’essieu de la rame A sur le site de Souillarderie
20
15

Accélération (dB réf. 1 m/s2)

105Effet vitesse Souillarderie∼20km/h∼30km/h∼40km/h∼50km/h

0
−5
−10
−15
−20
−25
−30
−35

12.5 1620

25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200
Fréquence (Hz)Figure 60 : effet du site sur les niveaux d’accélération par tiers d’octave
de l’essieu de la rame A à 30 km/h
20
15

Accélération (dB réf. 1 m/s2)

10Ferrière
Longchamp
Souillarderie
Libération

5
0
−5
−10
−15
−20
−25
−30
−35

Rapport INRETS n° 27912.5 1620

25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200
Fréquence (Hz)85

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 61 : effet du type de rame sur les niveaux d’accélération
des essieux par tiers d’octave sur le site de Libération à 40 km/h
20
15

Rame de type A
Rame de type B

Accélération (dB réf. 1 m/s2)

10
5
0
−5
−10
−15
−20
−25
−30
−35

12.5 1620

25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200
Fréquence (Hz)2.4. Mesures au passage : vibrations de la voie et du sol
2.4.1. Description des mesures
Les mesures de vibrations au passage ont été effectuées à l’aide d’accéléromètres placés au niveau d’un rail et du sol, dans une configuration semblable àcelle définie pour la mesure des mobilités voie/sol (cf. Figure 47). Les vitessesde passage précises sont connues à l’aide du dispositif mis en place pour lacaractérisation des sources de bruit (cellules infrarouges fixes installées en bordure de voie et plaques réfléchissantes disposées sur le flanc de la rame). Lessignaux temporels sont enregistrés puis traités a posteriori suivant une analyse
par FFT successives. Chaque FFT est réalisée sur une durée variable avec lavitesse, correspondant au passage complet d’un bogie (de 1,9 à 0,8 s pour despassages allant de 20 à 50 km/h). Le pas de temps utilisé étant constant avec lavitesse (125 ms), le recouvrement est variable mais toujours assez important ( >90 %). Une fenêtre de Hanning est utilisée pour lisser les spectres. Ce processus
d’analyse est similaire à celui proposé dans la norme allemande [46]. Des spectrogrammes (représentations temps/fréquence) de passage sont alors obtenus,
comme ceux proposés sur la Figure 62.
L’étude comparative, pour les deux types de rames, des spectres maximums
au droit des bogies a montré que les niveaux sont assez similaires pour unemême rame, quel que soit le bogie considéré. Néanmoins, la rame A présente desdifférences plus marquées, en particulier pour un bogie qui génère des vibrations
importantes à certaines fréquences (cf. Figure 63). Les différences sont probablement liées à des défauts de surface plus importants sur les roues correspondantes. Dans un esprit de simplification, nous avons toutefois choisi ici de ne plus

86

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

faire de distinction entre les différents bogies d’une même rame. Deux indicateurs
seulement sont utilisés :–– les niveaux maximums au passage, généralement au droit d’un desbogies ;–– les niveaux moyens au passage, pour des valeurs seuil égales aux niveauxmaximums au passage moins 20 dB.
Figure 62 : exemple de spectrogrammes vibratoires du passage (DSP) –rail – 20 km/h – Ferrière – rame A

Pour chacun de ces indicateurs, le spectre en bandes fines (DSP), les niveauxpar bandes de tiers d’octave et le niveau global ont été calculés.
Le nombre d’enregistrements (en général au moins 3 pour chaque vitesse etchaque rame) a permis d’étudier la répétabilité des mesures. Plusieurs éléments
peuvent en effet expliquer une dispersion des mesures, en particulier :–– la vitesse de passage d’une rame, même stabilisée, est soumise à des variations entre le début et la fin du passage de la rame, et la vitesse moyenne
estimée n’est jamais exactement égale à la vitesse précise voulue (20, 30,
40 ou 50 km/h) ;–– le sens de passage d’une rame peut influer sur les niveaux mesurés.
Sur ce dernier point, il ressort des analyses que, de façon générale, le sensde passage ne change pas significativement l’allure des réponses vibratoires. Par
ailleurs, en écartant un petit nombre de mesures présentant des différences très
importantes par rapport aux autres, on obtient des écarts inférieurs à 3 dB sur les
niveaux par tiers d’octave vis-à-vis de la valeur moyenne.
L’ensemble des spectres en bandes fines des niveaux moyens au passage
sont donnés sur la Figure 63 pour la rame A et la Figure 64 pour la rame B. Étant

Rapport INRETS n° 27987

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz−2

10

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

10

−3

10

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

−1

10

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz10

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

10

−3

−2

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

10

−4

10

−3

10

−2

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

−1

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

10

−3

10

−2

−1

10

Longchamp − Tramway A − sur rail
0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz
10

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

−3

−2

10

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

10

−4

10

−3

−2

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

−1

10

0.5

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

10

−3

10

−2

−1

10

Libération − Tramway A − sur rail
Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz
0.5

88
Vit. vert. (mm/s)/Hz

Ferrière − Tramway A − sur rail

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

10

−3

10

−2

−1

10

10

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

−3

10

−2

10

−1

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

−3

10

−2

10

−1

10

−3

−2

10

20 km/h
30 km/h
1040 km/h−450 km/h1020 40 60 80 100120140160180200−1

10Souillarderie − Tramway A − sur rail

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 63 : niveaux vibratoires (DSP) maximums au passage de la rame A

Rapport INRETS n° 279

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz10

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

10

−3

10

−2

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

10

−2

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

−4

10

−3

10

−2

10

Ferrière − Tramway B − sur rail

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz

10

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

−3

10

−2

10

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

−2

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

−2

10

10

Longchamp − Tramway B − sur rail

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

−4

−3

10

10

−2

10

−1

0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz
10

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

−3

10

−2

10

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

−2

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

10

−4

10

−3

−2

10

10

Libération − Tramway B − sur rail
0.5

20 40 60 80 100120140160180200

−1

10

−4

−3

10

10

−2

10

−1

Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5
0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz
0.5

Rapport INRETS n° 279Vit. vert. (mm/s)/Hz−1

distance du rail : 2.5m

20 40 60 80 100120140160180200
fréquence (Hz)

−4

10

−3

−2

10

10

−1

10

distance du rail : 1.2m

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

−3

10

−2

10

−1

10

distance du rail : 0.5m

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

−3

10

−2

10

−1

10

Souillarderie − Tramway B − sur rail

20 40 60 80 100120140160180200

−4

10

−3

10

−2

10

10

−1

20 km/h
30 km/h
40 km/h
50 km/hVibrations dans le sol

Figure 64 : niveaux vibratoires (DSP) maximums au passage de la rame B

89

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

donné le nombre de paramètres et de résultats, nous avons opté pour une analyse en deux phases :–– premièrement, analyse des vibrations relevées au niveau du rail ;–– deuxièmement, analyse des atténuations entre le rail et le sol.
Les vibrations au niveau du sol peuvent ainsi être interprétées en combinant
les deux analyses.
2.4.2. Vibrations du rail – Tendances générales
Pour la rame A, sur le rail, on distingue les niveaux de vibrations les plus significatifs pour les fréquences situées dans les gammes de fréquences 50-70 Hz
et 110-130 Hz. Ceci correspond probablement à une excitation liée aux deux
premiers modes de vibrations des essieux (mode symétrique autour de 65 Hz etmode antisymétrique autour de 125 Hz) mis en évidence plus haut. Pour la rame
B, les niveaux vibratoires sont maximums dans une gamme de fréquences comprises entre 80 et 160 Hz, variable en fonction des sites. Certains pics visibles
sont probablement dus à des défauts de surface des roues, car ils se décalent
avec la fréquence et sont distincts selon la rame. La coïncidence entre un défaut
et une fréquence de résonance voie/essieu peut conduire à des niveaux importants dans certains tiers d’octave (voir la rame A, à 50 km/h sur Souillarderie qui
présente un pic à 120 Hz déjà vu sur la Figure 59). En ce qui concerne la pose
sur semelle souple (Longchamp) le problème déjà entrevu lors de la mesure de lamobilité ponctuelle de voie est confirmé15.
2.4.3. Vibrations du rail – Effet de la vitesse
La vitesse ne peut pas être considérée comme un facteur déterminant : l’allure
spectrale des réponses vibratoires est assez stable, quelle que soit la vitesse depassage envisagée. Il faut noter que la vitesse d’une rame reste très inférieure,quel que soit le sol considéré, à la vitesse de propagation des ondes de surface
dans le sol, ce qui peut expliquer la faible influence de la vitesse sur les réponses vibratoires. Au bilan, l’examen de ces résultats ne permet pas de mettre enévidence une loi de variation des vibrations obtenues en fonction de la vitessede passage du tramway. Il semble néanmoins que la rame A induise des niveaux
vibratoires qui augmentent avec la vitesse pour certaines gammes de fréquences.
Il apparaît en outre une raie pour la rame A, dépendante directement de la vitessede déplacement de la rame. Précisément, pour une vitesse moyenne de 20 km/h,
la raie est située autour de 80 Hz environ (visible sur le rail et le sol), et elle sedéplace autour de 120 Hz à 30 km/h, et 160 Hz à 40 km/h. Cette raie est donc
caractéristique d’un défaut situé au niveau des roues, et dont la longueur d’onde
serait voisine de 7 cm. L’analyse des spectrogrammes a montré que le défaut selocalise sur un essieu d’un bogie porteur.

15 Après inspection locale du site, il apparaît qu’un caniveau d’assainissement est situé au droit despoints de mesures. Celui-ci constitue peut-être un point dur dans la liaison entre le rail et la dalle debéton. Il peut s’agir aussi d’un vieillissement de la pose engendrant une modification du comportement
de l’élastomère de la semelle et sa rigidification.

90

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

2.4.4. Vibrations du rail – Effet du site
L’effet du site sur les vibrations du rail est analysé sur la Figure 65. Pour larame A il faut distinguer sur cette figure les niveaux générés par le défaut derugosité signalé plus haut. Ainsi, à 20 km/h, le pic sur la fréquence 80 Hz est
bien visible pour tous les sites, hormis le site Libération où le pic est atténué.
Ce pic se déplace sur la fréquence centrale 125 Hz pour la vitesse de 30 km/h
puis 160 Hz à 40 km/h. Si on « retire » ce pic de l’analyse des niveaux vibratoires, il ressort que sur les trois sites Ferrière, Longchamp et Souillarderie lesniveaux sont comparables, et pour le site Libération on obtient des niveaux
plus élevés à partir de 80 Hz, parfois avec une différence supérieure à 10 dB.
De plus, pour les fréquences centrales de 40 et 50 Hz, les niveaux vibratoires
sur Ferrière et Souillarderie à 20 et 30 km/h présentent des amplitudes plusélevées que sur Libération. Pour la rame B, la différence sur les niveaux mesurés à Libération et les trois autres sites est plus franche que pour la rame A,
cette différence allant de 5 à 15 dB à partir de la fréquence 80 Hz. L’analyse del’effet de site sur les vibrations du rail confirme bien les conclusions obtenues
à l’aide des mesures d’accélérations des roues et semble donc bien lié à l’étatde surface des rails.

Vitesse verticale (dBv réf. 5.10−8 m/s)

Passage à 20km/h − Rame A
Passage à 30km/h − Rame A
Passage à 40km/h − Rame A
100
100
100
95
95
95
90
90
90
85
85
85
80
80
80
75
75
75
70
70
70
65
65
65
60
60
60
55
55
55
20
40
80 16020
40
80 16020
40
80 160Vitesse verticale (dBv réf. 5.10−8 m/s)

Figure 65 : effet du site sur les niveaux vibratoires moyens par tiersd’octave sur le rail

Passage à 20km/h − rame B
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
20
40
80 160fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279Ferrière

Longchamp

Passage à 30km/h − rame B
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
20
40
80 160fréquence (Hz)Souillarderie

Libération

Passage à 40km/h − rame B
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
20
40
80 160fréquence (Hz)91

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

2.4.5. Vibrations du rail – Effet du type de rame
Les niveaux de vibrations générées par la rame B sont de 1,5 à 2 fois plus
faibles que ceux dus à la rame A, pour tous les sites sauf Libération. Ceci revientà une différence de l’ordre de 5 à 6 dB, comme l’illustre la Figure 66, qui présentela différence des niveaux entre le tramway A et le tramway B. On vérifie bien partiers d’octave que globalement le tramway A produit plus de vibrations que letramway B, mais ceci est à relativiser puisque, en fonction de la fréquence centrale considérée, la différence peut fortement évoluer. Sur les sites Libération et
Ferrière, on remarque que la différence des niveaux entre les rames A et B est
importante autour de 63 et 125 Hz, correspondant aux fréquences de résonancevoie/essieu de la rame A (autour de ces fréquences, le tramway A génère plus
de vibrations que le tramway B, de l’ordre de 5 dB) et moindre autour de 80 Hz,
correspondant à la fréquence de résonance voie/essieu de la rame B (autour decette fréquence, le tramway B génère plus de vibrations que le tramway A).
Figure 66 : effet du type de rame sur les niveaux vibratoires moyens
par tiers d’octave sur le rail
25

Ferrière − atténuation A/B − sur rail

Atténuation A/B (dB)Atténuation A/B (dB)

20
15
10
5
0
−5
−10
31.5

25

40

50

63
80 100 125
fréquence (Hz)Libération − atténuation A/B − sur rail

10
5
0
−5
40

50

63
80 100 125
fréquence (Hz)160 200

15
10
5
0
−5

25
Atténuation A/B (dB)Atténuation A/B (dB)15

Longchamp − atténuation A/B − sur rail

20

−10
31.5

160 200

20

−10
31.5

25

40

50

63
80 100 125
fréquence (Hz)20 km/h
30 km/h160 200
40 km/h
50 km/hSouillarderie − atténuation A/B − sur rail

20
15
10
5
0
−5
−10
31.5

40

50

63
80 100 125
fréquence (Hz)160 200

2.4.6. Atténuation des vibrations entre le rail et le sol
La Figure 67 et la Figure 68 présentent l’atténuation des vibrations dans le sol
vis-à-vis d’une part des niveaux mesurés sur le rail pour les passages des rames
A et B et d’autre part des mesures effectuées au marteau (déjà présentées sur

92

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

atténuation (dB)atténuation (dB)atténuation (dB)Figure 67 : atténuation des niveaux vibratoires (DSP) maximums entre
le rail et le sol au passage de la rame A
Ferrière − Distance du rail : 0.5m
Ferrière − Distance du rail : 1.2m
Ferrière − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−30
−30
−30
−40
−40
−40
20 km/h−50−50−50
30 km/h−60−60−60
40 km/h−70−70−70
50 km/h
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
Marteaufréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)Longchamp − Distance du rail : 0.5m Longchamp − Distance du rail : 1.2m Longchamp − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−30
−30
−30
−40
−40
−40
−50
−50
−50
−60
−60
−60
−70
−70
−70
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
fréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)Libération − Distance du rail : 0.5m Libération − Distance du rail : 1.2m Libération − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−30
−30
−30
−40
−40
−40
−50
−50
−50
−60
−60
−60
−70
−70
−70
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
fréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)atténuation (dB)atténuation (dB)atténuation (dB)Figure 68 : atténuation des niveaux vibratoires (DSP) maximums entre
le rail et le sol au passage de la rame B
Ferrière − Distance du rail : 0.5m
Ferrière − Distance du rail : 1.2m
Ferrière − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
20 km/h
−10
−10
−10
−20
−20
−20
30 km/h−30−30−30
40 km/h−40−40−40
50 km/h−50−50−50Marteau
−60
−60
−60
−70
−70
−70
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
fréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)Longchamp − Distance du rail : 0.5m Longchamp − Distance du rail : 1.2m Longchamp − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−30
−30
−30
−40
−40
−40
−50
−50
−50
−60
−60
−60
−70
−70
−70
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
fréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)Libération − Distance du rail : 0.5m Libération − Distance du rail : 1.2m Libération − Distance du rail : 2.5m
10
10
10
0
0
0
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−30
−30
−30
−40
−40
−40
−50
−50
−50
−60
−60
−60
−70
−70
−70
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120140160
20 40 60 80 100120 140 160
fréquence (Hz)fréquence (Hz)fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 27993

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

la Figure 49). Elles permettent en particulier de comparer le comportement de lavoie lors du passage réel d’un tramway avec le comportement de la voie lors d’unimpact au marteau sur un rail. Les atténuations obtenues avec ces deux types
d’excitation vibratoire présentent des différences notables, mais ceci était prévisible, puisque les excitations sont de nature très différente. L’atténuation des vibrations dans le sol par rapport aux niveaux générés sur le rail est assez similaire
pour les deux types de rames et pour les différentes vitesses. Cette atténuation
dépend donc principalement du type de pose de voie et du type de sol.
L’analyse de la propagation des vibrations dans le sol à 0,5, 1,2 et 2,5 m indique que l’excitation issue du rail se transmet dans le sol principalement dans la
gamme 40-140 Hz (la rame A générant en outre des vibrations au-delà de 140 Hz
qui se retrouvent dans le sol de façon non négligeable). Cette gamme correspondbien à celle obtenue pour les réponses en champ libre. Lorsque la distance à lavoie augmente, les niveaux maximums ont tendance à se décaler vers les fréquences les plus faibles.

3. Modélisation
On présente ici les outils de simulation développés dans le cadre du projet,
intégrant la génération des vibrations au niveau du contact roue/rail et la propagation des vibrations dans la voie puis dans le sol. Les choix de modélisation sontprincipalement basés sur l’état de l’art présenté en introduction à savoir, en ce qui
concerne la propagation des vibrations :–– un modèle de sol multicouche, isotrope et élastique ;–– des modèles de voie uniformes dans l’axe de la voie, basés sur des hypothèses de poutres pour les dalles et les rails reliés par des éléments detypes masse ou ressorts ;–– un modèle de véhicule, de type corps rigide, réduit aux masses nonsuspendues ;–– une formulation semi-analytique par passage dans le domaine des nombres
d’onde pour la détermination des réponses vibratoires voie/sol, sans priseen compte de la mobilité des efforts ;–– une excitation de type déplacement relatif roue/rail imposé, lié aux irrégularités de surface des rails et des roues, pour la détermination de l’interaction
voie/véhicule.
D’autres choix sont issus des observations réalisées lors de la campagne
expérimentale, à savoir :–– la prise en compte du comportement antisymétrique du système voie/véhicule (roulis de l’essieu, torsion des dalles), qui d’ailleurs donne lieu à desmodèles originaux par rapport à ceux existant dans la littérature16 ;16 En dehors de l’originalité liée au champ d’application « tramway » qui, comme on l’a vu, est très peu

traité dans la littérature.

94

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol–– la prise en compte d’excitations décorrélées au niveau des différents
contacts roue/rail.
Par ailleurs, dans cette phase de modélisation, les travaux se sont surtout
concentrés sur les deux sites Ferrière (pose classique) et Libération (pose surdalle flottante), en particulier en ce qui concerne le développement des modèlesde propagation voie/sol.

3.1. Modèle de sol multicouche
3.1.1. Description du modèle
On considère donc un sol multicouche composé de couches supposées homogènes, élastiques et isotropes et reposant sur un massif semi-infini (cf. Figure 69).
Le sol est soumis à une excitation harmonique fixe de pulsation ω sur une surface
rectangulaire de longueur a et de largeur 2b. Dans le cas d’impacts au marteau,ce chargement correspond à une zone rectangulaire réduite pour laquelle a et bsont des distances très faibles. Dans le cas de l’étude du comportement couplévoie/sol, le chargement vient de l’action de contact entre la dalle d’assise de lavoie et le sol. La distance a est alors infinie et la distance 2b correspond à la largeur de la dalle d’assise.
Figure 69 : sol multicouche chargé en surface

L’utilisation d’une variation temporelle implicite en exp(iωt) et de la transforméede Fourier à deux dimensions définie par :(5)
permet d’écrire les équations d’équilibres dynamiques dans le domaine desnombres d’onde β (dans la direction x) et γ (dans la direction y)17. Les dépla17 Dans la suite, un tilde ~ au dessus d’une variable dénote donc sa représentation dans le domaine

des nombres d’onde et, généralement, β et γ sont omis.

Rapport INRETS n° 27995

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

cements et les contraintes sur les surfaces inférieures et supérieures des couches et la surface supérieure du massif semi-infini peuvent alors être reliés parl’intermédiaire de matrices de raideurs dynamiques (voir [37] par exemple). La
matrice de flexibilité globale [Q] du sol multicouche peut alors être déterminéepar assemblage des matrices élémentaires et l’on obtient une relation entre lesdéplacements et les contraintes dans le domaine transformé du type :
(6)
avec
(7)

où u(x,y,z), v(x,y,z) et w(x,y,z) représentent respectivement les deux champs
de déplacements horizontaux et le champ de déplacement vertical, σxz(x,y,z),σyz(x,y,z) et σzz (x,y,z) sont respectivement les deux contraintes de cisaillement
et la contrainte normale, et hi est la profondeur de la surface supérieure de la iecouche. A la surface du sol (z = 0), on a en particulier :(8)
où Q33 est le terme de la troisième ligne, troisième colonne de la matrice [Q].
Le champ de déplacement vertical à la surface du sol est alors calculé à l’aide
d’une transformée de Fourier inverse du terme de droite de l’équation ci-dessus,
sous réserve de connaître l’expression du champ de contraintes appliqué sur lesol dans le domaine des nombres d’onde. Dans le cas d’une excitation ponctuelle (essais au marteau par exemple) d’amplitude P, ce champ de contrainte
est constant et égal à P (transformée de Fourier d’un dirac). Pour le calcul partransformée de Fourier inverse, un nombre de points N = 2048 assure en général
une réponse en surface calculée précise, sachant que le nombre d’onde de coupure associé est fixé à Qc = 20 m−1. Le domaine plan associé est alors discrétisé
suivant une zone rectangulaire de côté 320 m.
3.1.2. Estimation des profils de sol par inversion
Deux procédures d’inversion ont été utilisées pour identifier les paramètres
mécaniques des sols. Dans un premier temps, un algorithme développé par Lai et
Rix [47], basé sur une routine d’optimisation par les moindres carrés, a été mis enœuvre. Les épaisseurs hi, masses volumiques ρi et coefficients de Poisson νi desdifférentes couches et du massif semi-infini, ainsi que le nombre de couches doivent être estimés en amont de la procédure, ce qui a été fait à partir des informations disponibles concernant les sols (résultats de sondages, notes techniques,etc.). L’algorithme permet alors de trouver les modules d’Young Ei optimums per-96Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

mettant d’obtenir les courbes de dispersion les plus proches des courbes expérimentales, les facteurs d’amortissement ηi des différentes couches devant êtreestimés par ailleurs. La méthode finalement retenue consiste à optimiser simultanément les modules d’Young et les amortissements à partir non seulement descourbes de dispersion (pour les vitesses de phase) mais aussi des mobilités detransfert (pour les amortissements). Il s’agit donc d’un recalage global du modèle
de sol multicouche. Les valeurs obtenues correspondant aux sites de Ferrière etde Libération sont données dans le Tableau 4 et le Tableau 5. Les comparaisonsentre les courbes obtenues avec ces paramètres et les courbes expérimentales
sont données sur la Figure 70 et la Figure 71.
Tableau 4 : paramètres mécaniques retenus pour le sol sur le site
de Ferrière

Ei

MN/m2

Couche 1

Couche 2

Massif

26

56,5

207

νi

-

0,4

0,35

0,33

ρi

kg/m3

1600

1700

1800

ηi

-

0,15

0,10

0,06

hi

m

0,4

0,6

∝

Tableau 5 : paramètres mécaniques retenus pour le sol sur le sitede Libération
Couche 1

Couche 2

Couche 3

Couche 4

Massif

Ei

MN/m2

101

157

341

667

50000

νi

-

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

ρi

kg/m3

2000

2000

2000

2000

2000

ηi

-

0,4

0,2

0,2

0,1

0,05

hi

m

0,6

0,4

1

1

∝

On peut noter que deux couches sont nécessaires sur le site de Ferrière contre
quatre sur le site de Libération. Par ailleurs, les deux sols ont une raideur croissante avec la profondeur mais le sol de Libération est plus raide, comme attendu.
Au final, on constate que les procédures d’inversion donnent des résultats corrects au niveau des mobilités de transfert. Toutefois, pour le site de Libération,la valeur du module d’Young pour le massif semi-infini est difficile à déterminer
et celle retenue est assez arbitraire. Ce problème connu est lié aux incertitudes
de l’allure de la courbe expérimentale dans la bande de fréquence 0-50 Hz [48].
Pour de grandes profondeurs en effet, il faudrait effectuer des mesures très loin
du point d’impact pour obtenir plus de précision.

Rapport INRETS n° 27997

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 70 : comparaison des mobilités de transfert sol/sol et des courbes
de dispersion mesurées et calculées sur le site de Ferrière

mobilité (mm/s/kN)

−1

10

−2

10

−3

10

0

16 m

1

mobilité (mm/s/kN)

10

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

0

50
100 150
fréquence (Hz)

0

−1

10

−2

10

−3

0

8m

1

10

10

10

50
100 150
fréquence (Hz)Vitesse de l’onde de Rayleigh (m/s)

mobilité (mm/s/kN)

0

10

4m

1

10

mobilité (mm/s/kN)

2m

1

10

50
100 150
fréquence (Hz)

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

0

50
100 150
fréquence (Hz)Dispersion
280

mesurecalcul

240
200
160
120
80
40
0
0

50
100
150
fréquence (Hz)Figure 71 : comparaison des mobilités de transfert sol/sol et des courbes
de dispersion mesurées et calculées sur le site de Libération2m2
1

mobilité (mm/s/kN)

10

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

0

50

mobilité (mm/s/kN)

150

8m

2

10

1

10

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

98

100
fréquence (Hz)

0

50

100
fréquence (Hz)

4m

2

10

150

1

10

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

vitesse de l’onde de Rayleigh (m/s)

mobilité (mm/s/kN)

10

0

50

100
fréquence (Hz)150

Dispersion
280
240
200
160
120
80
40
0
0

50
100
fréquence (Hz)150

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

3.2. Modèle d’interaction voie/sol pour une pose classiqueDans le cadre du projet, plusieurs modèles de voie ont été développés. Un
premier type de modèle ne permettait que la prise en compte de sollicitations
identiques exercées sur chaque rail (efforts symétriques). Comme nous le verrons par la suite, cette modélisation simplifiée n’est pas suffisante pour prévoir
correctement le comportement du système au-delà de 80 Hz, en particulier pourla voie sur dalle flottante (site de Libération). Des modèles de voie « non symétriques », faisant intervenir la torsion de la dalle ont donc été développés. Celui
correspondant à la pose classique est présenté ici.
3.2.1. Description du modèle de voie
On considère la voie reposant sur un sol multicouche comme le montre la
Figure 72. L’axe de symétrie de la pose est situé entre les deux rails. Chaque rail
est soumis à une force ponctuelle harmonique de pulsation ω en x0. Les rails sontassimilés à des poutres (hypothèses d’Euler) sollicitées en flexion, caractérisées
par une masse par unité de longueur mr et une raideur en flexion Br. La dallede béton est représentée par une poutre sollicitée en flexion et en torsion, demasse par unité de longueur mc, de moment quadratique polaire I0c, de raideurde flexion Bc et de raideur de torsion Dc. Les semelles entre les rails et la dallesont prises en compte par des liaisons élastiques (ressorts) de raideurs kp parunité de longueur.
Figure 72 : modèle de voie pour une pose classiqueSous ces hypothèses et en supposant une variation temporelle implicite enexp(iωt), les champs de déplacement vertical wr1(x) et wr2(x) des rails ainsi que

Rapport INRETS n° 27999

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

les champs de déplacement vertical w0(x) et de rotation θ(x) de la dalle satisfontles équations d’équilibre dynamique suivantes :

(9)

avec
(10)

où P1 et P2 sont les amplitudes des efforts appliqués sur les rails, F(x) et C(x)représentent les champs de forces exercées par la dalle sur le sol, et d est la distance entre les rails et l’axe de symétrie de la voie. Par ailleurs, les phénomènesd’amortissement sont pris en compte par l’intermédiaire de raideurs complexes
telles que :(11)où ηr, ηc et ηp sont les facteurs de perte correspondant respectivement aux rails,
à la dalle et aux semelles. Dans le domaine des nombres d’onde les équations
précédentes deviennent :

(12)

100

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

On obtient ainsi un système de 4 équations avec 6 inconnues dont les deuxchamps de forces exercées par la dalle sur le sol. Les deux équations manquantes sont donc celles caractérisant le couplage entre la voie et le sol.
3.2.2. Couplage voie/sol
On considère un couplage faible entre la dalle et le sol (voir par exemple [31]pour plus de précisions et d’autres types de couplage), c’est-à-dire seulement au
niveau de l’axe de symétrie de la voie (y = 0). On obtient alors les équations decouplage suivantes :(13)

auxquelles il faut rajouter des hypothèses concernant la distribution descontraintes sur le sol selon l’axe y dans la largeur de la dalle. On suppose queces contraintes peuvent se décomposer en une composante uniforme (reliée à laflexion de la dalle) et une composante triangulaire (reliée à la torsion de la dalle)telles que (b étant la demi-largeur de la dalle) :(14)

En passant dans le domaine des nombres d’onde et en utilisant la relation entre
les contraintes et les déplacements à la surface du sol, on obtient l’expression dudéplacement et de la rotation de la dalle en fonction des efforts au contact :(15)

Dans ces équations, H0 et H1 sont les réceptances du sol dans le domaine desnombres d’onde (respectivement pour des distributions transversales uniforme ettriangulaire d’efforts) définies par :

(16)

où
(17)

Rapport INRETS n° 279101

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

et sinc correspond à la fonction sinus cardinal. Les intégrales des équations
précédentes sont calculées numériquement avec un nombre d’onde de coupure
Qs = 20 m-1 et un nombre de points N = 2048, ce qui suffit à assurer une convergence correcte. Au final, les équations du mouvement du système couplé voie/sol
dans le domaine des nombres d’onde deviennent :

(18)

où

(19)

Le système est alors résolu dans le domaine transformé puis les champs spatiaux (déplacements de la voie, contraintes sur le sol et déplacements à la surface
du sol) sont reconstruits par transformée de Fourier inverse (FFT) en utilisant lesmêmes nombre de points N et nombre de coupure Qs que précédemment.
3.2.3. Recalage et validationMême si certaines données techniques sont bien définies (dimensions desdalles, type de semelles sous rail, etc.), il est intéressant de procéder à un recalage de certains paramètres, en particulier concernant les semelles (raideur,amortissement) mais aussi la dalle (raideurs en flexion et torsion) compte-tenu
des simplifications dues aux modèles. Il faut en effet rappeler qu’elle inclut une
dalle d’assise sur laquelle reposent les traverses bi-blocs noyées dans le bétonde calage. Or les deux blocs de chaque traverse sont reliés par une entretoise
métallique. Dès lors, la dalle « de béton » modélisée n’est pas constituée d’unmatériau homogène et de ce fait n’est pas isotrope. Ceci indique que les relations
définies sur un modèle de poutre sollicitée en flexion et torsion peuvent être discutables, non seulement par rapport aux dimensions de la section droite mais aussi
vis-à-vis de l’homogénéité de la dalle prise comme modèle.

102

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Deux types de résultats expérimentaux ont été utilisés pour cette analyse :–– la réceptance du rail en amplitude et en phase (ratio déplacement verticaldu rail/force d’impact sur le rail) est examinée pour le recalage des paramètres des semelles ;–– les mobilités de transfert voie/sol (mesures à 2,5 m) sont exploitées pourrecaler les données concernant la dalle de béton.
Le Tableau 6 indique les paramètres retenus après recalage.
La réceptance mesurée sur un rail nous renseigne principalement sur lasemelle de rail. Les caractéristiques du rail étant connues (rail à gorge 35GP) et
indiquées dans le tableau précédent, la confrontation modèle/mesures peut sefaire en faisant appel aux modèles semi-analytiques proposés. Notons que dansle cas d’une pose classique, un modèle plus simple à deux dimensions et sol rigide
suffit pour calculer la réponse du rail. En effet, la raideur de la fondation influencetrès peu la réponse du rail dès lors que le sol ainsi modélisé est suffisamment
rigide, ce qui est généralement le cas. La Figure 73 présente les résultats obtenus
pour l’amplitude et la phase de la réceptance, en comparaison avec les mesures.
Les calculs sont menés à l’aide des modèles suivants :–– un modèle simplifié 2D où le sol est parfaitement rigide ;–– le modèle proposé prenant en compte un chargement symétrique (identique
sur les deux rails) ;–– le modèle proposé prenant en compte un chargement non symétrique(effort appliqué nul sur le second rail, ce qui correspond à la situation
expérimentale).
Tableau 6 : paramètres mécaniques retenus pour la voie sur le site
de Ferrière
RailsSemelles

Dalle

mr
Br
ηr
kp
ηp
b
mc
Bc
I0c
Dc
ηc

kg/m
MN/m2
MN/m2
m
kg/m
MN/m2
kg.m
MN/m2
-

55
4,326
0,1
90
0,3
1,55
4728
1759
3930
2580
0,1

La raideur et l’amortissement de la semelle ont été recalés respectivementvis-à-vis de l’amplitude et de la phase de la réceptance mesurée, dans la gammede fréquences 20-200 Hz. La raideur trouvée pour la semelle rentre bien dans la
gamme de valeurs classiquement rencontrées pour ce type de poses. On noteque la réceptance théorique est assez uniforme : dans la bande de fréquences

Rapport INRETS n° 279103

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

−150
−152
−154
−156
−158
−160
−162
−164
−166
−168
−170
−172
Mesure−174
Calcul modèle 2D
Calcul modèle 1 − 3D pilonnement−176
Calcul modèle 2 − 3D torsion
−178
−180
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)

0
−10
−20
phase (degré)

amplitude dB (ref 1 m/N)

Figure 73 : comparaison des réceptances de voies mesurées et calculées
sur le site de Ferrière

−30
−40
−50
−60
−70
−80

MesureCalcul modèle 1 − 3D pilonnement−90
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)20-200 Hz, elle est presque uniquement liée à la raideur et à l’amortissement
de la semelle sous rail (le sol influe en fait légèrement pour le cas du sol souple
rencontré sur le site Ferrière). Elle croît en haute fréquence, la fréquence de résonance rail/semelle étant située au dessus de la gamme étudiée. Compte tenu desdifférences entre la mesure et le calcul (de l’ordre de 6 dB à 200 Hz), la raideur dela semelle pourrait éventuellement être rendue dépendante de la fréquence, avec
une augmentation de la raideur lorsque la fréquence augmente.
Dans le cas du site Ferrière, le sol sur lequel repose alors la voie est relativement« souple », les deux premières couches ayant des vitesses pour l’onde de cisaillement valant respectivement 77 et 111 m/s. Néanmoins, la raideur du sol équivalente
reste suffisamment importante pour que la rotation de la dalle, lors d’une excitation aumarteau, soit négligeable (compliance statique estimée autour de 10−8 m/N conforme
à la gamme généralement mesurée). La Figure 74 présente trois comparaisons entre
la mesure de la mobilité de transfert voie/sol à 2,5 m du rail et les calculs pour :–– une excitation symétrique identique sur les deux rails (P1 = P/2, P2 = P/2) ;–– une excitation non symétrique sur un seul rail (P1 = 0, P2 = P), correspondant à la situation expérimentale ;–– une excitation antisymétrique opposée sur les deux rails (P1 = P/2, P2 = –P/2).
Les amplitudes vibratoires sont toutes rapportées au module de l’excitation
P. L’analyse des résultats obtenus amène plusieurs commentaires. D’une part,les réponses calculées pour le cas d’une excitation symétrique et sur un seul rail
sont très proches. Ceci constitue la preuve de l’influence faible de la rotation de ladalle pour ce type de pose. D’autre part, lorsque l’excitation devient antisymétrique, la réponse calculée change. La résonance voie/sol n’est plus visible, ce quiparaît physiquement cohérent. En dessous de 90 Hz la réponse du sol est alors104

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 74 : comparaison des mobilités de transfert voie/sol à 2,50 m
mesurées et calculées sur le site de Ferrière
1

1

Mesurecalcul efforts symétriques

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20

40

60

80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)10amplitude (mm/s/kN)

amplitude (mm/s/kN)

10

Mesurecalcul effort sur un rail

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20

40

60

80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)1amplitude (mm/s/kN)

10

Mesurecalcul efforts antisymétriques

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20

40

60

80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)nettement plus faible pour le cas d’une excitation antisymétrique par rapport aux
autres modes d’excitations.

3.3. Modèle d’interaction voie/sol pour une pose sur dalle flottante
En ce qui concerne la pose sur dalle flottante correspondant au site de Libération, deux variantes ont été étudiées dans le projet : l’une ne prenant en compte
que la dynamique de la dalle flottante située sous la voie considérée, l’autre prenant en compte la dynamique de la dalle adjacente, les deux dalles « flottant » surune même dalle d’assise. La deuxième variante est décrite ici car il s’avère quela deuxième dalle flottante joue un rôle important dans la dynamique globale dusystème. Par ailleurs, comme indiqué précédemment le modèle présenté est unmodèle « non symétrique », caractéristique qui semble être nécessaire pour biens’approcher de la réalité dans ce cas.
3.3.1. Description du modèle de voie
On considère donc une voie « double » reposant sur un sol multicouche
comme illustré sur la Figure 75. Chacune des voies est modélisée de manière
similaire à la voie « simple » présentée dans le cas d’une pose classique. Toutefois, au lieu de reposer directement sur le sol, les deux dalles « flottent » sur une
dalle d’assise commune, modélisée par une poutre caractérisée par sa masse parunité de longueur md, son moment quadratique polaire I0d, sa raideur de flexion
Bd et sa raideur de torsion Db. Le découplage entre les dalles flottantes et la dalle

Rapport INRETS n° 279

105

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perceptiond’assise (une couche de polystyrène dans le cas de la pose correspondant au sitede Libération) est pris en compte par l’intermédiaire d’une liaison élastique (tapis
de ressorts) de raideur surfacique k0.
Sous ces hypothèses et en supposant une variation temporelle implicite enexp(iωt), les champs de déplacement vertical wr1(x) et wr2(x) des rails ainsi que
les champs de déplacement vertical w01(x) et de rotation θ1(x) de la dalle correspondants à la voie excitée satisfont les équations d’équilibre dynamique données
pour la pose classique, en remplaçant l’effort F(x) et le moment C(x) de la dalle
sur le sol par l’effort F01(x) et le moment C01(x) sur la dalle d’assise tels que :(20)

Figure 75 : modèle de voie pour une pose sur dalle flottante

De manière similaire, les champs de déplacement vertical wr3(x) et wr4(x) desrails ainsi que les champs de déplacement vertical w02(x) et de rotation θ2(x) de ladalle correspondant à la voie non excitée satisfont les équations d’équilibre dynamique données pour la pose classique, en annulant les efforts P1 et P2 appliqués
sur les rails et en remplaçant l’effort F(x) et le moment C(x) de la dalle sur le sol
par l’effort F02(x) et le moment C02(x) sur la dalle d’assise tels que :

(21)

106

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Par ailleurs, les champs de déplacement vertical wd0(x) et de rotation α(x) dela dalle d’assise satisfont les équations d’équilibre dynamique suivantes :(22)

Dans toutes ces équations, les phénomènes d’amortissement sont pris encompte par l’intermédiaire de raideurs complexes telles que :(23)où η0 et ηd sont les facteurs de perte correspondant respectivement au matériau
de découplage (ici le polystyrène) et à la dalle d’assise.
3.3.2. Couplage voie/sol
Comme dans le cas de la pose classique, on peut écrire les équations dansle domaine des nombres d’onde puis effectuer le couplage avec le sol (cette fois
au niveau de la dalle d’assise en remplaçant w0(x) par wd0(x) et θ(x) par α(x)). Au
final, les équations du mouvement du système couplé voie/sol dans le domaine
des nombres d’onde peuvent se mettre sous la forme :



(24)

Rapport INRETS n° 279

107

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

où

(25)

Le système est alors résolu dans le domaine transformé puis les champs spatiaux (déplacements de la voie, contraintes sur le sol et déplacements à la surface
du sol) sont reconstruits encore une fois par transformée de Fourier inverse (FFT).
3.3.3. Recalage et validation
Les remarques faites pour les paramètres de la dalle dans le cas d’une pose
classique sont applicables pour la dalle flottante : la dalle réelle n’est pas homogène, elle inclut en particulier des barres d’acier comme renforts. De plus, le fondde forme bétonné admet une largeur de 6,2 m pour une épaisseur de 0,1 m, ce
qui indique que le modèle « poutre » associé n’est pas tout à fait approprié. De
plus, la dalle flottante étant isolée latéralement (polystyrène posé verticalement),le couplage voie/sol se fait principalement sur le sous-sol où repose la dalle d’assise. Par conséquent, et de façon à mieux rendre compte du réel, les premières
couches du sol sont retirées sur une épaisseur correspondant à la profondeur dela voie. Ainsi, l’épaisseur de la pose complète étant d’environ un mètre, les deux
premières couches définies sur le Tableau 5 sont retirées. Le Tableau 7 indiqueles paramètres mécaniques retenus pour la voie après recalage.
Le calcul de la réceptance de voie dans ce cas nécessite la modélisation dela couche isolante, de façon à rendre compte de la résonance située autour de
20 Hz. En revanche, un modèle à deux dimensions incluant uniquement le rail,
les semelles de rails, la dalle flottante, et le polystyrène reposant sur un massif
rigide suffit pour estimer précisément la réponse vibratoire du rail. On présente lesrésultats obtenus sur la Figure 76. L’amplitude de la résonance rail-semelle-dalle
flottante/polystyrène est pilotée par l’amortissement recalé en conséquence, alors
que la raideur du polystyrène contrôle la fréquence de résonance. Sur la gamme
40-200 Hz, la raideur de la semelle est recalée par rapport au niveau d’amplitudede la réceptance, et l’amortissement à l’aide de la phase. La raideur trouvée pourla semelle et ce type de pose est conforme à ce qui se trouve dans la littérature.
Le comportement de la réceptance théorique est similaire à celui de la pose clas-

108

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

sique, à la différence de la zone basse fréquence. Pour la gamme 0-30 Hz, l’effetde la couche isolante se concrétise en effet par un pic autour de 20 Hz, correspondant à la résonance de la dalle flottante.
Tableau 7 : paramètres mécaniques retenus pour la voie sur le sitede Libération
Rails

SemellesDalles flottantes

mr

kg/m

55

Br

MN/m2

4,326

ηr

-

0,1

kp

MN/m2

90

ηp

-

0,3

mc

kg/m

4024

Bc

MN/m2

796

I0c

kg.m

3339

Dc

MN/m2

1224

ηc

-

0,1

b

Dalle d’assise

3,1

md

kg/m

1364

Bd

MN/m2

7,75

I0d

kg.m

11,9

Dd

MN/m2

800

ηd

-

0,1

−150
−152
−154
−156
−158
−160
−162
−164
−166
−168
−170
−172
−174
−176
−178
−180

0
−10
−20
phase (degré)

amplitude dB (ref 1 m/N)

Figure 76 : comparaison des réceptances de voie mesurées et calculées
sur le site de Libération

−30
−40
−50
−60
−70

MesureCalcul modèle 3D−80
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279−90

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)109

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

La Figure 77 présente quatre comparaisons entre la mesure de mobilitéde transfert voie/sol à 2,5 m du rail et les calculs effectués à l’aide du modèle
proposé :–– une excitation non symétrique sur le rail extérieur (P1 = 0, P2 = P) (correspondant à la situation expérimentale) ;–– une excitation symétrique identique sur les deux rails (P1 = P/2, P2 = P/2) ;–– une excitation antisymétrique opposée sur les deux rails (P1 = P/2,
P2 = −P/2) ;–– une excitation non symétrique sur le rail intérieur (P1 = P, P2 = 0).
Les amplitudes vibratoires sont toutes rapportées au module de l’excitation P.
Le modèle semi-analytique utilisé correspond bien au modèle prenant en compte
les mouvements des deux dalles. En effet, comme indiqué précédemment, lavariante supposant que la dalle non excitée reste immobile ne donne pas desrésultats satisfaisants : en particulier la réponse au delà de 70 Hz est largement
sous-estimée. Ceci peut s’expliquer par le fait que l’amplification nette de laréponse dans la gamme 70-120 Hz est probablement due à un mouvement decorps rigides des trois dalles (flottantes et d’assise) sur le sol.
L’étude des courbes de comparaison mesure/calculs amène plusieurs autres
remarques. L’excitation sur le rail extérieur (correspondant directement au cas
expérimental) donne des résultats acceptables par rapport à la mesure. Notons
Figure 77 : comparaison des mobilités de transfert voie/sol à 2,5 m
mesurées et calculées sur le site de Libération

amplitude (mm/s/kN)−1

Mesurecalcul effort sur rail extérieur (0,P)

10

−2

10

−3

10

−4

10

0

10
amplitude (mm/s/kN)

0

10

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)amplitude (mm/s/kN)−1

10

Mesurecalcul efforts symétriques (P/2,P/2)

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)110

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)010amplitude (mm/s/kN)

010

Mesurecalcul efforts antisymétriques (−P/2,P/2)−1

10

Mesurecalcul effort sur rail intérieur (P,0)

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le solen revanche que la résonance visible à 20 Hz sur la mesure se retrouve de façon
très atténuée par le calcul. La reprise de niveaux vibratoires importants autourde 70 Hz est, quant à elle, assez bien prédite. Le résultat du calcul pour le cas
d’une excitation symétrique montre que les vibrations induites dans le sol sont
nettement moins importantes que pour une excitation non symétrique. L’efficacitéde la pose est donc optimisée si l’excitation de l’essieu sur la voie est symétrique.
Pour le calcul avec une excitation antisymétrique, on note une amplification dela réponse du sol. Ce résultat est intéressant parce qu’il signifie qu’une excitation antisymétrique peut produire plus de vibrations dans le sol qu’une excitation
symétrique ou localisée sur un seul rail, pour une même amplitude de la sourced’excitation (dans le cas d’une dalle flottante). Le cas d’excitation du rail intérieur
donne des résultats très proches du cas d’excitation (0, P).
3.3.4. Efficacité de la pose sur dalle flottante
L’efficacité d’une pose doit être considérée en fonction du sol sur lequel elle
repose. À titre d’exemple, sur le site Libération, l’efficacité annoncée pour la posede la fondation élastique doit atteindre un niveau minimal de 20 dB par rapport àla pose classique à partir de la fréquence 63 Hz. Il est donc intéressant d’examiner comment les outils de simulation que nous avons mis au point peuvent confirmer ou infirmer ce résultat sur le site en question. Bien entendu, dans ce cadre,on se limite à une analyse relative aux résultats théoriques car on ne disposeévidemment pas de résultats expérimentaux en pose classique sur le site Libération. Pour analyser l’impact du type de sol vis-à-vis de l’efficacité de la pose, on
se propose d’utiliser les deux types de sol définis précédemment et d’analyser lesréponses vibratoires obtenues, sur la voie et dans le sol, lorsqu’une pose classique ou une pose sur dalle flottante est choisie. Le sol du site Ferrière sera qualifié
de souple, et celui du site Libération de raide. La pose classique correspond àcelle présentée pour le site Ferrière, et la pose isolante à la voie reposant sur une
dalle flottante (site Libération). On examine par conséquent quatre cas :–– pose classique sur sol souple (cas du site de Ferrière) ;–– pose isolante sur sol souple ;–– pose classique sur sol raide ;–– pose isolante sur sol raide (cas du site de Libération).
L’objectif est de définir l’atténuation des vibrations depuis la voie jusqu’au sol,non seulement au droit de l’excitation mais aussi en des points distants du pland’excitation, directement sous la pose ou sur le sol à une certaine distance (cf.
Figure 78).
La Figure 79 présente l’atténuation des vibrations à l’aide de l’indicateur « perte
par insertion » défini par :(26)

Rapport INRETS n° 279111

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 78 : points de calcul pour l’évaluation de l’efficacité de la pose Excitation sur le rail (point O) – Calcul sous le point O(0, 0) à l’interface
dalle/sol, et sur le sol aux points A(0 ; 3, 2), B(−8 ; 3, 2) et C(−16 ; 3, 2)
8m

x

8m

O
3.2 m

B

A

C

y

Figure 79 : comparaison de perte par insertion de la pose sur dalle
flottante pour deux types de sol60

sol souple
sol raide

50

Perte par insertion (dB)

40
30
20
10
0
−10
−20

20

40

60

80
100
120
Fréquence (Hz)

140

160

180

200

où vclassique et visolée représentent les vitesses vibratoires efficaces du sol au point
A, correspondant respectivement à la pose classique et à la pose sur dalle flottante. En basses fréquences, on constate que l’atténuation existe peu et provient
essentiellement de l’effet de la semelle du rail qui répartit le chargement (ponctuel) sur une surface importante. La perte par insertion atteint environ –10 dB
autour de 20 Hz (correspondant à la fréquence de résonance de la dalle flottante)
puis l’efficacité de la pose isolante apparaît. Globalement l’efficacité de la pose
est plus grande si elle est utilisée sur un sol raide. Rappelons que ce type de posesur dalle flottante est censé produire une atténuation d’au moins –20 dB à partirde 63 Hz (sur la fréquence centrale de tiers d’octave). Sur les résultats obtenus,
on observe ce niveau d’atténuation plutôt à partir de 80 Hz (à 60 Hz la perte parinsertion est faible pour le sol souple – moins de 5 dB, et de l’ordre de 15 dB environ pour le sol raide). En fait, on peut montrer que la raideur du sol intervient dansla réponse vibratoire de la dalle située à l’interface avec le sol. Lorsque la raideur
du sol augmente, les vibrations à l’interface diminuent.

112

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

La Figure 80 présente les réponses du sol aux trois points A, B et C pour lesdeux configurations voie/sol rencontrées sur Libération et Ferrière. Pour la pose
classique, l’atténuation des vibrations avec la distance est visible. Par contre,
pour la pose isolante, les amplitudes vibratoires s’atténuent peu dans la gamme
40-80 Hz, et vont même jusqu’à augmenter autour de 60 Hz. Cette étude est à
mettre en parallèle avec celle proposée dans [29]. Les auteurs concluent qu’une
analyse d’efficacité de pose isolante ne peut se réduire à un modèle 2D. En effet,
lorsque la vitesse de l’onde de flexion dans la dalle est plus élevée que la vitessedes ondes superficielles dans le sol (ce qui est souvent le cas), l’onde se propage
dans la dalle et l’effet de l’atténuation avec la distance s’estompe. Ceci expliqueque les vibrations ne s’atténuent pas uniformément avec la distance et que l’efficacité de la pose est meilleure si on l’étudie dans le plan perpendiculaire à l’axe
de la voie contenant l’excitation plutôt qu’ailleurs.

Figure 80 : comparaison des mobilités voie/sol parallèlement à l’axe de lavoie pour les sites de Ferrière et Libération
Ferrière

1

10

1

10

0

0

10
Mobilité (mm/s/kN)

Mobilité (mm/s/kN)

10

−1

10

−2

10

−3

−4

y=3,2m et x=0m
y=3,2m et x=8m
y=3,2m et x=16m

−1

10

−2

10

−3

10

10

Libération

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Fréquence (Hz)−410

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Fréquence (Hz)3.4. Modèle d’interaction voie/essieu
Le modèle de génération des vibrations développé est présenté ici. Dans unpremier temps, les fonctions de transfert reliant les efforts dynamiques au contact
roues/rails et les vibrations des essieux aux irrégularités de surface des roueset des rails (rugosité combinée) sont données dans le cas d’un essieu rigide etd’une voie caractérisée par sa réceptance. Le modèle est ensuite validé, d’abord
directement en utilisant les mesures de rugosités des rails, puis indirectement parl’identification des rugosités combinées.

Rapport INRETS n° 279113

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

3.4.1. Description du modèle
Au regard de la gamme de fréquences étudiée, on considère d’abord les deux
hypothèses suivantes :–– les vibrations des masses non suspendues (essieux) constituent la part prépondérante des vibrations du véhicule ;–– les fréquences de résonance des suspensions premières ne dépassant pas
5 Hz en règle générale, les masses non suspendues se comportent essentiellement comme des solides rigides.
On considère un essieu rigide de masse Mw et d’inertie Iw (masses non suspendues), soumis à un effort statique N (poids des masses suspendues et nonsuspendues), roulant à une vitesse constante v sur une voie dont le comportement
est supposé élastique (cf. Figure 81). On se place en régime harmonique de pulsation ω dans un repère mobile se déplaçant avec l'essieu. Les réceptances verticales (ratio déplacement/effort) ponctuelles et croisées au niveau des rails sontnotées respectivement Ht11(ω) = Ht22(ω) et Ht12(ω) = Ht21(ω). On fait l’hypothèseque ces réceptances en repère mobile sont identiques aux réceptances en repère
fixe18. Les déformations localisées au contact roue/rail sont prises en compte parune raideur de contact kH ne dépendant que de l’effort statique N et des courburesde la roue et du rail au point de contact (modèle de Hertz linéarisé).
Figure 81 : modèle d’interaction voie/essieu

N
Mw, Iw

fw1
ft1

kH

zw1

zw2

r1

r2

zt1

zt2

kH

fw2
ft2

Ht11 Ht12
H21 Ht22

18 Cette hypothèse est justifiée si les vitesses des ondes dans le rail, la plate-forme et le sol sont bien

supérieures à la vitesse de l’essieu, ce qui est le cas pour les tramways.

114

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

On note respectivement zw = {zw1 zw2}T, zt = {zt1 zt2}T, fw = {fw1 fw2}T, ft = –{ft1 ft2}T
les déplacements de l’essieu et des rails ainsi que les efforts appliqués sur l’essieu et les rails aux points de contact roues/rail. Ce sont les déplacements relatifs
imposés par les irrégularités de surface des rails et des roues, pris en compte via
une rugosité combinée, notée r(ω) = {r1 r2}T, qui constituent l’excitation du système.
À chaque longueur d’onde de rugosité λ correspond une excitation de pulsation
ω = 2πv/λ. La mise en équation d’un tel système permet d’exprimer directement lesdéplacements de l’essieu et les efforts au contact en fonction des rugosités :(27)

où HwrS(ω) et HwrA(ω) sont les fonctions de transfert entre la rugosité combinée etles parties symétrique et antisymétrique des déplacements de l’essieu données
par :

(28)

Elles font chacune apparaître une zone fréquentielle de résonance caractérisée par une inertie de l’essieu proche de la raideur dynamique de la voie :–– en dessous de cette résonance, la fonction de transfert est proche de l’unité ;le déplacement de l’essieu est proche de la rugosité imposée ;–– autour de la résonance, le déplacement de l’essieu est maximal et son
amplitude est contrôlée par l’amortissement de la voie ;–– au-dessus de la résonance, le déplacement de l’essieu décroît et c’est lavoie qui reprend l’essentiel de la rugosité imposée.
On considère de plus des rugosités spatialement aléatoires, stationnaires
et ergodiques. On note Srr1(fs) et Srr2(fs) les densités spectrales (en espace) depuissance des rugosités où fs = 1/λ est la fréquence spatiale. Lorsque l’essieu
se déplace à une vitesse v, et si l’on considère que les rugosités des deux rails
ne sont pas corrélées, les densités spectrales de puissance SwwS(f,v), SwwA(f,v),

Rapport INRETS n° 279

115

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

SffS(f,v) et SffA(f,v) des parties symétriques et antisymétriques des déplacements
de l’essieu et des efforts au contact roue/rail peuvent alors s’écrire :(29)

On constate que l’effet de la vitesse est lié à la variation de la rugosité avec lalongueur d’onde. Si l’on considère, par exemple, un spectre de rugosité combinée(roue + rails) donné par l’expression générale suivante :(30)

les niveaux de rugosité en octave ou tiers d’octave varient avec la longueurd’onde selon des pentes respectives de 3(m – 1) dB par octave ou (m – 1) dB
par tiers d’octave et la densité spectrale des efforts au contact varie en v(m-1) soit
des niveaux d’effort en 10(m – 1)log v. En prenant par exemple Sr0 = 1 μm2/Hz,
λ0 = 2 m et m = 3, la courbe est proche de la rugosité des rails mesurée sur lesite de Ferrière et on retrouve donc bien la pente de 6 dB par octave observée
expérimentalement. La loi de variation avec la vitesse est alors théoriquement
en 20 log v.
3.4.2. Recalage et validation
La validation du modèle n’est que partielle, la rugosité des roues étant inconnue et la rugosité des rails étant connue sur la moitié seulement de la plage
de longueur d’onde. Par ailleurs, les masses et inerties des essieux (masses
non suspendues) sont mal connues et ont été recalées en utilisant les fréquences de résonance voie/essieux symétriques et antisymétriques mesurées. Sur larame, les demi-essieux situés sur un même axe de rotation sont indépendants,
et donc théoriquement décorrélés. Toutefois, comme on l’a vu précédemment,
il semble que la superstructure du tramway modifie le comportement des masses non suspendues et on peut observer un mode antisymétrique. On conserve
donc une procédure de recalage similaire à la rame A. Les valeurs obtenues sontMw = 1500 kg, Iw = 240 kg.m2 pour la rame de type A et Mw = 700 kg, Iw = 250 kg.
m2 pour la rame de type B, soit un rapport de plus de 2 entre les deux rames pourla masse globale et des inerties comparables.

116

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

En ce qui concerne le mode symétrique, la comparaison entre, d’une part, lesniveaux de vibrations mesurés et, d’autre part, ceux calculés à partir de la rugosité des rails est satisfaisante jusqu’à 100 Hz environ, en particulier sur le site deLibération où la rugosité des rails est élevée (cf. Figure 82). Dans ce cas, la rugosité des roues peut en effet être négligée. Au dessus de 100 Hz, le spectre desvibrations mesurées sur la rame A fait apparaître un deuxième pic correspondant
probablement à un mode élastique d’essieu non pris en compte dans le modèle.
Sur le site de Ferrière et pour la rame A, un pic de rugosité de roues produit desdifférences importantes entre la mesure et le modèle dans certaines bandes defréquences. La Figure 82 présente également les niveaux calculés pour la rame
B à Ferrière (pas de mesure correspondante), utilisés pour l’estimation des efforts
à la section suivante.
La comparaison entre les niveaux de vibrations mesurés et ceux calculés dans le cas antisymétrique à partir de la rugosité des rails (Figure 83) est
satisfaisante sur le site Libération à partir de 40 Hz environ. En revanche, pourle site Ferrière pour la rame A, les niveaux calculés sont surestimés : sur lagamme 30-65 Hz, la différence peut atteindre 4,5 dB ; le pic de résonance est
moins diffus dans le cas théorique, et l’amplitude estimée largement surestimée,de l’ordre de 6,5 dB. Néanmoins, l’allure générale des niveaux estimés reste
acceptable.

−5−10amplitude dB (ref 1 m/s /Hz

0.5

0

2

)

Figure 82 : comparaison des accélérations des essieux (DSP) mesurées
et calculées à partir de la rugosité des rails (mode symétrique)
Ferrière − Rame A − 30km/h
CalculMesure

)

0.5
2

−5
−15

−20

−20

−25

−25

−30

−30

−35

−35

0

Libération − Rame A − 40km/h

Ferrière − Rame B − 40km/h

−10

−15

12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200

amplitude dB (ref 1 m/s /Hz

012.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200

0Libération − Rame B − 40km/h

−5

−5

−10

−10

−15

−15

−20

−20

−25

−25

−30

−30

−35

−35

−40
12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200
fréquence (Hz)−40
12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279117

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception−5−10

amplitude dB (ref 1 m/s /Hz

0.5

0

2

)

Figure 83 : comparaison des accélérations des essieux (DSP) mesurées
et calculées à partir de la rugosité des rails (mode antisymétrique)
Ferrière − Rame A − 50km/h
CalculMesure

)

0.5
2

−5
−15

−20

−20

−25

−25

−30

−30

−35

−35

0

Libération − Rame A − 40km/h

Ferrière − Rame B − 40km/h

−10

−15

12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200

amplitude dB (ref 1 m/s /Hz

012.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200

0Libération − Rame B − 40km/h

−5

−5

−10

−10

−15

−15

−20

−20

−25

−25

−30

−30

−35

−35

−40
12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200
fréquence (Hz)−40
12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100125 160200
fréquence (Hz)3.4.3. Identification de la rugosité combinée
Une deuxième manière de valider le modèle consiste à identifier la rugosité
combinée à partir des mesures de vibrations des essieux. La validité du modèle
peut alors être évaluée en comparant les courbes obtenues pour plusieurs vitesses de passage. Un exemple d’identification est présenté sur la Figure 84. On
constate que les courbes sont très proches, en particulier pour les grandes longueurs d’onde. Pour les longueurs d’onde plus petites, les écarts sont plus importants mais acceptables. On peut également noter la présence d’un large pic aux
longueurs d’onde comprises entre 10 et 20 cm, correspondant au pic observédans le niveau de vibrations de l’essieu autour de 50 Hz à 20 km/h et non retrouvé
par le modèle. Ce pic est donc très probablement un pic de rugosité d’une roue del’essieu de la rame de type A.
Sur la Figure 85, plusieurs courbes de niveaux de rugosité combinée identifiés(cette fois en tiers d’octave) sont comparées aux courbes de niveaux de rugositédes rails mesurés. Pour le site de Libération on note très peu de différence entre
les rugosités combinée et rail, et ce quel que soit le type de rame. Sur ce site, on
constate donc encore une fois que la rugosité des rails est assez élevée et que larugosité des roues peut être négligée. Pour le site de Ferrière, les courbes sontégalement assez proches sauf dans les tiers d’octave centrés sur les longueursd’onde 10 et 20 cm. On observe donc bien le pic de rugosité de roues évoqué plus
haut. On retrouve d’ailleurs ce pic dans la courbe de rugosité combinée identifiée118

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 84 : identification de la rugosité combinée symétrique (DSP)au passage de la rame A sur le site de Ferrière
30~20 km/h~30 km/h~40 km/h~50 km/h
MoyenneRugosité combinée (dB réf. 1 µm)

25
20
15
10
5
0
−5
−10
−15
−20

1.25 1

0.8 0.63 0.5 0.4 0.3150.25 0.2 0.16 0.125 0.1 0.080.063
Longueur d’onde (m)Figure 85 : comparaison des niveaux de rugosité identifiés (combinéeroues/rails) et des niveaux de rugosité mesurés (rails seulement)
par tiers d’octave en fonction des sites et du type de rame
25

Rail Ferrière
Combinée Ferrière/rame A
Combinée Longchamp/rame A
Rail Libération
Combinée Libération/rame A
Combinée Libération/rame B

Rugosité combinée (dB réf. 1µm)

20
15
10
5
0
−5
−10

1.25 1

0.8 0.63 0.5 0.4 0.3150.25 0.2 0.16 0.125 0.1 0.080.063
Longueur d’one (m)sur le site de Longchamp19, ce qui confirme que la rugosité correspondante est
liée à la rame et non à la voie. De manière générale, la variation des niveaux derugosités combinées identifiés en fonction de la longueur d’onde est nettement
19 La modélisation pour le site de Longchamp n’a pas été effectuée entièrement et n’est pas présentéedans ce rapport mais des rugosités combinées ont pu être identifiées de la même manière que pourles autres sites.

Rapport INRETS n° 279

119

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

moins uniforme que celle des niveaux mesurés directement sur les rails pourdeux raisons :–– les roues présentent des pics de rugosités importants dans certains tiersd’octaves ;–– aux petites longueurs d’onde (à partir de 10 cm environ), les courbes sestabilisent et on perd la décroissance de 6 dB par octave observée aux
grandes longueurs d’onde.
Ces différentes caractéristiques de la rugosité combinée expliquent que lavariation des niveaux de vibrations de l’essieu en fonction de la vitesse n’est pas
uniforme.

3.4.4. Définition des efforts au contact roue/railDans la bande de fréquences 0–100 Hz, l’assimilation de l’essieu à un solide
rigide semble correcte. Il en résulte que la partie symétrique des efforts au contact
peut être estimée directement en multipliant la partie symétrique des accélérations (pilonnement) par la masse de l’essieu :(31)

Pour la partie antisymétrique, les efforts au contact peuvent être calculés enutilisant la partie antisymétrique des accélérations (roulis) et l’inertie recalée :(32)

Il est alors possible d’estimer les efforts de trois manières différentes :–– à partir des accélérations mesurées (jusqu’à 100 Hz seulement pour la partie symétrique) ;–– à partir des rugosités de rails mesurées (la gamme de longueurs d’ondes’interrompant autour de 10 cm, les efforts sont estimés sur une bande defréquence réduite, par exemple jusqu’à 120 Hz à 40 km/h) ;–– à partir de courbes de rugosités combinées simplifiées définies à partir desrugosités combinées identifiées et tracées sur la Figure 86.
Les niveaux de rugosités simplifiées diffèrent peu des niveaux de rugosités
identifiées mais les pics sont gommés. L’objectif est d’obtenir des valeurs de rugosité assez générales pour une gamme de longueurs d’onde allant jusqu’à 3 cm
environ, ceci étant nécessaire pour le calcul des vibrations associées dans la
gamme 0-200 Hz et par la suite des efforts aux contacts roue/rail.

120

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 86 : courbes de rugosités combinées simplifiées (DSP)30rame A Ferrière
rame B Ferrière
rame A Libération
rame B Libération25

rugosité dB (réf. 1µm)

20
15
10
5
0
−5
−10
−15
1.25

0.63

0.315
0.16
0.08
longueur d’onde (m)

0.04

0.02

3.5. Simulation du passage d’une rame
Dans cette dernière partie, le calcul simulé d’un passage de tramway est envisagé. Les réponses vibratoires du rail et du sol en un point donné sont estimées
en fonction de la position du tramway vis-à-vis de ce point. Les données d’entréesnécessaires pour cette simulation ont été définies dans les sections précédentes
et correspondent :–– aux caractéristiques géométriques du tramway (positions relatives desessieux) et à sa vitesse de passage ;–– aux paramètres mécaniques du sol et de la voie ;–– aux efforts aux contacts roue/rails définis ci-dessus.
3.5.1. Principe de calcul
Rappelons d’abord que la campagne de mesures n’a pas permis d’établir
une variation cohérente des réponses vibratoires en fonction de la vitesse du
tramway (de 20 à 50 km/h, ou moins selon les sites), les écarts obtenus étant
du même ordre de grandeur que ceux observés pour des passages à conditions
supposées identiques. D’un point de vue théorique, ceci apparaît d’ailleurs tout
à fait logique car les vitesses de déplacement (6 à 14 m/s) sont très inférieures
aux vitesses de propagation des ondes de surface pour le sol. Dans le calcul
présenté ici, le paramètre vitesse du tramway intervient donc seulement dansle positionnement temporel des bogies, qu’il est nécessaire de connaître pourdéfinir la localisation des sources vibratoires, et au niveau des efforts générés au
contact roue/rail qui, comme on l’a vu, peuvent évoluer avec la vitesse.

Rapport INRETS n° 279

121

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

La simulation du passage à une distance y0 de la voie est menée en trois
temps (cf. Figure 87) :–– la réponse voie/sol à une excitation unitaire ponctuelle sur les rails est estimée pour tout x du domaine de calcul (variant de –160 à +160 m) à ladistance y0 de la voie (le calcul est effectué pour des fréquences allant de
20 à 200 Hz et pour les deux modes d’excitation, pilonnement et roulis del’essieu) ;–– la réponse voie/sol pour une position de la rame au temps t donné, est calculée par sommation énergétique des réponses dues aux différents essieux
supposées décorrélées, la réponse à un essieu étant obtenue en multipliant
les mobilités de transfert estimées à l’étape précédente par les efforts au
contact correspondants puis, le cas échéant, en sommant énergétiquement
les contributions des deux modes d’excitation (pilonnement et roulis de l’essieu) supposés également décorrélés ;–– la réponse au passage est déterminée de manière incrémentale en considérant une position initiale de la rame suffisamment éloignée et en choisissant un pas de temps identique à celui utilisé pour le dépouillement desmesures au passage (125 ms).
Par ailleurs, les résultats discutés par la suite correspondent à des niveauxmesurés et calculés maximum. Ils sont obtenus généralement lorsqu’un bogie
est situé au droit du point de mesure. Les résultats disponibles pour les niveauxde vibrations moyens n’amènent pas d’informations complémentaires par rapport
aux niveaux maxima et ne sont pas présentés ici.
Figure 87 : principe de calcul de la réponse au passage

3.5.2. Résultats pour la pose classique
La contribution des excitations symétrique et antisymétrique est analysée surla Figure 88 pour le cas de la rame A. Les résultats sont obtenus sur ces graphiques pour des efforts déterminés à partir des accélérations d’essieux mesurées.
L’effort dynamique de pilonnement est pris en compte sur les deux premières
colonnes de la figure jusqu’à 100 Hz. En effet, au-delà de cette fréquence, l’effort
ne peut raisonnablement pas être estimé via les accélérations mesurées, qui font122

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

apparaître un mode élastique d’essieu. La colonne de droite permet de noter lacontribution des deux modes d’excitation. Il ressort de ces premiers calculs lesremarques suivantes :–– les niveaux sont estimés correctement sur le rail ;–– la contribution antisymétrique est négligeable, sauf sur la gamme de fréquences entre 90 et 130 Hz environ ;–– les niveaux sur le sol sont correctement estimés uniquement jusqu’à 100 Hz
environ.
Notons d’abord que les bons résultats obtenus sur le rail sont encore meilleurssi l’on considère uniquement le troisième bogie, pour lequel les mesures d’accélérations d’essieux ont été effectuées.
Concernant la contribution antisymétrique, il n’est pas surprenant qu’elle intervienne faiblement dans la réponse du sol, même en champ proche. En effet, lesondes induites dans le sol par chaque côté de la dalle sont en opposition de phase,et la distance les séparant est faible (par rapport aux longueurs d’onde dans lesol). Par conséquent, chaque onde induite d’un côté de la dalle admet une onde
en quasi-opposition de phase sur l’autre côté, créant alors très peu de vibrations
en dehors de la dalle. En fait, il semblait intéressant lors de l’étude de ce site deFigure 88 : comparaison des vibrations voie/sol (DSP) mesurées
et calculées au passage de la rame A sur le site de Ferrière

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

10

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway A − 30km/h − Rail
−1

−1

10

−2

10

10

−2

10

−3

−3

10

−4

10

10
10

−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway A − 40km/h − Rail
−1

−1

10

−2

10

−2

10

−3

−3

10

−4

10

10

−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway A − 20km/h − Sol 2,5m
MesureMode antisymétrique
Mode symétrique

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tramway A − 30km/h − Sol 2,5m

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tramway A − 40km/h − Sol 2,5m

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway A − 50km/h − Sol 2,5m

Tramway A − 50km/h − Sol 2,5m

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279Vit. vert. (mm/s)/Hz

0.5

Tramway A − 50km/h − Rail
Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

10

Tramway A − 40km/h − Sol 2,5m

10

10

−1

Tramway A − 30km/h − Sol 2,5m
Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5−2

MesureCalculVit. vert. (mm/s)/Hz0.5

−1

10

−1

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

0.5

Tramway A − 20km/h − Sol 2,5m
Vit. vert. (mm/s)/Hz

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway A − 20km/h − Rail

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

10
10
10
10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)

−1
−2
−3
−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)123

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

prendre en compte une rotation de la dalle de béton, en particulier parce que lessimulations de réponses vibratoires du sol ne correspondent pas bien aux mesures. Finalement, les calculs effectués montrent que la rotation de la dalle n’intervient que très peu dans la réponse du sol, et qu’un modèle incluant uniquement lemode symétrique de l’excitation donne sensiblement les mêmes résultats.
La sous-estimation des niveaux vibratoires sur le sol après 100 Hz est en
revanche difficile à expliquer. Elle semble liée au passage puisqu’on ne la retrouve
pas sur les comparaisons avec les mesures au marteau mais les niveaux estimés
sur le rail sont plutôt corrects ce qui laisse penser que l’excitation est bien prise encompte. Ce point reste donc à approfondir. À ce sujet, dans la littérature il ressort
généralement que les niveaux vibratoires mesurés au-delà de 100 Hz sont faibles
sur le sol (voir par exemple l’article présentant des mesures à 3 m pour le casd’un tramway à roues indépendantes [38]), ceci confirmant bien la particularitédes mesures obtenues sur le site de Ferrière.
Pour le tramway de type B, les résultats sont présentés sur la Figure 89. Étant
donné que les mesures embarquées n’ont pas été effectuées dans ce cas, on présente les résultats obtenus à l’aide des rugosités combinées simplifiées. Ceci peut
expliquer que les résultats au niveau du rail sont moins bons que pour la rame A.
De plus, sur le sol, les niveaux sont globalement sous-estimés, notamment autour
Figure 89 : comparaison des vibrations voie/sol (DSP) mesurées
et calculées au passage de la rame B sur le site de Ferrière
Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway B − 20km/h − Rail

Tramway B − 20km/h − Sol 2,5m
−1

−1

10

−2

10

10
10
10

−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

10
10

−4

10

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

10

−3

10

−4

10

10

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

10

−3

10

−4

10

10

−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

10Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180
Tramway B − 50km/h − Sol 2,5m

10

−2

10

−3

10

−4

10

10
10

−3

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)

−3

−1

−2

10

−2

Tramway B − 50km/h − Sol 2,5m

−1

10

−1

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 50km/h − Rail1020 40 60 80 100 120 140 160 180
Tramway B − 40km/h − Sol 2,5m

10

−3

10

−4

−2

10

10

124

−3

−1

10

−2

10

−2

Tramway B − 40km/h − Sol 2,5m

−1

10

−1

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 40km/h − Rail1020 40 60 80 100 120 140 160 180
Tramway B − 30km/h − Sol 2,5m

10

10

−3

10

−4

−2

10

MesureMode antisymétrique
Mode symétrique

−3

−1

10

−2

10

−2

Tramway B − 30km/h − Sol 2,5m

−1

10

10

−3

Tramway B − 30km/h − Rail10

Tramway B − 20km/h − Sol 2,5m
−1

−2

10

−3

10

MesureCalcul20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)

−1
−2
−3
−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le solde 70 et 140 Hz. L’effort calculé pour cette rame est peut-être mal considéré. Il est
aussi possible qu’une combinaison des contributions des essieux existe dans laréalité. En effet, aucune analyse de corrélation n’a été effectuée pour la rame B
entre les essieux situés sur deux essieux différents d’un même bogie. Malgré cesdifférences, les réponses calculées restent correctes. La contribution du modesymétrique est prédominante, comme pour la rame A sur ce même site.
Un autre point possible de comparaison peut être fait à l’aide des atténuations
voie/sol (cf. Figure 90). Le fait que l’atténuation au passage ne correspond pas àl’atténuation au marteau se retrouve donc en partie par le calcul (en partie seulement en raison du problème déjà évoqué de la sous-estimation des niveaux audelà de 100 Hz pour la rame A). L’explication qui peut être donnée à cette situation
est la suivante. Dans le cas d’une excitation ponctuelle unitaire, l’atténuation desondes dans le plan vertical contenant l’excitation et perpendiculaire à l’axe de lavoie correspond aux mesures effectuées au marteau. Lorsque l’excitation devient
multi-source, et que les sources ne sont plus dans le plan précédent contenant lepoint de mesure, l’atténuation des ondes est modifiée. Chaque source vibratoire
sur le rail contribue à la réponse du sol de façon différente, notamment au regard
Figure 90 : comparaison des atténuations voie/sol (DSP) mesurées
et calculées à 2,5 m au passage sur le site de Ferrière
ième

atténuation (dB)

Mesures au passage (réduit au 3
10

0

−10

−10

−20

−20

−30

−30

−40

−40

−50

−50

−60

−60
20

40

60

80

100

120

140

160

Mesures au passage (complet) rame B

10

−70

0

0
−10

−20

−20

−30

−30

−40

−40

−50

−50

−60

−60
20

40

60

80 100 120
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279

140

20 km/h
30 km/h
40 km/h
50 km/hMarteau

20

160

−70

40

60

80

100

120

140

160

140

160

Calculs au passage rame B

10

−10

−70

Calculs au passage rame A

10

0

−70

atténuation (dB)bogie) rame A

20

40

60

80 100 120
fréquence (Hz)125

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

de la distance parcourue par chaque contribution. De plus, la référence sur lerail ne tient pas compte directement de l’excitation multi-source, puisqu’elle n’est
considérée qu’en un seul point. Il apparaît à ce stade qu’une étude de l’atténuation des ondes dans le sol depuis la voie (lors du passage d’une rame) ne peut se
limiter à des modèles à deux dimensions. En outre, pour la validation d’un modèleà trois dimensions, il est bien sûr nécessaire d’effectuer des mesures de réponses
voie/sol au droit du point d’impact, mais il peut être aussi intéressant d’effectuer
des mesures parallèlement à la voie pour les essais au marteau.
3.5.3. Résultats pour la pose sur dalle flottante
Pour le cas de pose sur dalle flottante la Figure 91 et la Figure 92 présentent
les résultats pour les réponses vibratoires du rail, du sol à 2,5 m du rail extérieuret à 5 m. Le modèle numérique utilisant les deux dalles flottantes en vibrations
est exploité pour ces calculs. Les simulations présentées sont effectuées à l’aide
des accélérations mesurées pour l’obtention des efforts symétrique et antisymétrique. Par ailleurs, les contributions de ces deux modes sont aussi présentées,mais à l’aide d’un calcul utilisant les rugosités combinées. Pour les deux rames,
les approches, à l’aide des accélérations mesurées ou des rugosités combinées
pour l’obtention des efforts, donnent des niveaux vibratoires similaires. Les résulFigure 91 : comparaison des vibrations voie/sol mesurées et calculées
au passage de la rame A sur le site de Libération
Tramway A − 20km/h − Sol 2,5m
−1

10

−3

10

−4

10

10

−3

10

−4

10

10
10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

10
10

−3

10

−4

10

10

−3

10

10

−4

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tramway A − 30km/h − Sol 5m

−2

10

−2

10

−1
−2
−3

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tramway A − 40km/h − Rail−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tramway A − 40km/h − Sol 2,5m
10

−2

10

−3

10

−4

10

10

−2

10

−3

10

−4

10

10
10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)Vit. vert. (mm/s)/Hz

Tramway A − 40km/h − Sol 5m

−1

−1

10

126

−4

−1

−1

10

−3

Tramway A − 30km/h − Sol 2,5m

10

−1
−2
−3

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200−420 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tramway A − 40km/h − Sol 2,5m
−1

10

Tramway A − 40km/h − Sol 5m
−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

10
10
10

MesureCalcul−2

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tramway A − 30km/h − Rail

10

10

−2

−2

10

Tramway A − 20km/h − Sol 5m
−1

10

−1

10

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway A − 20km/h − Rail20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)−2

MesureMode antisymétrique
Mode symétrique−3−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
fréquence (Hz)Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

Figure 92 : comparaison des vibrations voie/sol (DSP) mesurées
et calculées au passage de la rame B sur le site de Libération
Tramway B − 20km/h − Sol 2,5m
−1

10

−3

10

−4

10

10

−3

10

−4

10

10
10

20 40 60 80 100 120 140 160 180−420 40 60 80 100 120 140 160 180

10

−2

10

−3

10

−4

10

10

−2

10

−3

10

−4

10

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 30km/h − Sol 5m

−1

−1

10

−1
−2
−3

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 40km/h − Rail−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 40km/h − Sol 2,5m
10

−2

10

−3

10

−4

10

10

−2

10

10

−3

10

−4

10

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)Vit. vert. (mm/s)/Hz

Tramway B − 40km/h − Sol 5m

−1

−1

10

10

−3

Tramway B − 30km/h − Sol 2,5m

10

−1
−2
−3

20 40 60 80 100 120 140 160 180−420 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 40km/h − Sol 2,5m

Tramway B − 40km/h − Sol 5m

−1

10

−2

10

−3

10

−4

10

10
10
10
10

MesureCalcul−2

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tramway B − 30km/h − Rail

10

10

−2

−2

10

Tramway B − 20km/h − Sol 5m
−1

10

−1

10

0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Vit. vert. (mm/s)/Hz0.5

Tramway B − 20km/h − Rail20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)−1
−2

MesureMode antisymétrique
Mode symétrique−3−4

20 40 60 80 100 120 140 160 180
fréquence (Hz)tats sont satisfaisants, en particulier sur le rail et à 5 m. Les différences sont plus
marquées pour la rame A. On note qu’à l’inverse de la pose classique, ce sontles vibrations dues au mode de pilonnement qui sont fortement atténuées dansle sol (ce qui était déjà vu avec la fonction de transfert voie/sol). Les calculs enbas des figures, effectués à l’aide des rugosités combinées, montrent en effet quela contribution du mode symétrique existe de façon non négligeable uniquement
autour de 80 Hz. Globalement, à 5 m du rail les niveaux sont bien estimés sur lagamme de fréquences 60-160 Hz, avec des résultats moins bons pour la rame A.
Inversement, sur le rail les calculs sont meilleurs pour la rame A, et on retrouve
pour la rame B des différences identiques à celles observées pour cette mêmerame sur le site Ferrière. Globalement, la comparaison mesures/simulation sur lesite de Libération est plus satisfaisante que pour le site Ferrière.
3.5.4. Bilan concernant les niveaux estimés
Les niveaux vibratoires estimés en bandes fines présentent des écarts avec
les mesures généralement inférieurs à 10 dB. Ce niveau est à comparer avec la
précision des mesures en bandes fines, de l’ordre de ±5 dB environ. Pour simplifier l’analyse, la Figure 93 présente les écarts entre les niveaux simulés et mesurés sous la forme d’une niveau vibratoire global dans la gamme de fréquences
20–200 Hz. La comparaison est faite pour chaque vitesse de passage et pour lestrois points de mesures : sur le rail, à 2,5 m et à 5 m du rail (Libération). Il ressort

Rapport INRETS n° 279127

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

deux points essentiels de ces dernières comparaisons, qui pourraient faire l’objet
de recherches ultérieures :–– compte tenu des écarts observés, et comme cela a déjà été indiqué, lamodélisation de l’interaction essieux/voie au passage doit être améliorée(prise en compte de plusieurs essieux, corrélations entre essieux, etc.) ;–– la résonance essieu/voie est peu visible au passage sur le rail (quelle quesoit la rame), et les niveaux au passage sont souvent surestimés sur le rail :il est possible que l’effet local de raidissement de la voie, dû au chargement
du tramway induise une réponse vibratoire globale du rail plus faible que laréponse estimée ce qui constitue également un point à approfondir.

Vitesse verticale (dB, réf. 5e−8 m/s)

110

Vitesse verticale (dB, réf. 5e−8 m/s)

Figure 93 : écarts mesures/calcul sur le niveau vibratoire global
dans la bande 20-200 Hz

110

Ferrière − Rame A

100

100

90

90

80

80

70

70

60

20

30

40

50

Libération − Rame A

60

110

100

100

90

90

80

80

70

70

60

Ferrière − Rame B

110

20
30
40
50
vitesse de passage (km/h)

60

20

30

40

50

Libération − Rame B
rail calcul
rail mesure
sol calcul 2.5 m
sol mesure 2.5 m
sol calcul 5 m
sol mesure 5 m

20
30
40
50
vitesse de passage (km/h)

4. Conclusions
Conclusions tirées de la campagne expérimentale
En ce qui concerne la génération des vibrations, la campagne de mesures apermis de mettre en évidence les principaux points suivants :1. Pour les longueurs d’onde comprises entre 10 cm et 1,5 m, les niveaux derugosité des rails varient selon les sites dans un intervalle de 10 dB environ. Lesplus forts niveaux, observés sur le site de Libération (en courbe), sont proches

128

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le solde la courbe limite TSI+ caractérisant le rail de référence dans la réglementation
européenne.
2. L’analyse des vibrations mesurées sur les boîtes d’essieux d’un bogie porteur fait apparaître deux résonances dans la gamme 10-200 Hz. La première correspond à un mode symétrique, la deuxième est celle d’un mode antisymétrique.
Les vibrations des roues appartenant à des essieux différents sont très faiblement
corrélées.
3. Les niveaux de vibrations mesurés sur les deux types de rame sont globalement comparables, mais les fréquences de résonance sont différentes(63/125 Hz pour la rame de type A contre 80-100/125 Hz pour la rame de typeB). Pour la rame de type B, la résonance du mode antisymétrique est de plus très
peu marquée.
4. Les niveaux de vibrations mesurés varient avec le site dans un intervalle de10 dB environ. C’est sur le site de Libération, qui présente les plus forts niveauxde rugosité, que l’on observe les niveaux de vibrations les plus élevés.
5. L’effet de la vitesse sur les vibrations mesurées n’est pas monotone et est
donc difficile à évaluer. Les écarts peuvent atteindre 7 à 8 dB dans certains tiersd’octaves pour des vitesses comprises entre 20 et 50 km/h.
En ce qui concerne la propagation au niveau de la voie et du sol, l’analyse desmesures a permis de tirer les principales conclusions suivantes :6. Le type de rame a une influence importante sur les vibrations mesurées surle rail et dans le sol : on retrouve les gammes de fréquences prépondérantes relevées sur les essieux pour les deux rames mais les niveaux vibratoires générés
par la rame de type A sont de façon générale plus élevés que ceux induits par larame de type B (5 dB en moyenne).
7. La vitesse de la rame ne peut pas être considérée comme un paramètre
essentiel. Des écarts sont constatés, surtout pour la rame A, mais ils sont généralement de l’ordre de grandeur de la variation des mesures (2 à 3 dB) pour desconditions expérimentales identiques.
8. L’analyse de l’effet de site sur les vibrations du rail confirme les conclusions
obtenues à partir des mesures sur les essieux (niveaux plus importants à Libération) et cet effet semble lié à l’état de surface des rails.
9. L’atténuation des vibrations dans le sol par rapport au rail dépend principalement du site (type de pose de voie et type de sol) mais varie peu avec le type derame et la vitesse. La variation des niveaux dans le sol avec le type de rame et lavitesse est donc surtout liée à des différences de vibrations au niveau du rail.
10. L’utilisation d’une pose sur dalle flottante joue effectivement un rôle deréduction du niveau des vibrations transmises au sol, avec une efficacité conforme
en moyenne aux préconisations annoncées par le constructeur et relativement
indépendante du type de la rame et de la vitesse de passage (voir point précédent). En revanche, aucune conclusion n’a pu être tirée concernant la pose sursemelle souple, compte-tenu des incohérences apparues lors des mesures.

Rapport INRETS n° 279

129

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

11. L’atténuation des vibrations dans le sol avec la distance n’a pas pu êtrecaractérisée au passage des rames (capteurs trop près de la voie). Toutefois,
pour des impacts au marteau, des différences notables ont été mises en évidence
entre les différents sols.
Conclusions tirées de la phase de modélisation
En ce qui concerne la génération des vibrations, la phase de modélisation apermis de mettre en évidence les principaux points suivants :1. L’excitation dynamique due aux irrégularités de surface des roues et desrails (rugosité combinée) est prépondérante. La variation des efforts au contact
roue/rail avec la vitesse est principalement liée à la variation de ces irrégularités
avec la longueur d’onde (variation non monotone en raison des pics de rugosité des roues et de stabilisation des courbes de rugosité aux petites longueursd’onde).
2. Dans la première moitié de la bande de fréquence (10-100 Hz environ),les efforts au contact roue/rail sont symétriques et résultent de la résonance desmasses non suspendues sur la raideur dynamique de la voie (pilonnement del’essieu), ces deux paramètres contrôlant la fréquence et l’amplitude de la résonance. Les efforts sont par ailleurs proportionnels à la masse de l’essieu.
3. Dans la deuxième moitié de la bande de fréquence (100-200 Hz environ),les efforts au contact roue/rail présentent une composante antisymétrique (roulis
de l’essieu). Des résonances de modes élastiques d’essieu peuvent également
apparaître.
4. L’effet du type de rame sur les efforts s’explique donc en grande partie enconsidérant la masse et l’inertie des essieux (en particulier une masse presquedeux fois supérieure pour la rame de type A). Notons au passage que les niveauxd’efforts estimés pour la rame de type A sont, par conséquent, environ 6 dB plusélevés que ceux estimés pour la rame de type B.
5. L’effet du site sur les efforts au contact roue/rail s’explique plutôt en considérant les niveaux de rugosité des rails, les raideurs dynamiques étant sensiblement équivalentes.
Les principales conclusions tirées de la phase de modélisation de la propagation des vibrations dans la voie et le sol sont les suivantes :6. Les modèles linéaires semi-analytiques de sol multicouches et de voie
développés donnent des résultats corrects pour l’évaluation des réponses à desexcitations ponctuelles (mobilités) sous réserve d’un recalage fin des paramètres
mécaniques20.
7. Pour la voie, un modèle symétrique est suffisant dans le cas de la pose
classique. Dans le cas de la pose sur dalle flottante, un modèle non symétriqueavec torsion des dalles est nécessaire pour bien représenter la réponse à une

20 Recalage qui peut s’avérer difficile voire impossible dans une phase de conception par exemple.

130

Rapport INRETS n° 279

Vibrations dans le sol

excitation sur un seul rail (la réponse du sol est en effet fortement atténuée sil’excitation est symétrique sur les deux rails).
8. À l’aide de ces modèles, deux phénomènes ont été mis en évidence. D’unepart l’atténuation voie/sol est différente selon qu’on la considère dans un plan
perpendiculaire à la voie ou non. D’autre part, le sol a un effet important sur cetteatténuation et donc sur l’efficacité d’une pose isolante sur dalle flottante.
9. Les simulations au passage donnent des résultats corrects en ce qui
concerne les niveaux vibratoires sur les rails, validant le modèle de génération
discuté ci-dessus. Toutefois, des écarts sont observés (résonance voie/essieu
peu marquée, essieu rame B moins bien représenté) qui sont à étudier à l’aide demodèles d’interaction voie/véhicule au passage plus évolués.
10. En ce qui concerne l’atténuation des vibrations dans le sol au passage
par rapport aux rails, les simulations donnent des résultats acceptables pourle site sur dalle flottante. Dans le cas de la pose classique, des différences
apparaissent avec les mesures, au–delà de 100 Hz environ. Cette différence,visible pour les deux types de rames, est difficile à expliquer et ce point est à
approfondir.
11. Les écarts entre les niveaux estimés et mesurés peuvent paraître importants mais doivent être mis en parallèle avec d’autres travaux de même nature,qui donnent des écarts dont l’ordre de grandeur est similaire (pour des environnements généralement plus homogènes – trains sur voies ferrées par exemple).
Les résultats sont donc globalement satisfaisants compte tenu des incertitudes
concernant les données d’entrée (type de sol, hétérogénéité du sol, données précises pour la voie, état de surface des roues).

Conclusions pratiques
D’un point de vue pratique, les vibrations générées au niveau des rails au passage d’une rame de tramway sont assez différents d’une configuration à l’autre.
Ils varient surtout en fonction du type de rame et de l’état de surface des rails etdans une moindre mesure, de la vitesse de la rame et du type de pose de voie. La
réduction des vibrations générées au passage de la rame peut donc être envisagée en amont de l’atténuation par la plate-forme :–– dès la conception des rames, la masse, l’inertie et le type d’essieux sont desparamètres sur lesquels il est possible d’agir pour limiter les efforts dynamiques au contact roue/rail ;–– en ce qui concerne la voie, la raideur dynamique (et en particulier l’amortissement) peut éventuellement être ajusté pour contrôler la résonance voie/
essieu ;–– au niveau de l’entretien, la maîtrise des irrégularités de surface des roues etdes rails est un moyen sûr de réduire les vibrations.
L’atténuation des vibrations entre les rails et le sol dépend, quant à elle, surtout
du type de pose de voie mais aussi du sol. La réduction des vibrations générées

Rapport INRETS n° 279131Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

au passage de la rame peut donc être envisagée au niveau de la plate-forme, en
utilisant des modèles du type de ceux présentés ici et en veillant à :–– bien considérer l’atténuation au passage de la rame, qui est différente de l’atténuation correspondant à une excitation ponctuelle (mesurée au marteaud’impact par exemple), c’est-à-dire utiliser un modèle en trois dimensions ;–– prendre en compte les caractéristiques du (sous-)sol pour déterminer l’efficacité d’une pose isolante ;–– vérifier l’effet du type de pose de voie sur les niveaux générés au niveau
des rails.
En ce qui concerne l’atténuation des vibrations dans le sol avec la distance, il
est clair qu’elle dépend fortement du type de sol et en particulier des phénomènesd’amortissement. Ainsi les règles simplifiées usuelles du type « –1 dB/m » ne sont
pas très fiables (elles ne prennent souvent en compte que l’atténuation géométrique) et imposent une forte surestimation des niveaux vibratoires. Pour comparaison, dans les cas étudiés ici on peut estimer l’atténuation à 8-10 dB/m jusqu’à
2 m de la voie puis autour de 5 dB/m ensuite mais ceci reste très approximatif et
ne constitue absolument pas une règle.

Perspectives
Pour aller plus loin, deux pistes de travail peuvent être envisagées. D’un pointde vue expérimental d’abord, il serait intéressant de caractériser la réponse vibratoire du sol à de plus grandes distances de la voie (au marteau d’impact et au
passage) et pas seulement dans le plan contenant l’excitation mais également sur
une ligne parallèle à la voie. Ceci permettrait notamment d’approfondir la question
de la sous-estimation des niveaux vibratoires à partir de 100 Hz lors des simulations au passage.
La deuxième perspective, déjà discutée plus haut, concerne l’amélioration dumodèle d’interaction entre la voie et le véhicule (prise en compte de plusieurs
essieux, corrélations entre essieux, modèles multi-corps pour le véhicule, etc.).
L’effet de la charge due aux essieux sur les caractéristiques mécaniques de la voie(différences chargé/non chargé) pourrait également être étudié de plus près.

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Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception dubruit du tramway

1. Contexte et problématique
La connaissance fine des situations à l’origine des réactions négatives desriverains de ligne de tramway (gêne en général, perturbation de la communication
et du sommeil, plaintes...) est encore insuffisante et de ce fait peu valorisée dansles cahiers des charges des projets de ligne de tramway, mais aussi dans l’élaboration des réglementations relatives au bruit ferroviaire [49].
Peu de travaux scientifiques [50] ont en effet été menés jusqu’à présent surcette question spécifique du bruit de tramway. On notera cependant ceux deRylander en 1976 à Göteborg [51], Miedema en 1983 à Rotterdam, La Haye et
Amsterdam [52], Alim à Alexandrie en 1992 [53]. Tous utilisent une méthodologie
d’enquête associée à des mesures acoustiques. Les travaux de Vogt (1996) [54]portent sur l’évaluation psychoacoustique de différentes technologies de tramway
et ont été réalisés en laboratoire.
Deux articles traitant spécifiquement de la gêne due au bruit du tramway sontparticulièrement en relation avec l’objectif des travaux menés dans le cadre decette recherche : celui de R. Rylander et al de 1977 et celui de H.M. Miedema de
1988.

1.1. Gêne due au bruit de tramway et au bruit routier en milieu urbain
Les travaux menés par R. Rylander, M. Björkman et U. Ahrlin avaient pourobjectif d’étudier la gêne due au bruit du tramway et de la comparer à la gêne due
aux véhicules automobiles dans le cadre du trafic urbain.
Cette étude a été réalisée à Göteborg (Suède). Six sites ont été sélectionnés
dans des rues où circulait le tramway et présentant différentes densités de trafic
automobile. L’échantillon est constitué de personnes âgées de 18 à 75 ans occupant leur logement depuis plus d’un an, et ayant au moins une fenêtre de leurdomicile donnant sur la rue sélectionnée.
464 personnes ont été interrogées sur l’ensemble des sites retenus. Elles ont
répondu à un questionnaire abordant : les activités perturbées par le bruit, la gênedue au bruit du tramway et au bruit de la circulation automobile. Le bruit dansles différents sites a été enregistré puis grâce au comptage des véhicules, lesniveaux moyens (LAeq) et les niveaux maximums en dB(A) du bruit en général, dutramway et des véhicules (camions pour les niveaux maximums) ont été calculéspour chaque personne enquêtée.

Rapport INRETS n° 279

133

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les résultats montrent que dans les réponses au questionnaire, la gêne due
au bruit du tramway se distingue de celle due au bruit du trafic par le type d’activités perturbées. Ainsi, « écouter la radio/TV » est une activité plutôt perturbée parle bruit du tramway (25 % des personnes interrogées, soit le pourcentage le plusélevé parmi les activités perturbées par le bruit du tramway) tandis que « se reposer, se relaxer » est plutôt une activité sensible au bruit du trafic (citée par 11 %des personnes interrogées, soit le pourcentage le plus élevé parmi les activités
perturbées par le bruit du trafic).
Les auteurs ne sont pas parvenus à établir une relation « dose-réponse » bien
tranchée pour le bruit du tramway ; en d’autres termes, une relation entre une« dose de bruit » définie comme la valeur du LAeq tramway, et la gêne expriméepar les riverains, caractérisée par le pourcentage de personnes « très gênées »,n’a pas pu être clairement établie.
Les auteurs ont alors recherché une relation entre la gêne due au bruit dutramway et celle due au bruit des véhicules routiers, et respectivement le nombrede tramway et le nombre de camions sur les sites exposés à un niveau sonore
maximum d’environ 80 dB(A). Les résultats ont montré que :–– La relation « dose-réponse » pour le bruit des véhicules automobiles est
relativement bonne : une augmentation du nombre de camions entraîne une
augmentation du nombre de personnes « très gênées ».
–– En revanche, en fonction des sites, les relations « dose-réponse » pour lebruit du tramway et pour le bruit des véhicules routiers se distinguent :•• sur 3 sites caractérisés par des trafics mixtes où la vitesse du tramway est
basse, avec une augmentation comparable du nombre de camions et dunombre de tramway, la gêne due au bruit routier augmente plus vite quela gêne due au bruit du tramway.
•• Sur les 3 autres sites, caractérisés par une vitesse plus élevée des tramways et une différence importante entre le bruit de fond et les niveauxmaximum en dB(A) du tramway, la pente de la courbe dose-réponse tramway, à l’inverse, augmente plus vite que celle du trafic routier.
En conclusion, les auteurs n’ont pas pu mettre en évidence une relation nette
entre la gêne due au bruit du tramway et les valeurs du LAeq tramway. Ils estiment
que la différence entre le type d’activités perturbées par le bruit du tramway etcelles perturbées par le bruit du trafic routier est une indication sur l’impossibilitéde synthétiser, par un même indice, l’exposition à des sources de bruit différentes. L’analyse des données recueillies n’a pas permis d’expliquer la différence
dans les niveaux de gêne engendrée par le bruit du trafic et du tramway à desniveaux équivalents en dB(A) et avec le même nombre de véhicules/jour. L’hypothèse serait qu’en milieu urbain, où plusieurs sources de bruit co-existent, lesniveaux sonores ne suffisent pas à expliquer la variabilité de la gêne exprimée.
Les auteurs proposent comme piste de recherche de s’orienter vers des analyses
fréquentielles du bruit auquel les riverains sont exposés.

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Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

1.2. Relation « dose-réponse » pour l’exposition au bruit du tramway
H.M. Miedema et R. van den Berg ont réalisé une enquête par questionnaire
associée à une campagne de mesures, en 1983 à Rotterdam, La Haye, et Amsterdam. L’objectif de cette recherche est d’établir une relation dose-réponse pourle bruit du tramway. Les sites d’enquête sont caractérisés par un environnement
sonore auquel contribuent principalement le bruit du trafic routier et le bruit dutramway. 5 types de situation d’exploitation du tramway sont représentés : encourbe, à l’arrêt, à une intersection, en ligne droite où le tramway est séparé desautres trafics, aux voies d’arrivée ou de départ du dépôt. 69 mesures de bruit ont
été réalisées sur les 29 sites retenus. Des indices de bruit ont ensuite été calculéspour chacune des 685 personnes interrogées.
Les résultats de l’enquête montrent que :–– 11 % des personnes interrogées citent le bruit du tramway comme principale caractéristique environnementale désagréable de leur quartier ;–– sur 391 personnes qui se déclarent gênées par du bruit extérieur à leurlogement, 44 % citent comme première ou unique source, le tramway ;–– pour une même valeur de LAeq (24 heures), le pourcentage de personnes« très gênées » par le bruit du tramway est plus important dans les sites en
courbes et dans les intersections que dans les sections droites. Cette différence est expliquée par la présence de bruits particuliers comme les bruits
de crissement, d’impact et probablement de sonnettes.
L’analyse des données permet de conclure que la gêne totale due au bruit
extérieur, toutes sources confondues, ne dépend pas uniquement du bruit routiermais qu’il existe bien une contribution du bruit du tramway. Pour 76 % des personnes interrogées, la gêne due au bruit du tramway est supérieure ou équivalenteà la gêne due au bruit du trafic routier. De plus, il apparaît que si la gêne due au
bruit du tramway est supérieure ou égale à la gêne due au trafic routier, la gênetotale diminue si la gêne due au tramway diminue (la gêne due au trafic routier nechangeant pas).
Pour les auteurs, le niveau de bruit est un déterminant du niveau de gêne,mais les différences observées en fonction des configurations de sites tendentà montrer une contribution importante des bruits spécifiques comme les crissements par exemple. Ce résultat confirme les conclusions de R. Rylander sur l’intérêt d’une analyse fréquentielle pour examiner la composition du bruit perçu parles riverains.
Ils ont également observé que le pourcentage de gens « très gênés » était plusélevé dans les sites autour des dépôts, où le nombre de passages de tramways
pendant la nuit est plus important que sur les autres sites. Sur ces sites, un plus
grand nombre de personnes se déclarent gênées au moment de l’endormissement ou pendant leur sommeil. Ils en ont donc déduit que la gêne ressentie pendant la période d’endormissement ou nocturne a une incidence sur l’expression
de la gêne sur 24 heures.

Rapport INRETS n° 279

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Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Ils concluent que les descripteurs principaux de la gêne due au bruit du tramway sont : le LAeq (24heures), la présence de bruits spécifiques comme les crissements et bruits d’impact et le LAeq (23h-7h).

1.3. Principaux enseignements de la revue de littérature
Ces deux recherches n’ont pas explicité totalement la gêne due au bruit dutramway en milieu urbain. Ainsi R. Rylander et H.M. Miedema ne sont pas parvenus à établir une relation claire entre le pourcentage de gens gênés et un indice
acoustique, le LAeq (24heures), qui représente une moyenne énergétique du bruitdû au tramway sur une période de 24 heures. Ils ont cependant montré que la présence d’événements sonores particuliers comme des bruits de crissement dansles virages peuvent être une variable explicative de la variation du niveau de gênepour un niveau global équivalent. Il semblerait que pour expliquer la variabilité dela gêne due au bruit du tramway, la gêne instantanée, en d’autres termes celleressentie au passage du tramway, et la gêne de long terme due à la circulation
des tramways doivent être considérées.
Les auteurs ont clairement établi que la présence simultanée de plusieurs
sources de bruit, en règle générale, le tramway et la circulation automobile,complexifie l’établissement d’une relation dose-réponse. Rylander conclut qu’il
n’existe pas de relation entre le niveau de gêne dû au tramway et celle due au
trafic. Il montre, dans son étude, qu’en fonction de ce que l’on pourrait nommer
le bruit de fond, en d’autres termes le bruit de la circulation routière, la pente dela relation dose-réponse est plus forte lorsque le bruit du tramway est dominant.
Cela nous amène à poser l’hypothèse d’un descripteur acoustique de la gêne due
au bruit du tramway qui tienne compte à la fois des niveaux du bruit du tramway
mais aussi de celui du bruit de fond et de ses fluctuations au cours de la journée
en fonction de la densité du trafic.
À la lumière des conclusions obtenues par ces auteurs, cette recherche s’efforce d’appréhender non seulement le bruit du tramway et la gêne occasionnéemais aussi le contexte sonore dans lequel il se situe. Il s’agit donc également dedétailler un peu plus que ce qu’ont fait Miedema et Rylander dans leurs recherches respectives, les caractéristiques du bruit de fond.
Par ailleurs, cette recherche intègre aussi des variables non acoustiques pouraborder la gêne due au bruit du tramway. Les personnes interrogées sont riveraines de la ligne du tramway mais également, pour une partie d’entre elles, usagers.
Il paraît donc important d’explorer comment cette dualité peut avoir une incidence
sur la variabilité de la gêne exprimée. D’autres éléments comme l’intégration du
tramway dans le quartier et les changements que la ligne a pu impliquer en termes, par exemple, d’aménagements sont également pris en compte.

2. Méthodologie : enquête par questionnaire
Le choix méthodologique d’une enquête par questionnaire s’impose dès lorsqu’il s’agit de recueillir l’avis d’un échantillon important d’individus. En revanche,elle nécessite la définition rigoureuse d’un ensemble d’éléments qui garantiront

136

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

la pertinence et la fiabilité du recueil de données. Il s’agit notamment du lieu où
les personnes seront interrogées mais aussi de la constitution de l’échantillon
lui-même.
L’élaboration d’un questionnaire d’enquête nécessite préalablement la réalisation puis l’analyse d’entretiens exploratoires conduits in situ. En effet, les items
proposés dans le questionnaire doivent couvrir toute la diversité existante desperceptions, des sentiments, des attitudes et des comportements propres à lasituation étudiée. L’objectif est que chaque personne enquêtée puisse exprimer
son opinion, relater son expérience par le biais des items proposés dans le questionnaire d’enquête.

2.1. L’élaboration du questionnaire
2.1.1. La réalisation des entretiens exploratoires
La méthode de l’entretien semi-directif a été choisie, pour cette phase exploratoire. En effet, elle incite à la construction d’un discours sur un thème donné sans
imposer pour autant un cadre de référence. Elle permet d’obtenir des informations
qualitatives mais ordonnées sur un certain nombre de thèmes. Elle utilise une
grille et propose les thèmes à aborder, tout en respectant l’ordre du discours dela personne interrogée.
Les entretiens exploratoires préalables à la rédaction du questionnaire permettent non seulement d’explorer la multiplicité des situations, mais aussi de relever le vocabulaire et les expressions utilisés par la population enquêtée.
L’objectif de ces entretiens était d’identifier les principales dimensions à prendre
en compte lors de l’élaboration du questionnaire de l’enquête. En conséquence,la grille d’entretien utilisée dans cette phase aborde quatre thèmes principaux :–– le quartier : ancienneté, critères de choix, satisfaction, avantages/inconvénients, place du tramway dans le quartier ;–– le bruit du tramway : description, différences de perception en fonction dumoment de la journée, de la météo, réactions comportementales, évaluation de la gêne ;–– les autres bruits entendus au domicile : nature, moments, fréquence,
effets sur les comportements, gêne ressentie, comparaison des sources debruits ;–– les améliorations souhaitées : changements imaginés en réponse à desnuisances éventuelles causées par la ligne de tramway.
Trente-huit entretiens ont été réalisés, en face à face, au domicile des riverains
des 3 lignes de tramway de Nantes.
Les entretiens ont été réalisés le long des trois lignes de tramway existantes àNantes : treize sur la ligne n° 1, dix sur la ligne n° 2 et quinze sur la ligne n° 3. Unecontrainte concernant le choix des sites de ces entretiens exploratoires portait surla nécessité que les différentes configurations d’exploitation du tramway soient
représentées. Ainsi, trois entretiens ont été réalisés dans des logements situés

Rapport INRETS n° 279

137

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

dans une courbe, et cinq à proximité d’une station. Les trente autres personnes
résidaient sur des sites en ligne droite, y compris au niveau d’une station. Les
trois principaux types de revêtements existants (pavés, goudron, gazon) figurentégalement sur les sites.
La diversité des distances à la voie a également été observée. La distanceentre les bâtiments et la voie de tramway varie de moins de 10 mètres à environ
30 mètres. Les entretiens ont eu lieu en centre-ville, et dans des zones résidentielles et populaires. 22 personnes résident en immeuble et 16 en maison ou
pavillon.
Tous les entretiens ont été enregistrés, après accord des personnes, puis
retranscrits. La durée moyenne des entretiens est de 20 minutes. L’objectif n’est
pas, à ce stade, d’être représentatif des riverains des lignes de tramway à Nantes,
mais de couvrir la plus grande diversité possible des situations d’exploitation du
tramway et des individus. La méthode employée pour la sélection des personnes
interrogées a été celle du « porte à porte ».
2.1.2. L’analyse de contenu des entretiens
L’analyse de contenu peut être définie comme un examen objectif, exhaustifd’un discours en vue d’en dégager un contenu significatif. Plus spécifiquement,
une analyse thématique permet une description rigoureuse des entretiens suivant
un cadre de référence ou une grille d’analyse. Dans le cadre de l’élaboration duquestionnaire, l’objectif est d’extraire des discours recueillis, matière à écrire lesitems, mais aussi de valider les thèmes généraux à aborder. Une fois retranscrits, les entretiens ont été analysés en fonction des thèmes fixés dans la grilled’entretien.
Vingt-cinq femmes et treize hommes âgés de dix-neuf à soixante-dix-huit ans
ont été interviewés. La moyenne d’âge est de 44 ans. La répartition par classed’âges est la suivante : 3 hommes et 3 femmes ont moins de 25 ans, 8 hommes et
7 femmes sont âgés de 25 à 45 ans, 2 hommes et 7 femmes de 45 à 60 ans et 8
femmes sont âgées de plus de 60 ans. Les « actifs » constituent près de la moitié
de l’échantillon, ce qui est proche du pourcentage qui est généralement visé dansles échantillons constitués par quotas.
Le logement et le quartier
Tous les entretiens ont débuté par une description générale du cadre de vie,
les avantages et inconvénients du quartier, les critères de choix du lieu de résidence. Les nuisances sonores ne sont pas annoncées comme étant le thèmede l’entretien. Une introduction de l’entretien par une description du cadre de vie
permet d’observer si le tramway est décrit spontanément comme un élément duquartier, et s’il apparaît comme un avantage ou un inconvénient.
Le premier avantage du quartier de résidence pour 15 personnes est le faitd’avoir des commerces ainsi qu’une station de tramway à proximité. Viennent
ensuite, pour 10 personnes, la proximité du centre ville ou le fait de résider encentre-ville et 5 personnes mettent en avant le calme de leur quartier.

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Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Toutes les personnes interrogées citent des avantages à leur quartier. 17
ne lui trouvent aucun inconvénient et sont donc globalement satisfaites de leurcadre de vie. En revanche, 12 personnes, soit près d’une sur trois, incriminent
spontanément le bruit en général « rue bruyante » et certaines plus particulièrement celui de la circulation automobile ou du tramway lorsqu’elles parlent deleur quartier de manière générale. Par ailleurs, des problèmes de « mauvaise
ambiance » ou « mauvaise fréquentation » dans le quartier sont évoqués par
quelques personnes.
12 personnes occupaient leur logement avant la mise en place de la ligne detramway. Elles ont donc été interrogées sur les changements occasionnés dansleur quartier par l’implantation de la ligne de tramway en faisant abstraction de lapériode de travaux :–– Pour 4 personnes, le bilan avant/après est relativisé par le fait d’être usager
du tramway. Les avantages vécus en tant qu’usager modèrent les inconvénients ressentis en tant que riverain : « ça dessert bien le quartier, mais bonle seul inconvénient c’est le bruit ».
–– 2 personnes n’ont rien à dire sur les situations avant /après le tramway ;–– 4 personnes n’évoquent que des aspects positifs à l’installation du tramway
dans leur rue. Il peut s’agir :•• d’une impression générale : « depuis qu’ils ont fait le tramway je trouve
que l’on est plus tranquille »,•• d’une approbation de l’intégration de la ligne de tramway dans la rue
d’un point de vue esthétique « le gazon a embelli la rue », ou de laredistribution de l’espace entre les différents modes « il y a moins decirculation » et de ses répercussions sur l’environnement « il y a moinsde pollution » ;–– 2 personnes ne soulignent que les aspects négatifs « ça a amené du bruit »,« j’ai l’impression que la circulation est plus dense ».
Description du bruit du tramway
Il est très difficile de faire décrire un bruit. La description du bruit du tramway,
tel qu’il est perçu au domicile, se limite très souvent à celle du contact roues/rails :« le bruit du tramway sur les rails », « un bruit de fer contre fer », « comme un
bruit de ferraille ».
Il était donc demandé aux personnes interviewées d’imaginer comment ellesprésenteraient le bruit perçu au passage du tramway à quelqu’un qui ne l’aurait
jamais entendu. Les interviewés ont alors utilisé différents types de mots ou d’expressions pour essayer de décrire plus précisément le bruit du tramway :Des qualificatifs :–– « roulement » 6 citations ;–– « des vibrations » 5 citations ;–– « sifflement » 3 citations ;Rapport INRETS n° 279

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Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception–– « grincement » 3 citations ;–– « grondement », « crissement », « vrombissement » sont également destermes utilisés de manière plus contextuelle. Ils sont liés à des configurations de sites en virage et en pente.
Des adjectifs :–– « sourd » 9 citations ;–– « grave » 5 citations et à l’inverse « aigu » 3 citations ;–– « court » 3 citations ;–– « fort » 2 citations et « faible » 4 citations.
La comparaison avec d’autres sources de bruit a également été utilisée par lespersonnes interrogées pour rendre compte du type de bruit et de son intensité :–– « c’est pas plus bruyant qu’une voiture qui passe dans la rue » ;–– « un passage de train » ;–– « comme un avion qui passe rapidement, un gros bruit » ;–– « un camion qui passe » ;–– « ça fait le bruit d’une tondeuse » ;–– « on croyait que c’était un orage, le tram qui arrive ».
À travers ces comparaisons, apparaissent des différences importantes de perception de l’intensité du bruit du tramway. Les mesures acoustiques effectuées
sur les sites d’enquêtes permettront d’objectiver des écarts de niveaux de bruit.
Peu de personnes sont capables de donner une origine précise au bruit émispar le tramway. Celles qui le font sont en général riveraines d’une station de tramway, et citent des opérations propres à l’arrêt plutôt que des sources de bruit :–– « j’entend les portes s’ouvrir et se fermer » ;–– « on entend quand il sonne au départ et à l’arrivée » ;–– « le claquement du marche pied sur le trottoir » ;–– « la tension qui passe dans les batteries ».
Le bruit n’est pas toujours perçu de la même façon, et les causes de variations
peuvent être dues :–– au sens de circulation du tramway : 10 riverains le reconnaissent au bruit
qu’ils entendent « au son avant de le voir, j’arrive à dire s’il monte ou s’il
descend » ;–– aux jours de la semaine : 5 personnes parlent du nombre de passages
moins important le week-end « samedi et dimanche il y en a moins » ;–– aux moments de la journée : 4 personnes l’entendent plus la nuit « quand
tout est calme », 4 personnes font référence au matin et à la soirée soit
« parce que la fréquence du tramway est importante », soit parce que « tout
est calme » à l’intérieur du logement ;140

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway–– au type de tramway : 5 personnes pensent que les tramways « nouvelle
génération » sont moins bruyants que les « anciens », et 3 personnes
au contraire pensent que les tramways « nouvelle génération » sont plus
bruyants. Les autres personnes n’ont pas parlé de cette cause de variationde perception du bruit ;–– aux conditions météorologiques : 2 personnes entendent moins de bruitlorsqu’il pleut et deux autres évoquent les « crépitements des petites étincelles quand il pleut » ;–– aux croisements de 2 rames : une personne évoque le bruit plus important
lorsque deux tramways se croisent.
Le questionnaire intègre dans les items l’ensemble de ces éléments que cesoit les différents moments de la journée, les conditions d’exploitations du tramway et météorologiques.
La gêne due au bruit du tramway
28 personnes sur les 33 interviewées ont attribué une note entre 1 et 10 àla gêne due au bruit du tramway. La note minimum attribuée est de 1 et la notemaximum est égale à 9, la moyenne étant de 4,30. 17 notes sont inférieures à5, et 11 notes sont supérieures ou égales à 5. La médiane de la distribution desnotes est égale à 4.
L’évocation des activités perturbées par le bruit du tramway se fait toujours
lorsque les fenêtres sont ouvertes ou lorsque les individus sont dans leur jardin :–– 6 personnes disent ne pas pouvoir suivre une conversation téléphonique« dès que c’est ouvert, le tram c’est une catastrophe quand on est au
téléphone » ;–– 7 personnes ne peuvent pas entendre la télévision et sont donc contraintes
de « mettre la télé un peu plus fort » ou de « fermer la fenêtre » ;–– 5 personnes, lorsqu’elles sont dans leur jardin, ont leurs conversations perturbées lors du passage du tramway : « si le tramway passe on arrête deparler » ;–– 4 personnes « ferme la fenêtre tout le temps », ne peuvent « pas ouvrir lesfenêtres l’été », ne peuvent « pas dormir la fenêtre ouverte » à cause dubruit du tramway ;22 personnes se disent habituées au bruit du tramway ; « quand je suis arrivéeça me dérangeait, après on s’habitue », « je n’y fais plus attention maintenant,c’est dans l’environnement », « on s’habitue comme on peut rien faire de toutefaçon ».
Pour expliquer ce processus d’habituation, l’importance du bruit ou le tempsd’occupation du logement ne sont pas les seuls arguments cités :–– 10 individus expliquent leur habituation au bruit du tramway par l’usage
qu’ils ont du tramway et ses avantages en tant qu’usager : « le tram est
indispensable parce qu’on s’en sert, donc on accepte la gêne », « ça fait un

Rapport INRETS n° 279

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Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

peu de bruit mais ça m’emmène où je veux, donc je ne peux pas me focaliser que sur le bruit » ;–– 2 personnes évoquent le bruit incontournable en milieu urbain « dès lorsque l’on habite en ville » ;–– 2 personnes relativisent le bruit du tramway par la diminution d’une autre
nuisance « il y a moins de pollution ».
Le tramway engendre cependant d’autres nuisances que le bruit :–– 5 personnes évoquent le « vis-à-vis » avec la ligne de tramway « les voyageurs regardent », « tout le monde voit ce qu’il y a dans le jardin et dans lamaison » ;–– 4 personnes ressentent des vibrations par le sol : « des vibrations énormes
dans la maison, je les ressens physiquement » ;–– les problèmes d’insécurité, et en particulier de cambriolage, sont cités deux
fois « ils viennent par la ligne de tramway ».
Les revendications concernant des améliorations par rapport aux nuisancesliées à la proximité de la ligne de tramway sont rares. 3 personnes revendiquent« une réduction du bruit » de manière générale et une du bruit de « crissement
dans le virage » plus particulièrement.
Autres bruits perçus au domicile des riverains
D’autres sources de bruits extérieures au logement sont entendues. Il s’agit
principalement du bruit de la circulation automobile pour 26 personnes et plus
précisément du bruit des deux roues pour 3 personnes. 3 autres personnes citentles bruits de voisinage et deux autres des bruits d’avions.
Comme pour le bruit du tramway, une partie des interviewés a donné une note
comprise entre 1 et 10 à la gêne due aux autres bruits. Les notes concernant lagêne due aux bruits de la circulation routière varient entre 1 et 8, la moyenne est
de 4,7 et la médiane de la distribution est 5. 11 notes sont inférieures à 5 et 15
notes sont supérieures ou égales à 5.
Pour 7 personnes le bruit du tramway est toujours dominant par rapport aux
autres sources de bruit ; pour 11 personnes au contraire les bruits de la circulation
sont toujours prépondérants « le bruit du tramway est couvert par le bruit de lacirculation ». Enfin, d’autres sont plus précis et expliquent que la dominance del’une ou l’autre source de bruit varie en fonction des moments de la journée etnotamment des fluctuations du trafic automobile « on l’entend plus le matin et ensoirée quand la circulation est moins importante ».
Conclusion des entretiens exploratoires« Il faudrait mettre la ligne de tramway un peu plus loin, d’accord pas trop loin,mais pas juste ici », cette citation reflète bien l’impression générale à l’issue del’analyse de ces entretiens et l’ambiguïté entre le fait d’être à la fois usager etriverain. En effet, elle est une expression du syndrome NIMS « Not In My Street »interprétation localisée du NIMBY « Not In My Back Yard ». L’acronyme NIMBY142

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

traduit en français par PDMC (pas dans ma cour), reflète l’opposition d’une population locale vis-à-vis d’une installation lorsque celle-ci est susceptible d’entraîner des nuisances réelles ou supposées [55]. Mais en même temps l’opinion est
nuancée par le fait d’utiliser le tramway pour ses déplacements En effet, seules 3
personnes n’utilisent jamais ou rarement le tramway, toutes les autres sont aussi
usagers du tramway : 10 personnes utilisent le tramway tous les jours, 13 : unefois pas semaine, 12 : 1 à 2 fois par mois. Ils relativisent donc l’expression de lagêne due au bruit du tramway par le service qu’il leur rend en tant qu’usager.
L’usage du tramway n’est cependant pas la seule variable non acoustique qui
est envisagée pour tenter d’expliquer la variabilité de la gêne exprimée. Le questionnaire comprendra également des questions qui permettent de cerner l’image
du tramway. Les entretiens ont par exemple montré que pour les personnes interrogées qui occupaient leur logement avant l’installation de la ligne de tramway,
les avis sont partagés sur les améliorations apportées au quartier. Alors que pourcertaines personnes ayant emménagé après la mise en place du tramway, cedernier avait constitué un critère de choix du logement.
Pour les 11 personnes qui ont donné une note de gêne due au bruit du tramway supérieure ou égale à 5, les temps d’occupation du logement sont très variables. Ce ne sont donc pas seulement des individus qui sont riverains de la lignede tramway depuis peu de temps, 3 personnes habitaient dans leur logement
avant la mise en circulation du tramway dans leur rue. Enfin on retiendra que lamoitié de ces 11 personnes se dit habituée au bruit du tramway.
La description du bruit du tramway, tel qu’il est perçu au domicile s’est faite à
l’aide d’adjectifs, ce qui permet d’envisager l’utilisation de différenciateurs sémantiques dans le questionnaire. Des qualificatifs pourront sans doute ensuite êtremis en relation avec des types de sites par exemple : « crissement » avec les sites
en virage et « grincement » pour le freinage à proximité des stations.
Ces entretiens ont également permis de confirmer que les situations de bruits
urbains sont complexifiées par l’existence de différentes sources de bruit. Le
tramway est rarement la seule source de bruit ; elle est le plus souvent associéeau trafic routier qui présente des caractéristiques différentes en fonction des sites
mais aussi en fonction des moments de la journée. Il est donc apparu importantd’interroger les personnes enquêtées sur les autres bruits entendus au domicile
et sur la gêne qu’ils engendrent.
Les sites d’enquête ont été choisis avec le souci de couvrir les différents types
de situations. Une difficulté est donc apparue lors du croisement avec les donnéesd’exposition au bruit sur les sites avec des situations de masquage important dubruit du tramway par le bruit de la circulation routière. La pertinence d’indicestraduisant des émergences a donc été explorée.
2.1.3. Présentation du questionnaire
L’objectif de cette recherche est de pouvoir mettre en relation des données
subjectives issues des réponses au questionnaire à des données objectives que
sont les données d’exposition au bruit afin d’expliquer la variabilité de la gêne et si

Rapport INRETS n° 279

143

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

possible d’établir des relations dose–réponse. Il s’agit de déterminer une relation
entre des niveaux de gêne exprimée par les riverains et des indices acoustiques.
Dans cette perspective, le questionnaire offre la possibilité d’interroger un échantillon important d’individus et de recueillir des données directement intégrables,
puisque pré-codées, dans une base de données pour pouvoir effectuer des analyses statistiques.
Il a été élaboré en s’appuyant à partir de l’analyse de contenu des entretiens.
Il se compose de 60 questions fermées à choix multiples ou proposant des échelles qualitatives et quantitatives. Pour évaluer la gêne, la question standardisée etrecommandée par la communauté scientifique internationale [56], ainsi que parl’ISO [57] a été utilisée.
La description du bruit du tramway s’est faite à l’aide de la méthode des différentiateurs sémantiques, adaptée dans l’esprit d’Osgood [58]. Elle est appropriéepour aider les riverains à caractériser le bruit tel qu’ils le perçoivent à leur domicile
et dans ses espaces extérieurs lorsqu’ils existent. Le questionnaire comprend donc
une série de paires d’adjectifs antonymes placés de part et d’autre d’une échelle
en 7 points. La personne interrogée doit formuler son opinion en choisissant une
des cases qui séparent les deux adjectifs. La proximité de l’un des deux adjectifs
signifie qu’il caractérise mieux que son antonyme l’opinion de la personne.
Les enquêtés ont évalués globalement, à différents moments du questionnaire, la gêne due : au bruit des tramways, à la circulation routière et au bruit en
général. Ils ont exprimé leur jugement sur une échelle quantitative en donnant
une note entre 0 et 10 mais aussi sur une échelle qualitative en 5 points. Les
items de ces deux évaluations sont standardisés et présents dans de nombreuses enquêtes européennes abordant la gêne due au bruit des transports. Cesdeux types d’évaluation ont mis en relation avec les données d’exposition au
bruit, pour tenter d’établir des relations dose-réponse. L’objectif était égalementd’analyser l’expression de la gêne ressentie dans le cadre d’un environnement
sonore complexe, composé de plusieurs sources.
Le questionnaire21 est divisé en cinq grandes parties :–– le logement et le quartier : cette partie concerne la description fine dutype d’habitation, du type de logement, de l’exposition des différentes pièces du logement, de l’isolation des pièces, mais aussi le degré de satisfaction vis-à-vis du logement et du cadre de vie et les critères de choix du lieu
d’habitation ;–– la place du tramway dans le quartier : il s’agit de l’opinion par rapport àla présence du tramway, des changements apportés par la mise en place
du tramway pour les personnes résidant dans le logement avant sa mise en
circulation ;–– le bruit du tramway : porte sur la perception et la description du bruit dutramway au passage à l’extérieur du logement et à l’intérieur fenêtres ouvertes et fermées, les effets comportementaux du bruit du tramway, la gêne21 cf. annexe 5 : questionnaire144

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

due à la circulation des tramways en fonction des différentes périodes de lajournée, de la semaine, de l’année ;–– les autres sources de bruit : recense les différents types de bruits entendus et la gêne occasionnée, ainsi que la gêne due au bruit de la circulation
routière ;–– la description de la personne enquêtée et du ménage : les variables
âge, sexe, catégorie socioprofessionnelle, situation familiale, présence au
domicile, usage du tramway, sont renseignées.

2.2. Le choix des sites d’enquête
Les 3 lignes de tramway existantes à Nantes ont été parcourues d’un boutà l’autre afin de répertorier les différentes situations d’exploitation du tramway.
L’objectif était de déterminer à la fois les sites où se déroulerait l’enquête parquestionnaire suivie de la campagne de mesures acoustiques, mais aussi ceux
où ont eu lieu les entretiens exploratoires.
2.2.1. Les critères de choix
Lors du repérage des sites ont été inventoriés les différents critères à prendre
en compte pour le choix final des lieux d’enquêtes :Les types de revêtement (Figure 94) : pavés, « plantes grasses », bitume,ballast, gazon.
Figure 94 : les différents revêtements

Rapport INRETS n° 279

145

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les différentes configurations d’exploitation du tramway (Figure 95) :ligne droite, virage, pente, remblai.
Figure 95 : les différentes configurations d’exploitation

Le type de rue : en U, en L... (Figure 96)
Figure 96 : exemples de type de rue

L’intégration du tramway dans la rue (Figure 97) : il peut circuler dans desrues où il n’y a pas de circulation automobile sauf l’accès des riverains à leurdomicile. Il peut également être intégré dans la circulation ou au contraire rouler
sur une voie réservée.

146

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Figure 97 : différents types d’intégration du tramway dans la rue

Les deux types de rames de tramway22 présentes sur les lignes : lesrames « Alstom » sont appelées « ancienne génération » parce qu’elles datentde la réimplantation du tramway à Nantes en 1985 et les rames « Bombardier »appelés « nouvelle génération » ont été introduites en 2000 à l’occasion du prolongement de la ligne 1
Sur la ligne 1 circulent les deux types de rames. Les rames « ancienne génération », sont majoritairement présentes sur la ligne 2, et inversement les rames« nouvelle génération » sont majoritairement présentes sur la ligne 3.
2.2.2. Les contraintes
Par ailleurs, plusieurs contraintes techniques devaient être considérées lors
du choix des sites d’enquêtes :–– la présence de bâtiments parallèles à la voie de tramway et une certaine
homogénéité de configuration de la rue pour faciliter dans la suite de l’étude
la modélisation des niveaux d’exposition au bruit ;–– une densité de population suffisante pour la réalisation de l’enquête.
L’objectif était d’interroger un total de 300 à 500 riverains.
Au final, 12 sites23 ont été retenus pour l’enquête par questionnaire (Figure 98
et Tableau 8). 5 sites se trouvent sur la ligne de tramway n° 1, 3 sur la ligne n° 2,
et 4 sur la ligne n° 3.
22 cf. annexe 2
23 cf. annexe 4 : fiches descriptives des sites

Rapport INRETS n° 279

147

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 98 : répartition géographique des douze sites d’enquête

Tableau 8 : caractéristiques des sites d’enquêtes
N°
de
site

Ligne

1

1

2

1

3
4

Distance(bâtvoies)

Configuration

Type derevêtement

Typed’habitat

Station Pin Sec

Léger remblai

BallastImmeubles 25 et 40 m

Cours F. Roosevelt

Ligne droite

GoudronImmeubles 25 m

1

Quai de la Fosse

Ligne droite

Pavés

Immeubles 25 m

1

Rue Romain Rolland

Ligne droite

Pavés

Immeubles 11 et 20 m

5

1

Station Romain Rolland

Légère pente

Pavés

Immeubles 22 et 34 m

6

2

Avenue d’Anjou

Ligne droite

Pavés

Pavillons

13 m– de 10 m– de 10 m

Situation

7

2

Quai de Versailles

Grande courbe

Pavés

Maisons +immeubles

82

Bd Amiral Courbet

Pente forte

Pavés

Maisons +immeubles

93

Avant station Bignon

VirageGazon

Immeubles 30 m

103

Ave de la Ferrière

Ligne droite

Petites fleurs Immeubles 20 à 40 m

113

Bd Jean XXIII / route de
VannesLigne droite

Goudron

Maisons +immeubles

123

Rue du Poitou

Légère pente

Pavés

Immeubles – de 10 m

148

– de 10 m

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

2.3. Construction de l’échantillon
La structure par âge, sexe et type d’activité de la population a été établie à
partir de la liste des villes françaises qui possèdent des lignes de tramway ou qui
ont en projet d’en construire une très prochainement d’une part, et des données
du recensement de 1999 disponibles sur le site Internet de l’Insee d’autre part.
La comparaison de la moyenne des données sur toutes ces villes avec la composition de la population nantaise n’a pas montré de différence notable. Il a donc
été décidé d’établir l’échantillon à partir de la structure démographique de la villede Nantes.
Le potentiel des différents sites étant relativement faible, la construction detableaux simplifiés, avec un minimum de critères à respecter, a été adoptée.
Appliquer les tableaux de structure d’origine aurait conduit à rendre les quotas
difficilement applicables. De plus, par crainte de distorsions trop grandes entre
certaines classes, il a été jugé préférable d’éviter d’analyser les données à partird’un fichier redressé. Trois critères ont donc été retenus :–– le sexe : homme/femme ;–– l’âge en 4 tranches : 18-25 ans, 26-45 ans, 46-60 ans, 61 ans et plus ;–– l’activité définie en 3 catégories : avec emploi, sans emploi, étudiant.

2.4. Le déroulement de l’enquête
La passation du questionnaire a fait l’objet d’un marché passé selon la procédure adaptée du code des marchés publics. En d’autres termes, les modalités depublicité et de mise en concurrence ont été respectées.
Le cahier des charges spécifiait les conditions de passation du questionnaire :–– les questionnaires ont été remplis en face à face au domicile des personnesenquêtées, par l’enquêteur lui-même qui a posé chacune des questions ;–– le nombre de personnes à interroger est dépendant du potentiel propre àchaque site, mais le total de 300 à 500 questionnaires devait être atteint.
Une seule personne par foyer pouvait être interrogée. Elle devait résider demanière permanente dans le logement ;–– la date d’emménagement dans le logement était un critère à prendre encompte en plus des critères d’échantillonnage (sexe, âge et activité). Il était
donc important de ne retenir que les riverains installés dans leur logement
depuis au moins 6 mois ;–– le logement de chaque personne à enquêter comprenait obligatoirement au
moins une pièce à vivre (salon/séjour ou chambre) dont une fenêtre donnait
directement sur la voie où passe le tramway.
La passation du questionnaire s’est déroulée du 20 septembre au 15 octobre 2005. 12 enquêteurs, soit 1 par site, ont été mobilisés. Il a fait l’objet d’uneprésentation à Nantes à l’ensemble des enquêteurs prévus sur cette étude, lorsd’une séance de briefing. L’objectif était de cibler les points sensibles, de lister les
instructions aux enquêteurs et de répondre à leurs interrogations.

Rapport INRETS n° 279

149

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Pour s’assurer d’interroger un maximum de personnes, les enquêteurs devaient effectuer jusqu’à trois passages par adresse, à des heures différentes de lajournée mais aussi différents jours de la semaine (y compris le samedi). Deux
niveaux de contrôle ont été mis en œuvre au cours de l’enquête : un contrôle
terrain auprès des enquêteurs, puis un contrôle téléphonique auprès d’une personne interrogée sur 3.
Globalement l’enquête s’est bien déroulée. Les quotas par site, trop restrictifs, n’ont finalement pas pu être respectés. En effet, les enquêteurs ont pu êtreconfrontés par endroit à des populations très homogènes notamment du point devue du critère « âge ». Plutôt que de réduire le nombre de personnes interrogées,il a été décidé de respecter les quotas sur l’échantillon global et de renoncer aux
quotas par site. Au final, 370 personnes ont été interrogées.

2.5. Les mesures d’exposition au bruit et le calcul des indicesacoustiques
Un ensemble d’indices d’exposition au bruit devait être affecté à chaque personne interrogée. Une procédure mixte mesure-calcul a donc été utilisée, car iln’était pas possible d’envisager des mesures de longue durée (24 heures) à tous
les points (problème de coût, mais aussi de refus de riverains interrogés).
Dans un premier temps, 2 à 3 mesures24 de longue durée par site ont été
réalisées. Elles ont été effectuées en façade de logement de riverains enquêtés
à l’aide de sonomètres de classe 1, placés à 2 mètres à l’extérieur des façades
selon les normes NF-S-31-010 (Caractérisation et mesurage des bruits de l’environnement) et 31-088 (Mesurage du bruit dû au trafic ferroviaire). La grandeur
enregistrée par les sonomètres était le niveau de bruit équivalent pondéré « A »sur une seconde (LAeq, 1 s). En parallèle de ces mesures, un comptage de véhicules a été réalisé, avec différentiation des véhicules légers, des poids lourds etdes tramways, au droit de chaque point de mesure, pendant une heure environ.
Dans un second temps, chaque site a été modélisé grâce au logiciel de simulation SoundPlan®. Après introduction des différentes sources sonores (circulation
routière et tramway), le recalage du modèle a été réalisé aux points de mesure,pendant la période de comptage. Le modèle a alors été utilisé pour estimer certaines grandeurs acoustiques aux autres points pour chacun des sites retenus, et il
a donc permis d’établir la base de données acoustiques.
2.5.1. Le choix des indicateurs
Deux types d’indicateurs acoustiques ont été distingués dans l’étude : les indicateurs « instantanés » et les indicateurs « de long terme ».
Les indicateurs instantanés–– niveau de bruit maximum LAmax,1s : c’est la valeur la plus importante duLAeq,1s mesurée au cours du passage ;24 cf. annexe 6 : exemple de fiche de mesurage

150

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway–– temps de passage T : il est obtenu à partir du LAmax,1s, en définissant unniveau de « coupure » à LAmax,1s – 10 dB(A) ;–– niveau de bruit équivalent « au passage » LAeq,T : il représente la quantitéd’énergie mesurée pendant le temps de passage T du tramway ;–– SEL « au passage » : il représente le niveau moyen pendant le temps depassage T ramenée à une seconde ;–– émergence « au passage » ε : elle caractérise la différence entre la situation lors du passage de la rame et la situation existante avant ou après.
Plusieurs définitions peuvent être utilisées, la plus naturelle étant la différence entre le niveau maximum « au passage » et le niveau de bruit résiduelhors passage tramways (ε = LAmax,1s – niveau sonore résiduel).
Les indicateurs de long terme
De façon similaire à ce qui est pratiqué pour les infrastructures de transportroutier, ces indicateurs sont principalement des niveaux de bruit équivalents pondérés « A » (LAeq), calculés pour différentes périodes de la journée (matin, jour,soirée, nuit) et sur 24 heures (y compris LDEN). Cependant, un autre indicateur
pouvant être utilisé est le nombre d’événements dépassant une certaine valeur,sur une certaine période.
2.5.2. Le calcul des indicateurs des points avec mesures
Pour les points ayant bénéficié d’une mesure en façade, la grandeur enregistrée était le niveau de bruit équivalent sur une seconde (LAeq,1s). La principale
difficulté a été de distinguer la partie liée à l’infrastructure tramway et celle liée
aux autres sources de bruit (notamment l’infrastructure routière) ; cette difficultéétait d’autant plus importante dans les situations où le bruit du tramway était faible
par rapport au bruit routier, ce qui était le cas, notamment, des grandes artères
très fréquentées, comme le quai de la Fosse (site n° 3) pendant la journée par
exemple.
Néanmoins, pour tous les points de mesure, environ 10 passages « type »ont été sélectionnés parmi les plus « propres ». Dans le cas des sites bruyants,
les passages de nuit ont été privilégiés. À partir des passages sélectionnés, lesparamètres suivants ont été déterminés : LAmax,1s, LAmax,5s, LAeq,T et SEL moyens« au passage ».
Ensuite, en utilisant le nombre n de passages de rames par période, on en a
déduit le niveau de bruit équivalent dû au tramway pour chacune de ces périodes(l’hypothèse d’une répartition égale sur chaque voie a été considérée pour toutes
les périodes de la journée).

Rapport INRETS n° 279

151

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Pour en déduire le niveau de bruit équivalent dû à la route (LAeq route,6h-22h, parexemple), on a procédé par différence25 :LAeq route,6h-22h = LAeq total,6h-22h – LAeq tram,6h-22h
Le calcul du nombre d’événements de type « passages de rames », dépassantune certaine valeur, a été effectué, quant à lui, en utilisant le niveau de bruit maximum 5 secondes « au passage » (LAmax,5s) et le nombre de passages de rames
par période. Le résultat obtenu ne concerne que les événements de type « passages de rames » et ne tient donc pas compte d’autres bruits éventuels (passagesde 2 roues, d’avions...).
Enfin, l’émergence a été déterminée en comparant le niveau de bruit maximum 5 secondes « au passage » (LAmax,5s), et le niveau de bruit route, sur lamême période :Émergence 6h-22h = LAmax,5s – LAeq route,6h-22h
2.5.3. Le calcul des indicateurs des points avec simulation
Chaque site a été modélisé grâce au logiciel de simulation SoundPlan®. Pource faire, des fonds de plan au format AUTOCAD ont été obtenus auprès des services de Nantes Métropole et de la SEMITAN. Après visite sur site, des hauteurs
ont été attribuées à chaque bâtiment (ces informations n’étaient pas présentes
sur les plans AUTOCAD).
La position des lignes de tramway dans ces sites a été partiellement communiquée sous forme numérique par la SEMITAN. Pour les parties non numérisées(plans papier), le travail de recollement a été réalisé directement dans le modèle
SoundPlan®, en introduisant les données manuellement.
Pour ce qui concerne les infrastructures routières, des plans schématiques ont
été réalisés au cours des mesures et des comptages, faisant apparaître notamment le nombre de voies, le sens de circulation, le type de trafic routier, la vitesse
moyenne des véhicules ainsi que certaines particularités (présence de station, defeu tricolore...).
Pour déterminer la vitesse d’exploitation des tramways, une exploration
détaillée des lignes a ensuite été conduite afin d’apprécier les écarts entre
les consignes données au conducteur et la réalité. Pour ce faire, ces lignes
ont été parcourues à bord d’une rame en exploitation. Les vitesses réelles ont
ainsi été déterminées, tout comme certains points particuliers pouvant influer
sur les conditions d’exploitation (carrefours dangereux, zones piétonnes à fort
trafic...).
25 Il s’agit d’une différence énergétique152

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

La position exacte des logements des riverains interrogés a été déterminée,quant à elle, à partir de leur adresse. De même, la hauteur des récepteurs a étéévaluée sur site, en fonction de la nature des bâtis, en appliquant les hypothèsessuivantes :–– hauteur d’un étage (bâti récent) : 2,8 m ;–– hauteur d’un étage (bâti ancien) : 3,2 m ;–– rez-de-chaussée surélevé : ajout 1,5 m ;–– hauteur d’un récepteur : 1,6 m.
Ainsi, par exemple, un récepteur situé dans un immeuble ancien avec rez-dechaussée surélevé, au 3e étage, a été affecté d’une hauteur par rapport au solégale à 1,5 m + (3 x 3,2 m) + 1,6 m = 12,7 m.
Le modèle a été calé afin de faire coïncider au mieux, aux points où des mesurages ont été réalisés, les calculs et les mesures. Pour ce faire, une ligne sourced’une longueur correspondant à la longueur d’une rame (environ 40 m) a été
définie.
Le spectre de puissance de celle-ci a été déterminé en fonction de la vitessede passage, en utilisant les données mesurées au cours de la campagne expérimentale sur l’émission acoustique26, en fonction du type de rame. Lorsque lavitesse de passage était différente de l’une des vitesses mesurées, le spectre
correspondant à la vitesse la plus proche a été choisi. Une démarche similaire aété conduite pour la directivité.
Enfin, pour ce qui concerne la puissance, elle a été déterminée par calcul, afin
de minimiser l’écart (en niveau global) entre le calcul et la mesure (il s’agit doncbien d’un calage et non d’un recalage).
Ce travail étant réalisé, le modèle SoundPlan® a été utilisé afin de déterminer,pour tous les points enquêtés, le niveau de bruit maximum une seconde « au passage » (LAmax,1s). Pour ce faire, une source linéique a été placée devant chaquepoint récepteur, sur la voie la plus proche (voie numérotée 1), et sur la voie laplus éloignée (voie numérotée 2). La puissance acoustique appliquée à chaquesource a été déduite des puissances déterminées en phase de calage, par interpolation, en fonction des conditions réelles sur le terrain (ex : présence d’un feu
générant un ralentissement...).
Le niveau LAmax,1s ayant été calculé, un logiciel spécifique, prenant en compte
la typologie du site notamment et implémenté dans Excel, a alors permis d’endéduire le niveau de bruit maximum 5 secondes « au passage » (LAmax,5s).
Le niveau de bruit et la dose « au passage », à partir desquels toutes lesautres grandeurs sont déduites, ont été déterminés en introduisant la notion depoint de référence. En fait, chaque point simulé (donc non mesuré) a été associéà un point dit de référence, pour lequel une mesure a été réalisée.
26 cf. Étude acoustique, chapitre « Émission de bruit et sources acoustiques »Rapport INRETS n° 279

153

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

L’écartentre le niveau de bruit maximum une seconde « au passage »(LAmax,1s), calculé au point « i » considéré, et le niveau de bruit mesuré au point« j » de référence, a été utilisé pour estimer la dose « au passage » 27 :SEL(i) = SEL(j) +Le niveau de bruit « au passage », quant à lui, a été déduit de la dose « au
passage » en introduisant le temps de passage Ti :LAeq,T (i) = SEL(i) – 10.logTi
Le temps de passage étant essentiellement une fonction de la vitesse, unerelation liant ces deux paramètres a donc été recherchée à partir des différentes
mesures effectuées et des passages sélectionnés. Le résultat est montré à laFigure 99.
Figure 99 : relation vitesse de passage et temps de passage
30
Temps de passage (s)
25
20
15
10
y = -0.1197x + 16.668
5
0
10

15

20

25

30

35

40

45

50

Vitesse de passage (km/h)

Une loi de type « linéaire » a été choisie. Elle s’énonce ainsi :T (en s) = –0,1197 Vitesse (en km/h) + 16,67
Concrètement, pour chaque site, la vitesse de passage du tramway a étédéterminée en parcourant la ligne. Une interpolation a ensuite été effectuée pouren déduire la vitesse en tout point, en prenant en compte la présence des singularités (stations, feux tricolores, carrefours dangereux...).
27 Cette approximation a été utilisée en raison de l’impossibilité de réaliser des mesures temporelles

154

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Après détermination de la dose de bruit au point simulé i (SEL(i)), les valeursde niveau de bruit équivalent dus au tramway, sur les différentes périodes considérées, ont été déduites. Par exemple sur la période 6 h-22 h :LAeq tram, 6h-22h (i) = SEL(i) + 10.log (Nbtrams, 6h-22h / (16 x 3600))= SEL(j) + + 10.log (Nbtrams, 6h-22h / (16 x 3600))= LAeq tram,6h-22h(j) +Pour ce qui concerne le calcul du nombre d’événements dépassant une certaine
valeur, il a été effectué de la même façon que pour les points de mesure, en utilisant le niveau de bruit maximum 5 secondes « au passage » (LAmax,5s) et le nombre de passages de rames par période. Les voies 1 et 2 ont été différenciées.
Enfin, l’émergence a également été déterminée en comparant le niveau debruit maximum 5 secondes « au passage » (LAmax,5s), et le niveau de bruit route,sur la même période.

3. Les résultats de l’enquête
Cette partie est consacrée à la présentation des résultats obtenus après une
analyse statistique des données. Dans un premier temps, le tri à plat des réponses de l’ensemble des questionnaires a permis d’identifier les variables à prendre
en compte dans l’analyse des données. Elle visait en effet à effectuer les croisements entre les données issues des réponses au questionnaire et les donnéesd’exposition au bruit.

3.1. Apurement et constitution du fichier de données
Avant d’exploiter les données d’une enquête par questionnaire, des vérifications sont nécessaires pour valider la base de données.
Dans toute enquête en face à face papier, un certain degré de non-réponse
est potentiellement inévitable (oubli, filtre non respecté, erreur de l’enquêteur...).
On distingue deux catégories de non-réponse : la non-réponse totale (ou parunité), lorsque aucune information n’est recueillie sur une unité échantillonnée etla non-réponse partielle (ou par item), lorsque le manque d’information est limité à
certaines variables. Dans cette enquête, les non réponses se limitent uniquement
à quelques questions.
Pour évaluer la cohérence des réponses au questionnaire, différents croisements ont été effectués, notamment concernant le logement et la gêne.
Après vérification du fichier d’adresses, deux questionnaires ont été retirés dela base de données car aucune façade de leur logement ne donnait sur la voie detramway (confrontation des réponses avec la réalité, situation de l’habitation).
Pour les questions propres au logement et au quartier, ont été contrôlées :–– la cohérence du nombre d’étages (ainsi que le n° d’étage) pour des personnes ayant la même adresse ;–– la correspondance entre le nombre de pièces déclarées et le nombre depièces renseignées (description des pièces et type d’exposition) ;Rapport INRETS n° 279

155

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception–– l’adéquation entre le nombre de façades et le nombre d’expositions différentes déclarées.
Concernant l’isolation du logement, nous avons vérifié que les pièces isoléesétaient bien renseignées comme pièce du logement. Par exemple, un individu
déclarant avoir isolé son bureau alors qu’il n’en possède pas est mis en non
réponse. Toutes les non-correspondances ont fait l’objet de recodification.
Des données ont été retirées plus spécifiquement pour l’analyse des différenciateurs sémantiques :–– celles issues de 7 questionnaires dans lesquels le tramway est déclaré« jamais entendu », il a en effet été estimé qu’un bruit non entendu ne peutpas être décrit ;–– celles issues de 4 questionnaires dans lesquels les individus se sont positionnés systématiquement aux extrémités (en –3 ou +3) pour les situations« fenêtres fermées » et « fenêtres ouvertes ». Il est estimé que la consignede modulation du jugement n’a pas été respectée. Ces individus ont sans
doute juste fait un choix entre les deux adjectifs antinomiques.
En définitive, 5 questionnaires ont été retirés pour l’enquête qui compte donc
au total 365 individus au lieu des 370 personnes interrogées initialement. Pour letraitement des réponses aux différenciateurs sémantiques, 354 personnes ont étéconservées. Concernant les non correspondances, elles ont fait l’objet de recodification après vérification.

3.2. Description de l’échantillon enquêté
Le nombre de personnes interrogées n’est pas équivalent sur les 12 sites dufait de l’inégalité de leurs potentiels respectifs, estimés lors du repérage de site.
Le site n° 2, Cours Roosevelt, présente le plus faible effectif avec 19 personnes
interrogées et le site n° 8, boulevard Amiral Courbet le plus gros effectif avec 50
personnes interrogées. Le Tableau 9 détaille les effectifs par site.
Tableau 9 : nombre de personnes enquêtées par site
N° de site
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

156

Situation
Station Pin sec (L1)
Cours Roosevelt (L1)
Quai de la Fosse (L1)
Rue Romain Rolland (L1)
Station Romain Rolland (L1)
Avenue d’Anjou (L2)
Quai de Versailles (L2)
Bld Amiral Courbet (L2)
Bignon (L3)
Avenue Ferrière (L3)Jean XXIII- Vannes (L3)
Poitou (L3)
Échantillon total

Fréquence
23
16
44
37
36
22
36
50
20
31
30
20
365

Pourcentage
6
4
12
10
10
6
10
14
6
8
8
6

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

3.2.1. Caractéristiques socio-démographiques
L’échantillon des personnes interrogées se compose de 197 femmes (54 %)et 168 hommes (46 %). Les quotas d’âge de sexe et de statut d’activité ont été
globalement respectés sur l’ensemble de l’échantillon.
Le Tableau 10 présentent les effectifs et les pourcentages observés ainsi que
les effectifs théoriques (en italique) tels que fixés par les quotas.
Tableau 10 : répartition de l’échantillon par tranche d’âge
selon le statut d’activité
Hommes18-25 ans
26-45 ans
46-60 ans
61 ans et +Total
Femmes18-25 ans
26-45 ans
46-60 ans
61 ans et +Total

Avec emploi
Fréquence
Pourcentage

Sans emploi
Fréquence
Pourcentage
9

5 %(6 %)

3 % (2 %)49

29 % (32 %)Total
Fréquence
Pourcentage
21
13 % (19 %)
59

6 % (6 %)31

18 % (19 %)35 % (38 %)1243

7 % (4 %)1

1 % (0 %)25 % (23 %)44

26 % (19 %)90

53 % (57 %)Avec emploi
Fréquence
Pourcentage

70
42 % (32 %)Sans emploi
Fréquence
Pourcentage

6
3 % (4 %)

6

43

17
9 % (11 %)

14
7 % (9 %)31
16 % (15 %)

8
5 % (11 %)Étudiant
Fréquence
Pourcentage

3 % (2 %)22 % (26 %)2
1 % (0 %)20
10 % (8 %)1
1 % (0 %)57
28 % (25 %)81
42 % (45 %)Étudiant
Fréquence
Pourcentage
4 8
5 % (11 %)1097
48 % (43 %)19
10 % (11 %)45
27 % (19 %)
168
100 %
Total
Fréquence
Pourcentage
29
15 % (17 %)60
30 % (36 %)51
26 % (23 %)58
29 % (25 %)
197
100 %

L’âge moyen de l’échantillon est de 48 ans. La personne interrogée la plus
jeune a 18 ans et la plus âgée 92 ans. Les femmes ont en moyenne 49 ans et leshommes ont en moyenne 48 ans.
Le Tableau 11 présente les professions exercées par les 171 personnes
actives. On notera que 9 personnes déclarent avoir une profession en relation
avec le tramway. 21 % des actifs travaillent en horaires décalés, et 12 % à leurdomicile.

Rapport INRETS n° 279

157

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tableau 11 : répartition selon la CSP recodée en 6 postes
Catégories socio-professionnelles
Artisans, commerçants et chefs d’entreprises
Cadres et prof. intellectuelles supérieures
Professions intermédiaires
EmployésOuvriers

Fréquence
11
33
41
56
30

Pourcentage
6
19
24
33
18

Base : 171 individus exerçant une activité professionnelle (à temps complet/partiel)

3.2.2. Les caractéristiques de logement
86 % des personnes enquêtées habitent un appartement dans un immeuble et
14 % dans un pavillon ou une maison de ville.
L’ancienneté d’occupation du logement varie de quelques mois à plus de 20
ans. Le Tableau 12 présente la répartition de l’échantillon en fonction du nombred’années d’occupation regroupé en classes.
Tableau 12 : répartition selon le nombre d’année d’occupation du logement
Nb d’année d’occupation

Fréquence

Pourcentage

1 à 2 ans

105

29

3 à 5 ans

73

20

6 à 10 ans

56

16

11 à 20 ans

51

14

Plus de 20 ans

75

21

Base : 365 individus

En ce qui concerne le statut d’occupation du logement : 42 % de l’échantillon
est propriétaire de son logement ou en accession à la propriété et 57 % est locataire d’un logement social ou du secteur privé.
Le logement compte dans 77 % des cas deux façades. Le nombre de pièces
varie de 1 à 10. En moyenne (Tableau 13), les personnes interrogées vivent dans
un appartement comptant 4 à 5 pièces (60 % de l’échantillon).
Tableau 13 : nombre moyen de pièces
LibelléNb de pièces

Moy.
4,42

Nb
365

Min.
1

Max.
10

Écart type
1,38

I.C. à 95 % I.C. à 95 %
4.27
4,56

En vue de l’analyse de données, les expositions des pièces ont été regroupées en 4 catégories (Tableau 14) :–– exposition directe sur la voie de tramway

158

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway–– exposition routière « forte » comprend les items :•• une rue ou route très circulée•• une rue ou route moyennement circulée–– exposition routière « faible » comprend les items :•• une rue ou route faiblement circulée•• une voie de desserte (type voie de lotissement)•• un parking–– « façade au calme » comprend les items :•• un jardin privatif•• un jardin ou espace public•• une cour intérieure•• autres
Tableau 14 : répartition en pourcentage des expositions en fonction
du type de pièce
En %

Base

Type de pièce
La chambre principale
CuisineSalon + salle à manger
Salon seul
Salle à manger seule
Autre chambre n° 1
Autre chambre n° 2
Autre chambre n° 3

352
345
238
64
83
274
155
48

Directement
sur la voie dutramway
60
37
72
80
53
59
37
27

Exposition
routière
« forte »
3
11
4
3
4
8
13
15

Exposition
routière
« faible »
5
7
6
3
8
6
15
12

« Façadecalme »
32
45
18
14
35
27
35
46

Les résultats indiquent que 68 % des logements sont totalement isolés par dudouble vitrage et seulement 16 % ne le sont pas du tout.
40 % des logements ont un espace extérieur privatif attenant, il s’agit d’unbalcon, ou d’un jardin et parfois des deux.

3.3. Le bruit du tramway au passage
3.3.1. La perception du bruit du tramway au passage
Avant d’aborder la gêne due au bruit du tramway, les individus étaientinterrogés simplement sur le fait d’entendre ou non le tramway, sans connotationde nuisances sonores ou de gêne (Tableau 15). 87 % des personnes interrogées
déclarent entendre « souvent » (assez souvent + tout le temps ) le bruit du tramway
lorsqu’elles sont chez elles « fenêtres ouvertes » (52 % « fenêtres fermées »).
4 % déclarent ne « jamais » l’entendre « fenêtres ouvertes » (19 % « fenêtres

Rapport INRETS n° 279

159

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

fermées »), même si leur logement remplit la condition d’avoir une façade qui
donne directement sur la voie de tramway.
Tableau 15 : répartition selon la fréquence avec laquelle les individus
entendent le tramway
JamaisOccasionnellement

S/T
RarementAssez
souvent

Tout letemps

S/T
Souvent... lorsque vous êtes àl’intérieur fenêtres fermées

19 %

29 %

48 %

21 %

31 %

52 %

... lorsque vous êtes àl’intérieur –fenêtres ouvertes

4%

9%

13 %

13 %

74 %

87 %

... lorsque vous êtes àl’extérieur – sur votre balcon
ou dans votre jardin. (Base :140 ind.)

14 %

17 %

31 %

12 %

57 %

69 %

Bruit du tram entendu...

Base pour fenêtres fermées et ouvertes : 365 individus

Il était demandé aux personnes enquêtées de décrire le bruit du tramway telque perçu au domicile lors de son passage. Pour cela, et sur la base de l’analyse
des entretiens exploratoires préalables à la mise au point du questionnaire, il était
proposé :–– une échelle de différenciateurs sémantiques sur laquelle les individus devaient se situer ;–– une liste dans laquelle les individus devaient choisir les deux termes décrivant le mieux leur perception du bruit.
3.3.1.1. Les différenciateurs sémantiques
Les différenciateurs sémantiques se composent de 8 paires d’adjectifs antinomiques situés de part et d’autre d’une échelle en 7 points. Les adjectifs proposéssont ceux qui ont été le plus fréquemment cités lors des entretiens exploratoires
pour décrire le bruit du tramway. Dans le but d’établir des profils à partir des scores obtenus pour chaque paire d’adjectifs, des valeurs numériques (de –3 à +3)
sont affectées aux réponses des personnes interrogées.
Avant le traitement statistique des différenciateurs sémantiques, 11 individus
au total ont été retirés de la base (i.e. 4 personnes qui n’ont pas appliqué laconsigne et se sont positionnées systématiquement aux bornes de l’échelle pour« fenêtres fermées » et « fenêtres ouvertes » ainsi que les 7 personnes qui
déclarent ne jamais entendre le tramway « fenêtres ouvertes » et « fenêtres
fermées »).
La cohérence des adjectifs retenus pour décrire le bruit du tramway a également été contrôlée ; pour cela le calcul du coefficient alpha de Cronbach a été160

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

effectué. Ce dernier varie entre 0 et 1 et constitue un indice de « consistance » del’échelle, c’est-à-dire du degré auquel l’ensemble des items qu’elle inclut mesurebien la même chose. Dans la pratique, on considère généralement que l’homogénéité de l’instrument d’évaluation est satisfaisante lorsque la valeur du coefficient
est au moins égale à 0,70 [59].
Dans notre échantillon, en considérant tous les différenciateurs sémantiques,l’alpha de Cronbach est égal à α = 0,67 « fenêtres fermées » et α = 0,70 « fenêtres ouvertes ». La paire d’adjectifs « progressif/soudain » est la seule paire corrélée négativement avec d’autres items, elle est donc inconsistante avec l’instrument d’évaluation. En retirant « progressif/soudain », l’alpha de Cronbach passe
à α = 0,72 « fenêtres fermées » et α = 0,73 « fenêtres ouvertes ». Cet alpha de
Cronbach est considéré comme convenable car il est supérieur à 0,7. L’échelle
révisée (en retirant la paire d’adjectifs « progressif/soudain ») a donc été utiliséedans la suite de l’analyse de données.
La Figure 100 présente les profils établis avec les positionnements pour les
adjectifs antinomiques décrivant le bruit du tramway au passage tel qu’entendu
au domicile dans les situations « fenêtres ouvertes » et « fenêtres fermées ».

Figure 100 : profils des différenciateurs sémantiques« fenêtres ouvertes/fenêtres fermées »“fenêtres ouvertes”“fenêtres fermées”-3 -2 -1 0 1 2 3***

faible

fort

sourd

***

strident

supportable***

insupportable

***

long

bref
habituel
grave

***

inhabituel***lointain

aigu***

proche*** : test significatif à 1 %Rapport INRETS n° 279

161

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les moyennes des scores calculées pour toutes les paires d’adjectifs diffèrent
significativement entre « fenêtres ouvertes » et « fenêtres fermées ». La qualification du bruit du tramway est la suivante :–– pour « bref/long », « habituel/inhabituel », « grave/aigu », « lointain/proche », elle se situe sur le même versant « fenêtres ouvertes » ou « fenêtres
fermées », plus précisément du côté bref, habituel, grave et proche ;–– alors qu’elle est du côté fort, strident, insupportable et long « fenêtres ouvertes », et faible, sourd, supportable, et bref « fenêtres fermées ».
3.3.1.2. Attributs associés au bruit de tramway
Les personnes interrogées étaient également invitées à décrire le bruit du tramway tel qu’elles l’entendent chez elles en choisissant un ou deux mots parmi une
liste de termes déterminée à partir des entretiens exploratoires. Le Tableau 16
présente les pourcentages obtenus en première citation et au cumul (cités enpremière ou en deuxième citation).
Le bruit de roulement est caractéristique du bruit du tramway au passage, et
76 % des personnes interrogées l’ont choisi pour décrire le bruit du tramway au
passage. Souffle et sifflement sont trop peu cités pour faire l’objet d’une analyse
particulière. En revanche, grincement-crissement et grondement sont des termes
qui réunissent suffisamment de citations pour faire l’objet d’une analyse plus fineet d’une prise en compte dans les analyses statistiques multivariées.
Tableau 16 : pourcentage de citations des qualificatifs décrivant le bruitdu tramway
En 1re citation

Au cumul

Un roulement

59

76

Un grondement

13

39

Un grincement

921

Un crissement

8

22

Un souffle

6

7

Un sifflement

4

11

Ne sait pas

2

2

Termes descriptifs

Base : 365 individus

Grincement et/ou crissement
On constate que 138 personnes interrogées ont cité grincement et/ou crissement en 1re ou 2e citation, soit 38 % de l’échantillon. Ce type de bruit est enrègle générale associé à des situations de virage et/ou freinage notamment àl’approche des stations. Effectivement 85 % des personnes habitant dans le site
en virage et plus de la moitié des personnes habitant dans l’un des deux sites« station » ont cité ce type de bruit.

162

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Figure 101 : profils « grincements/crissement » vs autres qualificatifs“grincement-crissement”

autres“grincement-crissement”-3 -2 -1 0 1 2 3***

faiblesourd
supportable

habituel

faible***strident

sourd

***

insupportable
long

ns

grave
lointain-3 -2 -1 0 1 2 3

fort

**

bref

inhabituel*****autressupportable

habituel
grave

prochelointain

fort

***

strident***

insupportable

ns

bref

aigu

Fenêtres ouvertes

**

long

ns

inhabituel
***

aigu
ns

procheFenêtres fermées

ns : test non significatif (proba > 0,05) ;** : test significatif à 5 % (proba ≤ 0,05), *** test significatif à 1% (proba ≤ 0,01)

La comparaison des profils de scores des différenciateurs sémantiques dugroupe qui a cité grincement et/ou crissement et de celui qui n’a pas mentionné
grincement et/ou crissement (Figure 101) établit :–– que « fenêtres fermées », il existe des différences significatives entre lesréponses des deux groupes sauf pour les paires d’adjectifs « habituel/inhabituel », « bref/long » et « lointain/proche » mais pas de changement deversant. Le groupe qui a qualifié le bruit du tramway à l’aide des termes
grincement et/ou crissement décrit le bruit du tramway comme moins faible,
sourd, supportable et grave que le groupe qui n’a pas utilisé ces termes ;–– alors que « fenêtres ouvertes » des différences significatives sont observées
entre les moyennes des deux groupes pour toutes les paires d’adjectifs sauf
« habituel/inhabituel ». Un changement de versant est constaté pour certaines paires : le bruit est qualifié sur le versant strident, long, aigu par ceux qui
ont cité grincement et/ou crissement et sur le versant sourd, bref et grave,
pour les personnes qui n’ont pas évoqué grincement et/ou crissement.
Grondement
39 % des personnes interrogées ont choisi le terme de « grondement » pourdécrire le bruit du tramway tel qu’elles le perçoivent à leur domicile. Ce type debruit est sans doute à mettre en relation avec la nature de la plate-forme et le typede pose de voie.

Rapport INRETS n° 279

163

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les personnes qui utilisent le terme « grondement » pour décrire le bruitde tramway, l’ont qualifié de plus fort, sourd, grave et insupportable que ceux
qui n’ont pas choisi ce terme. Les réponses des deux groupes restent surle même versant que ce soit « fenêtres ouvertes » ou « fenêtres fermées »(Figure 102).
Figure 102 : profils « grondement » vs « autres adjectifs »"grondement"

autres"grondement"-3 -2 -1 0 1 2 3***

faible
**

sourd

**

supportable

habituel
grave
lointain-3 -2 -1 0 1 2 3

fort

faiblestrident

sourd

insupportable

ns

bref

long

ns

inhabituel**ns

autressupportable

habituel
grave

prochelointain

fort

***

stridentns

insupportable

ns

bref

aigu

Fenêtres ouvertes

ns

long

ns

inhabituel
***

aigu
ns

procheFenêtres fermées

ns : test non significatif (proba > 0,05) ;** : test significatif à 5 % (proba ≤ 0,05), *** test significatif à 1% (proba ≤ 0,01)

3.3.2. La gêne due au bruit du tramway au passage
La répartition des niveaux de gêne ressentie « lorsque le tramway passe » est
très différente « fenêtres fermées » et « fenêtres ouvertes ». « Fenêtres fermées »11 % des personnes se déclarent beaucoup ou extrêmement gênées alors que« fenêtres ouvertes » ce pourcentage atteint 52 % (Figure 103).
3.3.2.1. Les relations exposition/gêne pour le bruit du tramway au passage
Pour l’analyse conjointe des données acoustiques et des réponses au questionnaire concernant le bruit au passage du tramway ont été retenus :–– pour les indices acoustiques : LAmax 1s, LAmax 5s, LAeq, et SEL (la Figure 104
représente la distribution des niveaux d’exposition pour ces 4 indices) ;–– pour les données issues du questionnaire : une expression qualitative
du niveau de gêne ressentie (exprimée sur l’échelle de gêne : extrêmement,164

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

beaucoup, moyennement, légèrement, pas du tout), une évaluation du bruità l’aide des différenciateurs sémantiques, et une qualification du bruit.
Figure 103 : répartition des niveaux de gêne due au bruit du tramway
au passage
Pas du tout

Légèrement

Moyennement

BeaucoupExtrêmement

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%

Fenêtres ferméesFenêtres ouvertes

Figure 104 : exposition de l’échantillon au bruit d’un passage de tramway
Nb d'individus

SEL

LAeq

LAmax 1s

LAmax 5 s

70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

56

59

62

65

68

71

74

77

80

83

86

89

93
dB(A)

Avant d’introduire les indices acoustiques dans les modèles de régression
logistique comme variable explicative, un test de Chi2 (Tableau 17) a permis devérifier qu’il existait une relation entre chacun des indices et la gêne ressentie au
passage du tramway « fenêtres ouvertes ». Cette relation a été confirmée pour
tous les indices acoustiques.

Rapport INRETS n° 279

165

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tableau 17 : relation « gêne au passage »/indices% d’individus gênés
(échelle de gêne : moy.+ bcp + extr.)% d’individus très gênés
(échelle de gêne bcp + extr.)

LAmax 1s******

LAmax 5s******

LAeq passage tram

***

***

SEL tram******

Indices acoustiques*** : test Chi2 significatif à 1 %La Figure 105 présente les variations des pourcentages de « beaucoup/extrêmement » et « moyennement/beaucoup/extrêmement » gênés au passage dutramway par classe de niveau d’exposition pour les 4 indices.
Figure 105 : pourcentage de gens gênés au passage en fonction desniveaux de bruit pour différents indices acoustiques
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Bcp/Ext

< 70

%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Moy/Bcp/Ext< 70[70;72] [73;75] [76;78] [79;81] > 81
LAmax 1s
Bcp/Ext

Moy/Bcp/Ext< 64 [64;66][67;69][70;72][73;75][76;78] > 78
LAeq T

Bcp/Ext

%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

[70;72] [73;75] [76;78] [79;81] > 81
LAmax 5s
Bcp/Ext< 76

Moy/Bcp/Ext

Moy/Bcp/Ext[76;78] [79;81] [82;84] [85;87]

> 87
SEL

De la même façon que pour les réponses obtenues avec la liste des termes
descriptifs du bruit du tramway, il a été vérifié que l’expression de la gêne variait
en fonction du type de bruit perçu. Le test est effectué sur la note de gêne attribuée par les personnes interrogées pour le bruit du tramway au passage. Cette
note de gêne n’étant pas distribuée « normalement » dans notre échantillon, on
effectue un test non paramétrique.

166

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Les personnes qui ont cité grincement et/ou crissement ont une note moyennede gêne (Figure 106) significativement plus importante que ceux qui ne l’ont pas cité
(le test de Mann-Whitney rejette l’hypothèse nulle d’égalité des distributions à 1 %).
Les personnes ayant cité le bruit de grondement sont significativement plus gênées
(Figure 106) par le bruit au passage du tramway que celles qui ne l’ont pas cité (letest de Mann-Whitney rejette l’hypothèse nulle d’égalité des distributions à 5 %).
Figure 106 : note de gêne en fonction des réponses aux qualificatifs
10

10

10

10

10

10

7

Note
de 5
gêne

6
4.22

4.88

5

4

Note
de
5
gêne

7
6
5.04 54.13 4

3

3

2
0

0

Autres200Grondement0

Autres0

Grincement/Crissement

3.3.2.2. Les modèles exposition /gêne
L’analyse descriptive des divers indices acoustiques a mis en évidence l’existence d’une relation « exposition-gêne » entre la gêne au passage du tramway
et les indices acoustiques de court terme : LAmax 1s, LAmax 5s, LAeq passage et le
SEL. En effet, le pourcentage d’individus très gênés (extrêmement + beaucoupgêné) au passage du tramway, « fenêtres ouvertes », augmente en fonction desdifférentes classes de niveau sonore.
Il s’agit désormais d’établir la relation entre la gêne au passage, variable
dépendante binaire Y et le niveau sonore, variable indépendante X. La régression
logistique binaire simple sur la gêne au passage du tramway permet d’expliquerla gêne au passage du tramway (si Y = 1, « très gêné » sinon 0) en fonction desdifférents indices acoustiques retenus. Si l’on considère l’indice acoustique sous
sa forme continue, on obtient la probabilité estimée de survenue de la gêne pourchaque niveau sonore. L’estimation des paramètres

0 etsont calculés par laméthode du maximum de vraisemblance.
P(gêne = 1|bruit) = P(Y = 1|X) =Les intervalles de confiance à 95 % autour des probabilités estimées ne sont
pas représentés sur le graphique (Figure 107), ils oscillent autour de cette valeur± 0,7. Le Tableau 18 fournit les résultats de l’estimation des différentes régressions
logistiques pour chaque indice acoustique à partir des données individuelles.

Rapport INRETS n° 279

167

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 107 : relations exposition/gêne au passage
Probabilités
estimées

Lamax 1s

Laeq passage

SEL

Lamax 5s

1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 dB(A)

Tableau 18 : regression logistique simple de la gêne au passage dutramway
ModèleP(HA|X)
(1)
(2)
(3)
(4)

Coefficient

Écart type

Khi2 de Wald(p value)estimé

LAmax 1sec

0,13090,0287< 0,0001 ***Constante–9,9230

2,1984< 0,0001 ***LAmax 5sec

0,12790,0294< 0,0001 ***Constante–9,6237

2,2305< 0,0001 ***LAeq passage

0,11380,0234< 0,0001 ***Constante–8,0097

1,6689< 0,0001 ***SEL tramway

0,13330,0270< 0,0001 ***Constante–10,9301

2,2377< 0,0001 ***

R2
0,08
0,07
0,09
0,10

Le risque de survenue de la gêne augmente de manière significative avec leniveau sonore. Les différents coefficients de régression

sont significativement

différents de 0. La surface sous la courbe ROC (Receiver Operating Characteristic) permet d’évaluer la précision du modèle à discriminer les « très gênés » des« autres ». La discrimination est jugée acceptable lorsque l’AireROC ≥ 0,7, or ici
elle est égale à 0,6 pour les différents modèles, ils ne sont donc pas suffisamment discriminants. Lorsque les différents modèles sont confrontés aux données
observées sur notre échantillon, le taux global de bien classés (en utilisant leseuil de 0,5) varie de 60 % à 62,5 %. On constate toutefois que la liaison (R2 deNagelkerke) est plus élevée pour les deux derniers indices : LAeq passage et le168

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

SEL, qui tiennent compte de la durée de l’évènement que pour les LAmax, qui n’entiennent pas compte.
Les modèles univariés basés uniquement sur un indice acoustique rendant
compte du niveau sonore sont jugés insuffisants pour décrire la gêne due au bruitdu tramway au passage.
Des variables descriptives du bruit du tramway au passage, issues du questionnaire, sont introduites dans les précédents modèles (régression logistique
simple) ; ce sont les 4 paires d’adjectifs suivantes « bref/long », « grave/aigu »,« lointain/proche », « sourd/strident ») ainsi que les deux termes cités au cumul
grondement et grincement et/ou crissement pour décrire le bruit du tramway. Seules les variables significatives sont conservées dans les divers modèles dont lesrésultats sont synthétisés dans le Tableau 19.
Tableau 19 : résultats des modèles de régression logistiquede la gêne au passage
P (HA |X i)
Indice acoustique

Variables
LAmax 1sec

Différenciateurssémantiques (f.o.)Indice acoustique

Différenciateurssémantiques (f.o.)Indice acoustique

0,036< 0,0001 ***2,794< 0,0001 ***« Grondement » cité

1,128

0,307

0,0002 ***Item non cité0

« Grincement et/ou
crissement » cité(s)0,688Item(s) non cité(s)0Bref/Long

0,396

0,069

Grave/Aigu

0,183

0,077

0,0171 **Lointain/Proche

0,376

0,083

< 0,0001 ***LAeq passage

Différenciateurssémantiques (f.o.)

0,320

0,0317 **< 0,0001 ***0,030< 0,0001 ***2,192< 0,0001 ***« Grondement » cité

1,089

0,309

0,0004 ***Item non cité0

« Grincement et/ou
crissement » cité(s)0,724

Item(s) non cité(s)0Bref/Long

0,398

0,07

Grave/Aigu

0,187

0,077

0,0159 **Lointain/Proche

0,38

0,084

< 0,0001 ***référence
0,324

0,0254 **0,42

référence< 0,0001 ***

0,134

0,034

< 0,0001 ***–11,8812,758< 0,0001 ***« Grondement » cité

0,838

0,279

0,0027 ***Item non cité

0

Sourd/Strident

0,198

0,068

0,0035 ***Bref/Long

0,375

0,07

< 0,0001 ***Lointain/Proche

0,374

0,083

< 0,0001 ***Rapport INRETS n° 2790,41

référence

0,141

SEL tramway

R2

référence–11,128

Constante
Terme cité au cumul
décrivant le bruit dutramwayKhi2 de Wald(p value)

0,158

Constante
Terme cité au cumul
décrivant le bruit dutramway

Écart
type

–13,229

Constante
Terme cité au cumul
décrivant le bruit dutramway

Coefficient

référence

0,40

169

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

L’introduction de variables descriptives du bruit du tramway augmente le pouvoir explicatif des différents modèles. En effet, le R2 passe de 9 % avec comme
seule variable explicative, l’indice acoustique, à 40 % avec l’introduction d’éléments descriptifs du bruit du tramway au passage tels que perçus par les riverains.
Le « meilleur » modèle est celui contenant le LAeq passage : tous les coefficients
estimés sont significativement différents de 0, le R2, le taux de bon classement etl’aire sous la courbe ROC sont les plus élevés.
Il apparaît donc que les indices acoustiques rendant compte du bruit d’un passage de tramway par son niveau maximum (LAmax), ou en intégrant la durée del’événement (SEL), ou en estimant un niveau moyen (LAeq), ne suffisent pas pourdécrire la gêne due au bruit du tramway au passage. La nécessité d’introduire dansles modèles explicatifs des variables caractérisant le bruit du tramway a été établie.
La hauteur du bruit perçu au passage du tramway, que ce soit dans les fréquences hautes, caractéristiques des bruits de grincement/crissement ou les fréquences
basses, caractéristiques du bruit de grondement, pourrait être prise en compte en
considérant des indices intégrant les caractéristiques fréquentielles du bruit.
3.3.2.3. Pertinence de la notion d’émergence
Une autre piste explorée dans cette recherche est la pertinence de la notiond’émergence comme descripteur acoustique de la gêne due au bruit du tramway au passage. Elle est définie ici comme la différence entre le bruit de lasource considérée et le niveau de bruit de fond. Elle est parfois envisagée enmilieu urbain, pour décrire le bruit perçu au passage d’une source particulière.
Les valeurs de l’émergence (Tableau 20) pour le bruit du tramway au passage
ont donc été calculées en faisant la différence entre le LAmax tramway et le LAeq
« route » sur la période diurne (6h00-22h00).
Tableau 20 : distribution des valeurs d’émergence de l’échantillon
sur la période 6h-22h
Émergence

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 25 28 29 30

Nb d’ind.

2 2 11 12 5 2 11 28 20 34 56 25 28 31 28 22 7

1

9

3

8

2

7

8

3

Pour comprendre l’histogramme de la Figure 108 qui semble indiquer que lepourcentage d’individus « très gênés » par le bruit au passage du tramway diminue lorsque la valeur de l’émergence augmente, et simplement à titre indicatif, lacomposition de l’émergence dans l’échantillon a été explorée (Figure 109).
La variabilité de l’émergence (Figure 109) dans l’échantillon étudié paraît plutôt liée aux variations du bruit de fond qu’à celle du bruit du tramway. Donc, ce
qui distingue ici une valeur d’émergence faible d’une valeur d’émergence forte
est une différence de niveau du bruit de fond, avec dans les deux cas un niveau
maximum du bruit de tramway au passage « comparable ». Ceci implique que la
notion d’émergence définie comme une différence entre le bruit d’une source particulière et le bruit résiduel ne peut pas être utilisée dans des situations sonores

170

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramwayoù le bruit de fond varie. Ce qui est alors observée ne sont pas uniquement lesvariations de la source étudiée.
Figure 108 : pourcentage d’individus « très gênés » au passage
selon la valeur de l’émergence% de ≥ 4
60
50
40
30
20
10
0
<10

de 11 à 15 de 16 à 20

>20

Classes d'émergence

Figure 109 : valeurs moyennes du LAmax tram et du LAeq route
correspondantes selon les valeurs de l’émergence
LAmax

dBA
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
0

5

10

LAeq route 6h-22h

15

20
25
30
Valeur moyenne d’émergence

Dans un deuxième temps, l’effet du niveau du bruit de fond sur la gêne due au
bruit du passage du tramway a été exploré en observant le pourcentage d’individus « très gênés » dans deux conditions de niveau de bruit de fond.
À la lecture de la Figure 110, l’hypothèse peut être faite que le niveau dubruit de fond influence la gêne due au bruit du tramway au passage. Pour unemême classe de LAmax, le pourcentage d’individus se déclarant « très gênés » au

Rapport INRETS n° 279

171

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

passage du tramway est plus important dans la situation où le LAeq route est leplus élevé. Cette hypothèse n’a pas pu être testée dans cette recherche du fait dela distribution des données.
Figure 110 : pourcentage d’individus « très gênés » au passage pourdifférentes classes de LAmax dans deux conditions de bruit de fond%≥490

LAeq route ≤ 60

LAeq route > 60

80
70
60
50
40
30
20
10
0
≤ 70

71-75

76-80

> 80
Classes de LAmax

3.3.2.4. Conclusion concernant la gêne due au bruit dû au passage detramway
Plus de la moitié des personnes interrogées se déclarent « beaucoup »ou « extrêmement gênées » par le bruit du tramway « fenêtres ouvertes » au
passage.
Les modèles explicatifs de la gêne basés seulement sur un indice acoustiqueen relation avec le niveau d’exposition au bruit (LAmax, SEL, LAeq passage) se
révèlent insuffisants.
Des modèles intégrant les caractéristiques du bruit du tramway se sont avérés
nettement meilleurs. Dans cette recherche, cette description est basée sur lesréponses des individus mais elle pourrait être traduite en termes acoustiques en
intégrant les composantes fréquentielles.

3.4. Le bruit dû au trafic de tramways
3.4.1. Exposition de long terme
Le LAeq « trafic tramway » a été calculé pour 4 périodes de la journée : matin(6h-9h), jour (9h-18h), soirée (18h-22h) et nuit (22h-6h) et pour 24 h. Le LDENa également été introduit dans les analyses statistiques. Le calcul de cet indiceprend en compte des pondérations pour les périodes de soirée (+5 dB(A)) et denuit (+10 dB(A)), c’est-à-dire lorsque le bruit est le plus gênant. La Figure 111 présente l’exposition de l’échantillon pour les différentes périodes de la journée.

172

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

En moyenne, on constate peu de différences entre les niveaux d’exposition
au bruit dû au trafic des tramways des différentes périodes diurnes (matin, jour,soirée). La différence est beaucoup plus importante entre le jour et la nuit dufait d’un nombre de passages de tramways par heure qui passe en moyenne
de 20 à 4.
Figure 111 : exposition de l’échantillon au bruit du tramway
Nb d'individus
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
35

6h-9h

38

41

44

9h-18h18h-22h22h-6h

24h

47

53

59

65

50

56

62

68

71

74
LAeq

Notons que 25 % de l’échantillon dépasse les niveaux maximums admissibles28, applicables lors de l’introduction de lignes nouvelles, en journée (63 dB
LAeq, 6h-22h), et 5 % la nuit (58 dB LAeq, 22h-6h).
3.4.2. La gêne due au bruit de la circulation des tramways
Après la gêne au passage, le questionnaire abordait la gêne de plus long termedue à la circulation des tramways. La soirée est la période de la journée où il y ale plus de personnes qui se déclarent « extrêmement » ou « beaucoup » gênées.
Il y a près d’une personne sur deux qui se déclare au moins moyennement gênée
par le bruit du à la circulation du tramway sur une période de 24 heures, un journormal de la semaine (Tableau 21).
Les deux principales causes de gêne citées par les riverains de ligne de tramway sont :–– l’intensité du bruit lorsqu’un tramway passe ;–– le nombre de passages de tramway.
28 Conformément à l’arrêté du 8 novembre 1999 relatif au bruit des infrastructures ferroviaires.

Rapport INRETS n° 279

173

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tableau 21 : répartition selon l’intensité de la gêne due au bruit de lacirculation des tramways pour les différentes périodes de la journéeExtrêmement

Beaucoup

S/T
Ext/Bcp

Moyen­
nementLégèrement

Pas dutout

S/T Léger/
Pas

Matin

6

10

16 %

28

26

30

56 %

Jour

2

9

11 %

29

31

29

60 %

Soirée

6

16

22 %

24

26

28

54 %

Nuit

4

10

14 %

16

26

44

70 %

24h
jour normal

1

13

14 %

32

30

24

54 %

24h
Week- end

1

7

8%

28

35

29

64 %

Base : 365 individus

Pour commencer d’appréhender la variabilité de la gêne due à la circulation destramways, il est à noter que les personnes interrogées se déclarent globalement
soit gênées toute l’année de la même façon, soit plus gênées l’été, sans doute dufait de l’ouverture plus fréquente des fenêtres. Pour 8 personnes sur 10, les conditions météorologiques n’ont pas d’influence sur leur perception du bruit du tramway,
cette variable n’a ainsi pas été prépondérante dans l’analyse des données.
3.4.2.1. La gêne en fonction des périodes de la journée
Sur une période de 24 heures, un jour normal de la semaine (Figure 112), 47 %des personnes interrogées sont au moins moyennement gênées par le bruit dutramway (15 % se déclarant extrêmement ou beaucoup gênées) contre 36 % leweek-end (8 % des personnes se déclarant extrêmement ou beaucoup gênées).
Parmi les riverains au moins moyennement gênés par le bruit du tramway
sur 24 heures, 84 % le sont également en soirée, contre 78 % le matin, 76 % enjournée et 59 % la nuit.
La Figure 112 présente la répartition de l’échantillon en fonction de l’intensitéde la gêne ressentie pour les différentes périodes de la journée. La soirée est
la période de la journée où le pourcentage d’individus au moins moyennementgênés est le plus important (45 % se détaillant en 22 % extrêmement et beaucoupgênés et 23 % moyennement gênés).
3.4.2.2. Les activités quotidiennes perturbées par le bruit du tramway
L’évaluation de la gêne due au bruit est également faite à travers la fréquencede perturbation d’activités quotidiennes ou des comportements induits par la gênedue au bruit du tramway. Les résultats du Tableau 22 indiquent que le passage
du tramway et le bruit qu’il occasionne a une incidence sur les activités quotidiennes des riverains. Ainsi, près de la moitié « ferme la fenêtre lorsque le tramway
passe » « assez souvent/tout le temps », 3 personnes sur 10 « montent le son dela télévision » « assez souvent/tout le temps ».

174

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Figure 112 : répartion des individus en fonction de l’intensitéde la gêne par période%

Pas/Léger

Moyen

Bcp/Ext

Jour

Soirée

Nuit

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Matin

Tableau 22 : répartition selon la fréquence de l’incidence du bruitdu tramway sur les activités de la vie quotidienne
JamaisOccasionnellement

S/T
Rarement

Assez Tout leS/Tsouvent temps Souvent

De fermer la fenêtre

34 %

19 %

53 %

25 %

22 %

47 %

De monter le son de latélévision

54 %

17 %

71 %

20 %

9%

29 %

D’interrompre votre
conversation

64 %

18 %

82 %

16 %

2%

118 %

De ressentir les vibrations

70 %

16 %

86 %

9%

5%

14 %

D’être perturbé lorsque vous
vous reposez

65 %

21 %

86 %

10 %

4%

14 %

De vous réveiller

70 %

17 %

87 %

9%

4%

13 %

D’entendre vos fenêtres vibrer

81 %

11 %

92 %

5%

3%

8%

D’être perturbé pendant votre
lecture

76 %

16 %

92 %

5%

3%

8%

Base : 365 individus

Un lien a été établi entre la gêne ressentie (au moins moyennement) et lafréquence (« assez souvent/tout le temps ») de perturbation des activités ou d’apparition de comportements induits présentés dans la Figure 113. Les deux comportements les plus fréquemment évoqués sont le fait « de fermer la fenêtre » et« de monter le son de la télévision » à cause du bruit du tramway.
Un modèle de régression établi avec la variable au moins moyennement gênéet les activités perturbées et les comportements spécifiques (fréquence « souvent ») a montré que certaines activités ou comportements sont plus particulièrement reliés à des périodes de la journée (Tableau 23). Ainsi si « fermer lafenêtre » lorsque le tramway passe est un comportement qui apparaît avec une

Rapport INRETS n° 279

175

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

fréquence importante tout au long de la journée, « monter le son de la télévision »lorsque le tramway passe est un comportement plutôt associé à la soirée.
Figure 113 : pourcentage d’individus déclarant des perturbations
fréquentes d’activités ou des comportements en réaction au bruitdu tramway en fonction de la gêne ressentie%
100

Pas du tout + légerMoyen

Bcp + extr

Etre perturbé
pendantrepos

Se réveiller

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Fermer lafenêtreMonter le sonde la téléInterrompre
conversation

Etre perturbé
pendant
lectureTableau 23 : les activités perturbées et comportements induits en fonction
des moments de la journéeGêne due au bruit
Activitésdu tramperturbées ou
comportements induits

Fermer la fenêtre
Monter le son de la télévision
Se réveillerÊtre perturbé lorsqu’on se repose

Matin(6-9h)

Journée
(9-18h)Soirée(18-22h)Nuit(22-6h)< 0,0001 *** < 0,0001 *** < 0,0001 *** < 0,0001 ***-0,0146 **0,0004 ***-< 0,0001 ***-0,0438 **0,0014 ***-0,0248 **0,0168 **0,0239 **3.4.2.3. Modèles explicatifs de la gêne due au trafic tramway
Préalablement à l’établissement de modèles, l’existence d’une relation entre
le niveau de bruit pour les différentes périodes de la journée et l’expression de lagêne a été testée à l’aide du test du Chi2 (Tableau 24).
Le test du Chi2 n’a pas permis d’établir de lien entre le pourcentage d’individus
très gênés et le LAeq tramway pour la période du matin (6h-9h).

176

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Tableau 24 : relation « gêne par période »/LAeq tramway pourles différentes périodes% d’individus gênés
(échelle de gêne 3+4+5/1+2)

Indices acoustiques% d’individus très gênés
(échelle de gêne 4+5/1+2+3)

LAeq tram. 6h-9h**

Non significatif

LAeq tram. 9h-18h****

LAeq tram. 18h-22h

***

***

LAeq tram. 22h-6h (filtré)*

**

***

LAeq tram. 24h

**

***

LDEN tram.

*****uniquement sur les personnes qui habitent un studio ou qui ont leur chambre principale

exposée au bruit du tramway** : test significatif à 5 % (proba ≤ 0,05) *** : test significatif à 1 % (proba ≤ 0,01)

Les Figures 114 et 115 détaillent les variations du pourcentage d’individusgênés en fonction du niveau de bruit pour les différentes périodes de la journée.
Figure 114 : pourcentage d’individus gênés en fonction des niveauxde bruit pour les différentes périodes de la journée
%
70
60
50
40

Bcp/Ext

Moy/Bcp/Ext%
70

Bcp/Ext

Moy/Bcp/Ext

60
ns

50
40

30
20

30

10
0

10

20

< 55

[55;57] [58;60] [61;63] [64;66] >66
LAeq tram 6h9h

Bcp/Ext

%
70
60
50
40
30
20

Moy/Bcp/Ext

10
0
< 52

[52;54] [55;57] [58;60] [61;63] >63
LAeq tram 18h22h

Rapport INRETS n° 279

0
< 55

%
70
60
50
40
30
20
10
0

[55;57] [58;60] [61;63] [64;66] >66
LAeq tram 9h18h

Bcp/Ext< 46

Moy/Bcp/Ext[46;48] [49;51] [52;54] [55;57] >57
LAeq tram 22h6h(filtré)

177

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 115 : pourcentage d’individus gênés en fonction des niveauxde bruit sur 24 heures
Bcp/Ext

%
70
60
50
40

Moy/Bcp/Ext

30
20

40
30
20

10
0

10
0
< 52

[52;54] [55;57] [58;60] [61;63] >63
LAeq tram 24h

Bcp/Ext

%
70
60
50

< 55

Moy/Bcp/Ext[55;57] [58;60] [61;63] [64;66] > 66
LDEN Tram

Les modèles exposition/gêne
Nous avons établi que le pourcentage d’individus gênés (au moins moyennement gêné) par le trafic du tramway par période augmentait en fonction desdifférentes classes de niveau sonore (LAeq) pour les différentes périodes de lajournée.
La première étape de la phase de modélisation a consisté, comme pour lagêne au passage, à expliquer la gêne due au trafic des tramways par période(où la variable Y = 1 si « gêné », 0 sinon) à l’aide du LAeq tramway associé (Figures 116 et 117).
Figure 116 : relation exposition/gêne par période
6h-9h9h-18h18h-22h22h-6h filtré

Probabilités
estimées
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72
LAeq tram

178

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Figure 117 : relation exposition/gêne sur 24 heures
LAeq Tram

LDEN Tram

Probabilités
estimées
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
45

47

49

51

53

55

57

59

61

63

65

67

69

71
dBA

Les courbes de gêne pour les périodes 9h-18h et 18h-22h ont la même allure.
L’étude de la période nocturne a été effectuée uniquement pour les personnes
dont le logement est un studio ou dont la chambre principale est exposée à unevoie de tramway (soit 214 personnes concernées). 34 % des personnes interrogées ayant leur chambre principale (ou studio) exposée directement sur la voie
de tramway sont au moins moyennement gênées par le bruit du tramway la nuitcontre 23 % sur l’ensemble de l’échantillon.
Tableau 25 : régression logistique simple de la gêne due au bruit du trafic
tramway par période
Coefficient

Écart type

Khi2 de Wald(p value)

LAeq tram 6h9h

0,038

0,023

0,0970 ns

Constante–2,6001,416

0,0663 ns

LAeq tram 9h18h

0,081

0,025

0,0011 ***Constante–5,3081,512

0,0004 ***LAeq tram 18h22h

0,082

0,025

0,0009 ***Constante–5,0271,468

0,0006 ***LAeq tram 22h-6h (filtré)

0,078

0,038

0,0410 **Constante–4,717

1,999

0,0183 **LAeq tram 24h

0,065

0,024

0,0069 ***Constante–3,9231,410

0,0054 ***LDEN tram

0,069

0,025

0,0050 ***Constante–4,363

1,514

0,0040 ***ModèleP (A période i |X période i)

Rapport INRETS n° 279

R2
0,01
0,04
0,04
0,03
0,03
0,03

179

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Le risque de survenue de la gêne augmente de manière significative avec
le niveau sonore sauf pour la période 6h-9h (Tableau 25). Excepté le matin, lesdifférents coefficients de régression
sont significativement différents de 0. On
constate que la liaison est extrêmement faible quelle que soit la période retenue.
Même constat concernant le pouvoir discriminant des différents modèles. D’après lecritère de la courbe ROC, ces modèles ne sont pas suffisamment discriminants. Le
taux global de bien classés (en utilisant le seuil de 0,5) varie entre 54 % et 70 %.
La gêne due au bruit de la circulation du tramway est très mal expliquée parl’indice acoustique LAeq période. Il n’explique que 3 à 4 % de la gêne. Même si
l’ensemble des recherches basées sur des enquêtes auprès de population a déjà
montré que les facteurs acoustiques n’expliquent qu’une partie de la gêne exprimée, ce pourcentage reste très insuffisant.
Pour essayer d’approfondir ce résultat, l’étude des variables explicatives de lagêne due au bruit du trafic de tramway par l’établissement d’un modèle perceptuelde la gêne due au bruit du trafic des tramways a été mise en œuvre.
Modèle perceptuel de la gêne due au bruit du tramway
Pour comprendre pourquoi un indice acoustique qui « moyenne » l’exposition
au bruit en faisant la sommation énergétique des événements durant une période
déterminée, n’est pas un bon descripteur de la gêne due au bruit de la circulation
des tramways, un modèle perceptuel a été établi à partir des variables extraites
du questionnaire.
Ce modèle est proposé pour la période où le nombre de personnes se déclarant gênées est la plus importante : en soirée. Le Tableau 26 synthétise les résultats, seules les variables significatives sont conservées dans le modèle.
Ce modèle exploratoire explique 51 % de la gêne de soirée. Le pouvoir discriminant du modèle est jugé excellent d’après le critère de AROC = 0,87, le tauxgénéral de bon classement est égal à 76,9 % (Sensibilité = 74,4 % ; Spécificité = 79,1 %). Les résultats issus de ce modèle nous permettent de faire différentes hypothèses pour expliquer la gêne due au bruit du trafic de tramway.
Assez logiquement, il semblerait que l’évaluation de la gêne ne puisse se fairesans prendre en compte le contexte sonore dans lequel le bruit du tramway est
entendu. En effet, le plus souvent le tramway circule dans des rues où la circulation automobile est également présente. L’exposition au bruit pour les riverains dela ligne de tramway à Nantes serait donc une situation de multi exposition dans lesens où le bruit extérieur entendu est composé non seulement du bruit du tramway mais aussi du bruit de la circulation routière. Le modèle perceptuel de la gênede soirée indique que la gêne due au bruit de la route et la gêne ressentie au passage du tramway expliquent conjointement la gêne due au bruit de la circulation
des tramways. Plus on est gêné par le bruit de la route, plus le risque d’être gênépar le bruit dû à la circulation du tramway augmente. En d’autres termes, le risqued’être gêné par le bruit dû à la circulation des tramways augmente si le tramway
circule dans une rue où le bruit dû à la circulation routière est déjà important.

180

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Tableau 26 : modèle perceptuel de la gêne due au trafic de tramway en soirée
P (A18-22h |X i)

Variables
ConstanteGêne

Éléments citéscomme gênant
dans le faitd’habiter à
proximité d’une
ligne de tramway

Émergence
18-22hDifférenciateurs
Sémantiques(fenêtres ouvertes)

Coefficient Ecart typeP-value(Khi2 de Wald)– 4,2681

0,6960< 0,0001 ***au passage du tramway(très gênés)1,29900,3149< 0,0001 ***Pas « très gênés »0trafic route18-22h (gênés)1,24800,3274Pas « gênés »0

référence« Le nombre de passages
du tramway »0,72650,3017Item non cité0

référence« L’intensité du bruit »0,97650,3189Item non cité0

référence« Les vibrations dues au
passage »1,39010,4499Item non cité0

référence

Émergence

0,06880,02880,0169 **Bref/Long

0,15130,07450,0423 **Lointain/Proche

0,2706

0,09230,0034 ***R2référence
0,0001 ***0,0161 **0,0022 ***0,51

0,0020 ***La gêne due au bruit de la circulation du tramway s’expliquerait par la gêneressentie à chaque fois que le tramway passe, associée au nombre de passages.
La variable nombre d’événements n’a pas pu être testée dans cette recherche
car la fréquence des tramways est quasiment la même pour les trois lignes detramway de la ville de Nantes.
Dans ce modèle les vibrations sont également un facteur aggravant de la gênedue au bruit de la circulation des tramways. Dans notre échantillon, 14 % despersonnes interrogées déclarent ressentir « souvent » des vibrations lorsque letramway passe.
3.4.3. Les variables non acoustiques influençant l’expression de la gêne due
au bruit du tramway
Un des objectifs de cette recherche est de rechercher les facteurs de modulation de la gêne due au bruit de tramway. Le niveau d’exposition au bruit n’expliquequ’une partie de la gêne exprimée, d’autres variables viennent en complément
expliquer les variations.
Pour étudier l’effet des différentes variables sur la gêne due au bruit du trafic
des tramways, la note attribuée à la gêne due au bruit de la circulation des tramways par chacune des personnes interrogées a été utilisée. La note moyenne surl’ensemble de l’échantillon est de 4,48. Le Tableau 27 donne les paramètres dedispersion de la note de gêne.

Rapport INRETS n° 279

181

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tableau 27 : paramètres de dispersion de la note de gêne due au bruit de lacirculation des tramways
MoyenneÉcart typeMin

1er quartile

Médiane3e quartile

Max

4,48

2,48

0

3

4

6

10

Les réponses au questionnaire permettent d’étudier différents facteurs demodulation de la gêne : les caractéristiques individuelles d’une part (sexe, âge,activité, diplôme...) et des informations relatives au contexte, à l’environnement
dans lequel vivent les riverains d’autre part.
3.4.3.1. Les facteurs individuels
Les variables socio-démographiques
Aucune des variables socio-démographiques n’a d’effet sur la note donnée parles personnes interrogées à la gêne due au bruit du tramway (âge, sexe, activité,
diplôme).
Les variables associées au logement
Les variables associées au logement (statut d’occupation, ancienneté dansle logement et isolation du logement, passage du tram avant l’emménagement)n’ont pas d’effet sur le niveau de gêne.
La sensibilité au bruit
La méthodologie du questionnaire ne permet pas de mesurer la sensibilité aubruit des personnes enquêtées. Il a donc été proposé aux riverains de s’auto-évaluer sur une échelle en 5 points de « très sensible » à « pas du tout sensible ».
Le Tableau 28 présente la répartition des réponses. On retiendra que les 2/3 del’échantillon se déclare « un peu sensible » ou « pas du tout sensible » au bruitde manière générale.
Tableau 28 : répartition selon les réponses à l’échelle de sensibilité
au bruit
Échelle de sensibilité

Fréquence

Pourcentage

Très sensible

32

9Assez sensible

97

26

Un peu sensible

133

36

Pas du tout sensible

105

29

Non réponse

10

La sensibilité au bruit module la note de gêne. Le groupe « Pas du tout sensible au bruit » se déclare moins gêné que les 3 autres groupes (« Très sensible », « Assez », « Un peu sensible »). Cette différence est significative à 5 %(Tableau 29).

182Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Tableau 29 : note de gêne et « sensibilité au bruit »Sensibilité
au bruit

Moy.

Écart typeN

Pas du tout

3,43

2,41

105

10

10

10

8

7
6

Un peu

4,61

Assez

Très

2,27

131

4,99

2,53

96

5,84

2,24

32

5

10

5

7
5.84 65

4.99 5

3

3

0

0

0

Un peu

Assez

Très

4.61

3.43 34

2
0

0

Pas du tout

3.4.3.2. Le sentiment d’habituation au bruit
Il y a également un effet du sentiment d’habituation au bruit du tramway sur lanote de gêne. La moyenne des notes de gêne des personnes se déclarant « habituées » est plus faible (significatif à 5 %) que celles des personnes se déclarant« non habituées » (Tableau 30).
Tableau 30 : note de gêne et « habituation au bruit »Sentimentd’habituation

Moy.

Oui

3,83

Écart type

N

10

10
9

8
7.26 7
6

2,21

292

5

5
3.83 4

3

2

Non
7,26

1,53

65

0

0

oui

non

Par ailleurs, la Figure 118 illustre que le sentiment d’être habitué au bruit dutramway n’est pas lié au temps d’occupation du logement.
Figure 118 : pourcentage d’individus qui déclarent ne pas être habituésau bruit du tramway selon le temps d’occupation du logement
%
25
20
15
10
5
0
1à2

3à5

6 à 1011 à 20+ de 20 ans

Temps d'occupation du logement

Rapport INRETS n° 279

183

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

3.4.3.3. La variable usage du tramway
Plus d’une personne interrogée sur deux utilise le tramway pour ses déplacements, au moins 1 à 5 fois par semaine (Tableau 31), 83 % des personnes utilisantle tramway même occasionnellement se disent « extrêmement » ou « beaucoup »satisfaites du tramway en tant qu’usager.
Tableau 31 : répartition selon la fréquence d’utilisation du tramway
pour les déplacements
Fréquence d’utilisation
Tous les jours
1 à 5 fois par semaine
1 à 3 fois par mois
1 à 3 fois par an
JamaisFréquence
76
124
103
33
29

Pourcentage
21 %
34 %
28 %
9%
8%

Il y a globalement un effet significatif de la variable « usage du tramway » sur lanote de gêne due au bruit à 1 %. Les moyennes sont significativement différentes
entre ceux qui l’utilisent souvent (tous les jours – 1 à 5 fois par semaine) et ceux
qui ne l’utilisent jamais. En d’autres termes, plus on utilise le tramway moins on
se déclare gêné par le bruit du tramway (Tableau 32).
Tableau 32 : note de gêne et « usage du tram »Usage
Souvent

MoyenneÉcart type

N

4,16

2,53

200

10

5

Occasionnel

4,69

2,35

10

10

7

7

5.66 6
4

136

10

6
4.69

5
4.16 4
3
2

Jamais

5,66

2,36

  29

0

0

0

0

jamaisoccasionnellement

souvent

3.4.3.4. La variable « Opinions sur le quartier et cadre de vie  »
70 % des personnes interrogées sont « beaucoup » ou « extrêmement » satisfaites de leur logement. Seulement 7 % des personnes interrogées sont « légèrement » ou « pas du tout » satisfaites de leur logement.
Cependant, 22 % des personnes interrogées envisagent de déménager dansles 12 prochains mois. Le cumul des raisons principales du déménagement citéesen premier, deuxième et troisième position (Tableau 33), indique que la première
raison citée est « pour avoir de meilleures conditions de logement » qui est également la raison la plus souvent évoquée en première citation.

184

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Le cumul des citations donne comme deuxième raison « les nuisances sonores » et comme troisième raison « la recherche de conditions environnementales
plus agréables ».
Tableau 33 : répartition des raisons principales de déménager
1re citation

CUMUL*

Pour avoir de meilleures conditions de logement

35 %

55 %

Pour des raisons professionnelles

12,5 %

15 %À cause de problèmes de voisinage

12,5 %

17,5 %

À cause de nuisances sonores

12,5 %

32,5 %

Parce que je vais acheter ou faire construire

8,8 %

17,5 %

Pour des raisons familiales ou personnelles

7,5 %

16,3 %

Pour des conditions environnementales plus agréables

6,3 %28,8 %

Autres raisons

3,8 %18,8 %

Pour des raisons financières

1,2 %

7,5 %

Liste des items proposésBase : 80 individus envisageant de déménager

Dans les critères de choix du logement les aspects environnementaux ne sontpas présents parmi ceux les plus souvent évoqués (Tableau 34).
Tableau 34 : répartition selon les critères de choix du lieu d’habitation
1re citation

CUMUL*

Pour des raisons familiales ou personnelles

27 %

37 %

Pour des raisons professionnelles

17 %

22 %

Par pur hasard

8%

16 %

Parce que j’aime ce quartier

8%

23 %

À cause du prix de l’immobilier ou des loyers

8%

18 %

Recherche d’un meilleur environnement

7%

15 %

Parce que le centre ville est à proximité

7%

24 %

Je n’ai pas eu le choix

6%

12 %

J’ai toujours vécu ici (dans ce logement ou ce quartier)

5%

10 %

Parce que ce quartier est animé/vivant

5%

11 %

Parce que l’accès au transport en commun est facile

3%

17 %

Liste des items proposés*Calcul du cumul = nombre de citations de l’item divisé par la base ; base : 365 individus

Si on s’intéresse au quartier (Tableau 35), on constate qu’une majorité d’individus est d’accord avec le fait que « les déplacements à pied sont faciles » et que« les commerces de proximité sont suffisants ».
Les avis sont cependant plus partagés sur « la présence d’odeurs et depoussières liées à la pollution », ainsi que sur « les problèmes de vandalisme et

Rapport INRETS n° 279

185

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perceptiond’insécurité ». Enfin, il est intéressant de noter qu’ils ne sont pas d’accord avec
l’affirmation qu’il y a « peu de bruit dû aux transports ».
Tableau 35 : répartition en fonction du positionnement sur une échelled’accord pour différents items concernant le quartier
Liste des items proposés

Tout à
faitd’accordPlutôtd’accord

S/T
D’accordPlutôtpas
d’accord

Pas dutout
d’accord

S/T
Pasd’accord

Il y a beaucoup d’odeurs, depoussières liées à la pollution

22 %

29 %

51 %

32 %

17 %

49 %

Il y a suffisamment decommerces de proximité

44 %

39 %

83 %

11 %

6%

17 %

En général, les déplacements
en vélo y sont difficiles

17 %

30 %

47 %

35 %

18 %

53 %

Il y a peu de bruit dû aux
transports (rail, route, avions)

7%

29 %

36 %

31 %

33 %

64 %

Il y a suffisamment d’espaces
verts

20 %

40 %

60 %

26 %

14 %

40 %

Il y a des problèmesd’insécurité, de délinquance ou
de vandalisme

17 %

31 %

48 %

37 %

15 %

52 %

En général, les déplacements àpieds y sont faciles

45 %

48 %

93 %

5%

2%

7%

Le nombre d’équipements
pour le sport et les loisirs est
satisfaisant

14 %

46 %

60 %

25 %

15 %

40 %

Il n’y a aucun problème destationnement

8%

29 %

37 %

24 %

38 %

62 %

Base : 365 individus

Globalement, une personne sur 2 est « beaucoup » satisfaite de son quartier,de son cadre de vie (Tableau 36).
Tableau 36 : répartition selon le niveau de satisfaction vis-à-vis du cadre de vie
Fréquence

PourcentageExtrêmement satisfait

Échelle de satisfaction

44

12

Beaucoup satisfait

179

49

Moyennement satisfait

119

33

Légèrement satisfait

15

4

Pas du tout satisfait

82Base : 365 individus

Pour les riverains qui ont emménagé alors que le tramway était déjà
présent
63 % des personnes interrogées sont arrivées dans leur logement alors quele tramway passait déjà dans la rue. Pour 76 % de ces individus la présence du186

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

tramway était « plutôt un avantage » au moment du choix du logement, à l’inverse
pour seulement 11 % il s’agissait d’un inconvénient. Après l’emménagement,
les opinions ont peu évolué, en effet 85 % des personnes concernées n’ont paschangé d’avis (Tableau 37).
Tableau 37 : répartition selon l’évolution de l’opinion à propos du tramway

OUI

Fréquence

Pourcentage

Je pense désormais qu’il s’agit plutôt d’un avantage

18

8

Je pense désormais qu’il s’agit plutôt d’un inconvénient

13

6

Je pense désormais qu’il ne s’agit pas plus d’un avantage
que d’un inconvénient

3

1

197

85

NON Je n’ai pas changé d’avis
Base : 231 individus

Pour les riverains résidant dans leur logement avant la mise en place dutramway
37 % des personnes interrogées (soit 137) résidaient dans leur logement avant
la mise en circulation du tramway. Les résultats présentés dans le Tableau 38
montrent qu’une majorité d’entre eux était favorable au projet.
Tableau 38 : répartition selon l’opinion par rapport à l’arrivée du tramway
Favorable à ce projet
Défavorable à ce projet
Sans opinion par rapport à ce projet

Fréquence

Pourcentage

88
33
14

64 %
24 %
10 %

Base : 137 individus

Par ailleurs, ils se sont aussi exprimés sur l’incidence de l’installation du tramway sur la vie du quartier (Tableau 39) :–– globalement les avis sont très partagés, la moitié des personnes interrogées pensent que la rue est embellie par les aménagements de la ligne detramway, alors que l’autre moitié n’est pas entièrement d’accord. Ils sontégalement très partagés sur l’incidence de l’installation du tramway sur lacirculation automobile : la moitié dit que la circulation automobile est plus
difficile et l’autre non ;–– ils ne sont pas d’accord majoritairement pour dire que les déplacements envélo et les stationnements sont facilités depuis l’installation du tramway ou
à l’inverse que les déplacements à pied sont plus difficiles ;–– pour 7 personnes sur 10 l’installation du tramway ne s’est pas accompagnée d’une réduction des nuisances environnementales (bruit et pollution).

Rapport INRETS n° 279187

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tableau 39 : répartition selon une échelle d’accord pour différents items
décrivant l’évolution du quartier depuis l’introduction du tramway
Items proposés

Tout àPlutôtPlutôtS/T
faitpasd’accord D’accordd’accordd’accord

Pas duS/T
tout
Pasd’accord d’accord

Ma rue est embellie par lesaménagements de la ligne detramway

13 %

35 %

48 %

28 %

23 %

51 %

Il est beaucoup plus difficile
de circuler en voiture dansma rue

21 %

32 %

53 %

28 %

17 %

45 %

Il est beaucoup plus facile destationner dans ma rue

9%

20 %

29 %

32 %

37 %

69 %

Les déplacements en vélo ysont plus faciles

7%

27 %

34 %

39 %

25 %

64 %

Les déplacements à pied ysont plus difficiles

12 %

14 %

26 %

33 %

40 %

73 %

Il y a moins de pollution etd’odeurs qu’avant

7%

26 %

33 %

43 %

23 %

66 %

Ma rue est moins bruyantequ’avant

12 %

19 %

31 %

31 %

38 %

69 %

Base : 137 individus

Enfin, et assez logiquement, près d’une personne sur 2 estime que le quartier
ne s’est ni dégradé ni amélioré depuis l’introduction du tramway (Tableau 40).
Tableau 40 : répartition selon l’opinion sur l’évolution globale du quartierFréquence

Pourcentage

Dégradé26

19

Amélioré

43

31

Ni dégradé, ni amélioré

65

48

Non réponse32Base : 137 individus

Influence de l’« opinion sur le cadre de vie » sur l’expression de la gênePour tester l’hypothèse de l’influence de l’appréciation du cadre de vie sur
l’expression de la gêne ressentie, les questions concernant l’opinion sur lequartier (Tableau 35) et la satisfaction vis-à-vis du cadre de vie ont été utilisées(Tableau 36).
Dans un premier temps, une analyse factorielle des correspondances
multiples a été effectuée afin de mettre en évidence différentes relations entre
les modalités de ces différentes questions. L’hypothèse de l’existence d’un lien188

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

entre les réponses données aux différents items concernant le quartier et l’opinion
générale sur le cadre de vie quotidien des riverains du tramway de Nantes a donc
été testée.
L’analyse concerne les 365 individus interrogés. Les variables illustratives
sont constituées de réponses aux questions liées au logement (opinion sur lelogement, projet de déménagement, l’isolation du logement, le statut d’occupation du logement...), à la localisation du site, et à la gêne due au bruit dutramway.
La typologie est effectuée à partir des résultats issus de l’analyse factorielle descorrespondances multiples. Il s’agit donc d’une classification sur facteurs c’est-àdire que la partition s’est faite sur les 21 premiers axes factoriels de manière à cequ’au moins 80 % de l’inertie totale soit conservée. La partition retenue, à partir
du dendrogramme et de la courbe d’indice de niveau est celle en 3 classes, qui
est la plus cohérente compte tenu de la taille de l’échantillon. La description de lapartition est la suivante.
La première classe est constituée de 65 individus soit 18,4 % de l’échantillon. Ce sont globalement des personnes « extrêmement insatisfaites » deleur cadre de vie. Ce qui caractérise leurs opinions vis-à-vis du quartier est
un positionnement de leurs réponses systématiquement aux extrémités del’échelle d’accord pour exprimer leur insatisfaction. Les principaux items quiinterviennent dans la constitution de ce groupe concernent l’insuffisance deséquipements sportifs et de loisirs ainsi que d’espaces verts, les problèmes destationnement et les nuisances que ce soit le bruit ou les odeurs liées à la pollution. Ce sont essentiellement des personnes résidant en appartement, sansbalcon, ni terrasse, insatisfaites de leur logement et désirant déménager. Cegroupe d’individus est extrêmement gêné par le bruit du tramway au passage
fenêtres ouvertes.
Plus de la moitié de l’échantillon compose la deuxième classe. Elle est constituée de 242 individus soit 66,3 % de l’échantillon. Ces personnes se déclarent« modérément satisfaites de leur cadre de vie ». C’est une classe dont les réponses sont assez hétérogènes. En effet, elle rassemble d’une part des opinions plutôt positives concernant les déplacements à pieds, et les commerces à proximité,et d’autre part, des opinions négatives pour le stationnement et les problèmesd’insécurité. Pour certains thèmes, les réponses sont plutôt mitigées (espaces
verts, déplacements en vélo, équipements et bruit). Ce sont essentiellement despersonnes satisfaites de leur logement.
La dernière classe regroupe 15,9 % de l’échantillon soit 58 individus. Ce
sont globalement des individus « extrêmement satisfaits » de leur cadre de vie
et de leur quartier (espaces verts, équipements, pollution) car leurs réponses sepositionnent systématiquement aux extrémités de l’échelle d’accord mais cettefois pour exprimer leur satisfaction vis-à-vis du quartier. Ces personnes habitent
dans une maison de ville avec jardin et sont extrêmement satisfaites de leurlogement. Elles sont légèrement gênées par le passage du tramway fenêtres
ouvertes.

Rapport INRETS n° 279

189

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 119 : classes d’individus déterminées par la classification
ascendante hiérarchique

Donc, trois groupes se distinguent nettement d’après leurs réponses concernant le quartier et le cadre de vie (Figure 119). Deux classes à faibles effectifs,
assez éloignées du centre de gravité, opposent les personnes extrêmement satisfaites de leur quartier et de leur cadre de vie à celles qui ne le sont pas du tout.
Dans ces deux groupes une des variables qui décrit les individus est la gêne due
au bruit du tramway au passage. Enfin, la classe contenant plus de la moitié del’effectif total est assez hétérogène. On peut néanmoins conclure que ce sontglobalement des personnes satisfaites de leur quartier et de leur cadre de vie(tableau 39).
Tableau 41 : note de gêne et « cadre de vie »Groupes ACM« Cadre de vie »

Moy.

Écart
type

N

« Très insatisfaits »

5,83

2,40

65

10

« Très satisfaits »

4,33
3,55

2,43
2,21

10
8

7
5

« Satisfaits »10

5.83 66

4

4.33 4

242
58

3.55

2
0

5
4
2

0

0

0

Très insatisfaits

SatisfaitsTrès satisfaits

Il y a un effet de la variable « opinion sur le quartier et le cadre de vie » surla note de gêne tramway à 1 %. Les moyennes entre les riverains « très insatis-

190

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

faits » de leur cadre de vie vs « modérés » ainsi qu’entre les « très insatisfaits » vs
« très satisfaits » de leur cadre de vie sont significativement différentes à 5 %.
3.4.3.5. La variable « image du tram »La variable « image du tramway » (Tableau 42) a été construite à partir desquestions sur les opinions vis-à-vis de la ligne de tramway et leur évolution :
		
OUI :
		

Q.16 : L orsque vous avez emménagé dans ce logement, le tramway passait-il déjà ?
Q.17 : Au moment où vous êtes arrivé dans ce logement, le tramway était pour vous ?
Q.18 : D epuis votre installation dans ce logement avez-vouschangé d’avis concernant la présence du tramway ?

NON : Q.19 : L orsque vous avez appris que le tramway allait passer
devant chez vous, vous étiez ?
Tableau 42 : constitution des trois groupes « image du tram »Groupes« Lesfavorables »261 individus

Q16

Q17

Q18

Oui
Oui

Plutôt un avantage
Ni un avantage, ni un
inconvénientÀ la fois un avantage
et un inconvénientNon, je n’ai pas changé d’avis
Oui, je pense désormais qu’il s’agit
plutôt d’un avantage
Oui, je pense désormais qu’il s’agit
plutôt d’un avantage

Oui
Non
Oui
Oui

« Les
défavorables »57 individus

Oui
Oui

Favorable
au projet
Plutôt un avantage
Plutôt un
inconvénient
Ni un avantage, ni un
inconvénientÀ la fois un avantage
et un inconvénientOui, je pense désormais qu’il s’agit
plutôt d’un inconvénientNon, je n’ai pas changé d’avis
Oui je pense désormais qu’il s’agit
plutôt d’un inconvénient
Oui je pense désormais qu’il s’agit
plutôt d’un inconvénient

Non
Oui

Oui
« Les
indifférents »50 individus

Oui

Oui

Q19

Défavorable
au projet
Plutôt un avantage

Oui, je pense désormais qu’il nes’agit pas plus d’un avantage qued’un inconvénient
Ni un avantage, ni un Non, je n’ai pas changé d’avis
inconvénientÀ la fois un avantage Oui, je pense désormais qu’il ne
et un inconvénients’agit pas plus d’un avantage qued’un inconvénientÀ la fois un avantage Non, je n’ai pas changé d’avis
et un inconvénient

Non

Sans opinion
par rapport
au projet

Rapport INRETS n° 279191

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Globalement, il y a un effet de la variable « image du tramway » sur la note degêne à 1 %. Les moyennes des trois groupes sont significativement différentes
entre elles à 5 %.
Tableau 43 : note de gêne et « image du tramway »Image dutramway

Moy.

Écart
type

N

10

10
8

Défavorable

6,65

2,18

  57

Indifférent

5,08

2,26

  50

6.65
5

Favorable

3,88

2,29

256

9

9

7

7
6
5.08

5
3.88

5

4
3

2

2

1

0

0

Défavorable

Favorable

Indifférent

Pour les riverains qui ont vécu l’installation du tramway
Une attention particulière a été portée sur le groupe de riverains qui ont vécu
l’arrivée du tramway dans leur quartier. L’existence d’un lien entre l’avis des riverains vis-à-vis du projet d’installation d’une ligne de tramway (Tableau 40), leursréponses pour différents items décrivant l’évolution du quartier depuis son introduction (Tableau 41) et leur opinion sur l’évolution globale du quartier (Tableau 42) a été
testée. Une autre analyse factorielle des correspondances multiples a été réaliséeà partir de ces 9 variables actives. Elle porte uniquement sur les riverains résidant
dans leur logement avant la mise en place du tramway soit 134 personnes.
Les deux premiers axes expliquent 23,7 % de l’inertie. Les 15 premiers axes
factoriels sont conservés pour effectuer la classification ascendante hiérarchique.
La meilleure partition compte tenu de la taille du sous-échantillon est celle en 4classes (Figure 120).
Figure 120 : classes d’individus déterminées par la classification
ascendante hiérarchique (CAH)192

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

La première classe est constituée de 48 personnes soit 35,8 % des individus
qui ont vécu l’arrivée du tramway dans leur rue. Ce sont globalement des individus « modérément satisfaits » par la venue du tramway (réponses modérées). Ilsétaient favorables au projet d’introduire une ligne de tramway. Ils considèrent queleur quartier s’est amélioré : l’introduction du tramway a embelli les rues de leurquartier, elles sont moins polluées qu’avant. Cependant, le tramway a rendu lesdéplacements à vélo plus difficiles et les rues plus bruyantes.
La deuxième classe est constituée de 20 individus seulement, soit 14,9 %de notre sous-échantillon de riverains installés dans leur logement avant l’installation de la ligne de tramway. Ces individus sont « extrêmement satisfaits » del’introduction du tramway dans leur quartier. Ils sont tout à fait d’accord pour direque l’introduction du tramway facilite les déplacements (vélo, à pieds), embellit lesrues en les rendant également moins bruyantes et moins polluées qu’avant.
36 individus composent la troisième classe soit 26,9 %. Ce sont des individus « modérément mécontents » vis-à-vis du tramway (opinions mitigées). Ils
sont tout à fait d’accord pour dire que leur rue est plus bruyante et plus polluée
qu’avant. Même si ils n’avaient aucune opinion particulière par rapport à l’introduction de la ligne de tramway, ils constatent que les déplacements à pieds et envélo sont devenus plus difficiles.
La dernière classe est composée de 30 personnes soit 22,4 %. Ce sont desindividus « extrêmement mécontents » de l’arrivée du tramway dans leur rue.
Ce dernier a dégradé leur quartier et rendu les déplacements plus difficiles quel
que soit le mode de transport (vélo ou voiture). Ils étaient défavorables au projetd’installation du tramway.
Quatre groupes se distinguent nettement d’après leurs réponses concernantl’évolution du quartier depuis l’introduction du tramway. Les quatre classes sontassez éloignées du centre de gravité. Elles opposent les personnes extrêmement
et modérément satisfaites à des personnes extrêmement et modérément insatisfaites. Une limite de cette analyse est qu’elle repose sur un petit échantillon et parconséquent les classes qui en découlent ont de faibles effectifs. Il n’est donc pas
possible de tester si la note moyenne de gêne est différente entre les 4 groupes.
3.4.4. Conclusion concernant la gêne due au bruit du trafic de tramways
Le LAeq, indice acoustique qui moyenne l’exposition au bruit, n’est pas un descripteur adapté à la gêne due au bruit du trafic de tramway. Il paraît plus pertinentde considérer l’exposition au bruit du trafic de tramway comme la répétition d’unévénement particulier, en combinaison avec les autres sources extérieures debruits principalement ici le bruit de la circulation routière.
Lorsque le tramway circule dans une rue où la circulation routière est également présente, les riverains sont en situation de multi exposition sonore. Dans ce
cas-là, nos résultats conformément à ceux de travaux antérieurs [60] ont montré
que la gêne due à une source de bruit particulière, en l’occurrence ici le tramway,peut être affectée par la présence d’autres sources de bruit. La gêne due au bruitdu trafic tramway associe la gêne ressentie au passage du tramway et le nombre

Rapport INRETS n° 279

193

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

passage du tramway avec la gêne due à la circulation routière qui serait un élément « facilitateur ».
Toutes les recherches sur la gêne due au bruit indiquent que les facteurs
acoustiques n’expliquent que partiellement la gêne exprimée. Les modèles exposition/gêne donnent le risque d’être gêné pour un individu moyen, mais des variables non acoustiques (Tableau 44) viennent moduler l’expression de la gêne.
Tableau 44 : variables « non acoustiques » modulant l’expression dela gêne due au bruit du tramway
Variables influençant la gêneSensibilité au bruit
Sentiment d’habituation au bruitdu tram
Usage du tramway
Image du tram
Satisfaction vis-à-vis du cadrede vieModalités pour lesquelles les notes de gêne diffèrent
« Pas du tout » / « Très sensible »-« Assez sensible »- « Un peu
sensible »« Habitué » / « Non habitué »« Souvent » / « Jamais »« Défavorable » / « Indifférent » / « Favorable »« Très insatisfaits » / « Modérés »« Très insatisfaits » / « Très satisfaits »Conformément aux résultats obtenus dans des recherches précédentes [61]les variables socio-démographiques n’ont pas d’effet sur la variabilité de la notede gêne. Les variables qui modulent l’expression de la gêne dans notre recherche comme la « sensibilité au bruit », l’attitude vis-à-vis de la source de bruit,liée à son utilité avec l’« usage du tram », et l’importance qui lui est accordée demanière plus générale, l’« image du tram », sont classiquement citées dans lalittérature [62]. Mais, en zone urbaine où les types de quartier et d’habitat sontvariés, la « satisfaction vis-à-vis du cadre de vie », vient également influencer
l’expression de la gêne ressentie.
Les autres sources de bruit gênantes au domicile
Le tramway s’insère en milieu urbain, il n’est donc pas la seule source de bruitexistante. À ce titre, le questionnaire abordait également les autres sources debruit perceptibles au domicile en termes de description mais aussi de gêne.
La source dominante citée par les riverains est « les deux roues motorisées »avec une personne sur deux qui se déclarent « extrêmement » à « beaucoup »gênées. Le Tableau 45 donne la répartition des personnes concernées, selon leniveau de gêne ressentie, pour les principales sources citées.
Les individus devaient évaluer plus spécifiquement la gêne due au bruit dela circulation routière. Si l’on aborde ce bruit dans sa globalité (Tableau 46), on
remarque que sur 24 heures, l’échantillon se divise en deux ; une moitié se dit« pas du tout »/« légèrement » gênée et l’autre moitié au moins « moyennement »gênée. La soirée, comme pour la gêne due au bruit du tramway, reste le momentde la journée le plus sensible au bruit de la circulation, avec près d’une personne
sur deux qui est au moins « moyennement » gênée.

194

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

Tableau 45 : répartition en fonction du niveau de gêne due à d’autres
sources de bruit que le tramwayExtrêmement

Beaucoup

S/T
Ext/Bcp

Moyennement

Légère- Pas du S/T Léger/
ment
tout
Pas

2 roues motorisées(base : 356 ind.)

17 %

32 %

49 %

20 %

19 %

12 %

31 %

Camions(base : 317 ind.)

3%

16 %

19 %

19 %

24 %

38 %

62 %

Voisins(base : 334 ind.)

4%

11 %

15 %

10 %

14 %

61 %

75 %

Voisinage(base : 340 ind.)

2%

8%

10 %

13 %

16 %

61 %

77 %

Avions(base : 317 ind.)

1%

4%

5%

15 %

21 %

59 %

80 %

Activités de loisirs(base : 231 ind.)

1%

3%

4%

4%

5%

87 %

92 %

Tableau 46 : répartition selon le niveau de gêne due au bruit de lacirculation automobile selon les différents moments de la journéeExtrêmement

Beaucoup

S/T
Ext/Bcp

Moyennement

Légèrement

Pas dutout

S/T Léger/
Pas

Matin

2%

16 %

18 %

22 %

30 %

29 %

59 %

Jour

2%

12 %

14 %

27 %

28 %

31 %

59 %

Soirée

4%

21 %

25 %

22 %

24 %

29 %

53 %

Nuit

2%

8%

10 %

16 %

26 %

48 %

74 %

Journée de 24 h

1%

10 %

11 %

34 %

27 %

26 %

54 %

Base : 365 individus

4. Conclusions et perspectives
Dans le cadre de cette étude de la perception du bruit du tramway, 370 riverains
des 3 lignes de tramway de la ville de Nantes ont été interrogés. Ils occupaient
tous un logement dont au moins une façade donnaient directement sur la lignede tramway.
Les résultats de l’enquête [63] ont permis d’établir :–– 62,5 % des personnes constituant l’échantillon ont emménagé dans leurlogement alors que le tramway passait déjà dans la rue. Pour 76 % d’entre
elles la proximité de la ligne de tramway était plutôt un avantage, ceci estsans doute à mettre en relation avec le fait que plus d’une personne surdeux utilise le tramway au moins « 1 à 5 fois par semaine ».

Rapport INRETS n° 279

195

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception–– Les avis des 37,5 % des riverains qui habitaient leur logement avant la miseen circulation du tramway, concernant les changements du quartier sonttrès partagés. Notamment, 66 % ne sont pas d’accord avec l’affirmationqu’« il y a moins de pollution et d’odeurs qu’avant », et 69 % ne sont pas
d’accord avec celle que « leur rue est moins bruyante qu’avant ».
–– Le bruit du tramway, avant d’être gênant, est présent ; seules 4 % des personnes interrogées ne l’entendent jamais. Près de 9 personnes sur 10 l’entendent « assez souvent » à « tout le temps » « fenêtres ouvertes », et plusde la moitié « fenêtres fermées ». Globalement, si on ne retient que lesadjectifs sur lesquels se concentrent les 2/3 des réponses, le bruit du tramway, « fenêtres ouvertes », est caractérisé de fort (le mode de la distribution
des réponses est : « très »), habituel (mode : « assez ») et proche (mode :« assez »). De même les deux mots qui le décrivent le mieux sont roulement
et grondement.
–– Au passage du tramway, lorsque les fenêtres sont ouvertes, plus de la moitié
de l’échantillon se déclare extrêmement ou beaucoup gênée avec en corollaire des comportements comme « souvent fermer la fenêtre » (47 % decitations) et « souvent monter le son de la télévision » (29 % de citations).
–– Un jour normal de la semaine, et sur 24 heures, 47 % de l’échantillon est
au moins « moyennement gêné » par le bruit de la circulation des tramways. Globalement, en pensant aux différentes périodes de l’année et de lajournée, 54 % des personnes interrogées se disent au moins « moyennement gênées » par le bruit de la circulation des tramways. La note moyennede gêne est de 4,5 sur une échelle de 0 à 10. Les deux causes principales de gêne citées dans le fait d’habiter à proximité d’une ligne de tramway sont « l’intensité du bruit au passage » et « le nombre de passage detramway ».
–– Le tramway n’est pas la seule source de bruit à l’origine de la gêne.
Globalement, 53 % des personnes interrogées se déclarent au moins« moyennement gênées » par le bruit de la circulation automobile, et la notede gêne moyenne (4,3) est comparable à celle attribuée à la gêne due au
bruit du tramway.
Une relation exposition/ gêne a été établie entre la gêne au passage du tramway et les différents indices acoustiques qui caractérisent le bruit au passage(LAmax, LAeq passage et SEL). Le pourcentage d’individus « très gênés » augmente en fonction du « niveau sonore ». Les modèles univariés établis uniquement sur la base de ces indices acoustiques se sont révélés insuffisants pourprévoir le risque d’être gêné par le bruit au passage du tramway. L’introduction
de variables descriptives du bruit a grandement amélioré le pouvoir explicatif desmodèles. Il paraît donc important de considérer l’exposition au bruit en terme deniveau, mais aussi en intégrant les composantes fréquentielles. En effet, cela
permettrait de prendre en compte des facteurs aggravants de la gêne commepar exemple les situations où il y a des grincements ou des crissements.

196

Rapport INRETS n° 279

Étude in-situ de la perception du bruit du tramway

La gêne dite de « long terme », attribuée au bruit du trafic de tramway n’a pas
pu être expliquée par des indices acoustiques (LAeq, LDEN) qui moyennent lebruit dû aux tramways circulant au cours d’une période de la journée ou sur 24
heures. L’établissement d’un modèle perceptuel à partir de variables issues desréponses au questionnaire indique que pour comprendre la gêne due au bruit dutrafic de tramways, l’environnement dans lequel circule le tramway doit être aussi
considéré. Les riverains des lignes de tramways à Nantes sont, dans la majoritédes sites, en situation de multi exposition sonore. Le modèle perceptuel a montré
que la gêne due au bruit du trafic de tramway est une accumulation de gêne ressentie au passage du tramway en lien avec la gêne due au bruit de la circulation
routière. Dans notre échantillon la gêne due au bruit de la circulation routière vientainsi aggraver la gêne due au bruit du tramway.
Avant d’obtenir des modèles prédictifs de la gêne due au bruit des tramways
certains points méritent d’être approfondis :–– L’exposition au bruit au passage du tramway demande une description
détaillée d’un point de vue acoustique afin d’obtenir un indice qui synthétise
à la fois le niveau mais aussi les caractéristiques fréquentielles.
–– La fréquence de passages des tramways n’a pas pu être exploitée dans cetterecherche car elle ne présentait pas de variabilité sur les 3 lignes étudiées.
Il semble toutefois important de pouvoir traduire dans un modèle prédictifl’accumulation de gêne événementielle (au passage du tramway), et testerl’hypothèse d’un seuil de fréquence de passages « acceptable ».
–– En zone urbaine, il parait inopportun de vouloir appréhender l’exposition à
une seule source de bruit. La « contamination » entre la gêne due au bruitdu tramway et la gêne due au bruit de la circulation routière a été établiedans cette recherche. Il reste à mieux caractériser le type d’interférences
en termes de contamination (facilitation, inhibition) ou d’indépendance enfonction du type de situation sonore.
–– Enfin, l’environnement dans lequel circule le tramway est un élément important pour les riverains. Le niveau de satisfaction vis-à-vis du quartier entermes d’aménagements, d’équipements et de qualité de l’air vient moduler
l’expression de la gêne due au bruit du tramway. Les riverains se déclarent
d’autant moins gênés par le bruit dû au tramway qu’ils sont satisfaits de leurcadre de vie.

Rapport INRETS n° 279197

Bilan : de l’émission à la perception

Cette recherche a proposé deux approches complémentaires du bruit et desvibrations engendrés par la circulation des tramways :–– une approche physique, qui a permis une caractérisation fine du bruit et desvibrations émis par le tramway ;–– une approche psychosociologique qui s’est intéressée à la perception deces bruits et vibrations et à l’évaluation de la gêne qu’ils peuvent provoquerchez les riverains.
Ce chapitre dresse le bilan de ces deux approches : il propose des éléments
qui précisent les données d’entrée utiles ou accessoires dans les logiciels deprévision du bruit du tramway afin de fournir des indicateurs acoustiques qui aientla meilleure adéquation possible avec le bruit perçu au passage du tramway. Il
propose également une réflexion sur l’intérêt de reconsidérer la réglementationen matière de bruit des infrastructures et de vibrations propagées dans le sol,
applicable aux tramways circulant sur rails en milieu urbain.

1. Contribution des sources
L’analyse conjointe des réponses au questionnaire et des niveaux d’exposition
au bruit a montré l’insuffisance des indicateurs acoustiques classiques, rendant
compte essentiellement de l’intensité du bruit, pour prédire le risque d’être gênéau passage du tramway.
La qualification du bruit du tramway par les riverains interrogés diffère en fonction des conditions d’exploitation. Ces dernières peuvent engendrer des situations plus gênantes décrites par les termes « grincement » ou « crissement »,par exemple dans les sites en virage, correspondant plutôt à des bruits riches
en fréquences élevées, ou au contraire par le terme « grondement » caractérisé
notamment par la présence de fréquences basses.
Une analyse des descriptions faites du bruit du tramway selon qu’il soit enpriorité qualifié de « roulement », « grondement » ou « grincement/crissement »(Figure 121) montre que si les différences en ce qui concerne l’intensité du bruit(faible/fort) paraissent négligeables, d’autres caractéristiques au contraire semblent associées à ces différents termes :–– « grincement/crissement » implique un bruit plutôt « strident » et « aigu » ;–– « grondement » fait plutôt référence à un bruit qualifié de « lointain » ;–– « roulement » est associé à un bruit défini comme plus « supportable ».

Rapport INRETS n° 279

199

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Cependant la démarche employée et les mesures disponibles ne permettent
pas de relier objectivement les dénominations du bruit, citées par les personnesenquêtées, avec les caractéristiques fréquentielles du bruit chez le riverain, a fortiori avec des sources particulières ou des phénomènes physiques bien identifiés(roulement/grondement/crissement). Cette association nécessiterait notammentune étude psycho-acoustique complémentaire.
En revanche, les modèles explicatifs de la gêne au passage ont montré l’importance des caractéristiques fréquentielles du bruit dans la gêne ressentie, vraisemblablement renforcée par l’existence de raies (ou fréquences pures). C’est
pourquoi les développements qui suivent mettent en exergue non seulement lescontributions des sources dans le bruit global, mais soulignent aussi les aspects
fréquentiels des bruits émis.

Figure 121 : qualificatifs associés par les riverains enquêtés aux bruits de« roulement », « grondement » et « grincement ou crissement »"grondement""roulement"-3 -2 -1 0

1 2

"grincement ou
crissement"
3

faible

fort

sourd

strident

supportablebref
habituel

insupportablelonginhabituel

grave

aigu

LointainprocheLe bruit auquel sont exposés les riverains résulte de la combinaison d’un bruitqui se propage par voie aérienne (bruit aérien), et de vibrations transmises au
sol puis aux bâtiments et régénérées sous forme de bruit (bruit solidien). En raison des propriétés et des caractéristiques physiques des milieux de propagation,il comporte une composante basse fréquence (inférieure à 200 Hz), qui inclut
notamment le bruit solidien, et une composante plutôt riche en moyennes et hautes fréquences caractéristique du bruit aérien.

200

Rapport INRETS n° 279

Bilan : de l’émission à la perception

Les différentes sources de bruit identifiées lors des mesures sur les tramways
présentent des caractéristiques fréquentielles distinctes. Par ailleurs certains
paramètres liés soit aux conditions de circulation (vitesse), soit au matériel roulant (type de rame), soit à l’infrastructure (pose de voie, revêtement), influencent
ces caractéristiques fréquentielles. La description qui suit s’attache à préciser l’influence de ces paramètres sur les différents types de bruit émis, en soulignant les
aspects fréquentiels. Il convient de noter que les analyses qui ont précédé n’ont
pas toujours permis de séparer certaines contributions (par exemple le type depose de voie et le revêtement de la plate-forme dans les bruits de roulement). Les
développements complémentaires nécessaires seront précisés le cas échéant.

1.1. Bruit de roulement
Le bruit de roulement est la composante prépondérante du bruit au passage
d’un tramway, le nombre total de roues de la rame conduisant à renforcer sa participation au bruit total. Il est provoqué par les irrégularités de surface des roues
et du rail, qui interagissent dans la zone de contact. Les vibrations générées se
propagent dans la plate-forme, le rail et les roues, qui rayonnent alors et donnent
naissance aux différentes composantes du bruit de roulement. Chaque contribution prédomine dans une gamme de fréquence spécifique, et les caractéristiquesmécaniques de la voie et du matériel roulant influencent le comportement global
du bruit de roulement.
Les composantes basses fréquences sont imputables prioritairement à lapose de voie et à la plate-forme associée. Le rayonnement du rail prédomine auxfréquences moyennes. Pour permettre une atténuation suffisante des vibrations
le long du rail, il est préférable de privilégier une fixation rigide du rail sur son
support29. Le rayonnement des roues intervient aux fréquences élevées, correspondant notamment aux fréquences de résonance des roues. La réduction durayonnement repose alors sur la conception de roues optimisées, par exempleéquipées de dispositifs absorbant les vibrations. Enfin, un entretien régulier desrails et des roues (meulage) garantit une faible rugosité des bandes de roulement,
condition nécessaire pour réduire l’excitation.
Les éléments observés lors de la campagne de mesures procurent des indications sur les tendances relatives au bruit de roulement. À faible vitesse, on peut
distinguer schématiquement deux gammes de fréquences disjointes contribuant
au bruit de roulement : les basses fréquences (au-dessous de 160 Hz) présentant
un niveau de bruit qui reste modéré, et les fréquences plus élevées (approximativement de 200 à 2500 Hz) qui apportent la plus grande contribution, avec toutefois des spécificités propres au type de rame et à la pose de voie (voir § 1.1.1
à 1.1.3 ci-dessous). Il existe cependant dans tous les cas une contribution plus
réduite pour une fréquence commune caractéristique (tiers d’octave 800 Hz).
Les paragraphes suivants décrivent les effets des paramètres vitesse, pose devoie/revêtement, et type de rame sur les caractéristiques fréquentielles du bruitde roulement.
29 En contrepartie les vibrations propagées dans la plate-forme ne sont pas atténuées (voir § 1.4).

Rapport INRETS n° 279

201

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

1.1.1. Effet vitesse
Comme cela vient d’être rappelé, les rugosités respectives des bandes deroulement des roues et des rails sont l’élément essentiel à l’origine du bruit deroulement. Ces rugosités sont caractérisées par la dimension et l’amplitude desirrégularités, exprimées au moyen du spectre de rugosité. Au passage d’une roue,ce spectre spatial se traduit par un spectre fréquentiel qui caractérise l’excitation
au point de contact. Un doublement de la vitesse implique un glissement du spectre d’excitation d’une octave vers les fréquences plus élevées. Or, en pratique, onn’observe pas de glissement de spectre sur les bruits de roulement mesurés. Ceci
conduit à penser que la variété des phénomènes intervenant dans la génération
du bruit de roulement se manifeste par des effets plus complexes de la vitesse surle spectre acoustique. Le manque d’informations disponibles sur la rugosité desrails et du matériel ne permet pas d’approfondir l’analyse sur ce point.
Avec l’accroissement de la vitesse, on constate que les spectres de bruit deroulement sont davantage renforcés aux fréquences élevées qu’aux fréquences
basses. Ceci se manifeste de façon distincte pour les deux types de rame : renforcement du spectre dès les fréquences moyennes et aux fréquences hautes(à partir de 500 Hz) sans changement notable aux basses fréquences sur l’unedes rames, accroissement du spectre à toutes les fréquences et plus accentué
aux moyennes et hautes fréquences (à partir de 500 Hz) pour l’autre rame. Par
ailleurs la vitesse tend à « gommer » les irrégularités des spectres observées aux
basses vitesses, pour donner une répartition fréquentielle plus régulière.
En résumé, la vitesse se traduit essentiellement par un renforcement du bruitde roulement aux moyennes et hautes fréquences. Des différences d’effet de lavitesse sont constatées entre les types de rame.
1.1.2. Effet pose de voie et revêtement
Les caractéristiques mécaniques de la voie (raideurs, masses...), liées au
choix de la pose de voie, sont primordiales pour les vibrations induites au pointde contact roue/rail et leur propagation (atténuation) dans le rail. Le choix durevêtement intervient davantage au niveau du rayonnement et de la propagationjusqu’au récepteur. Rappelons que les caractéristiques des sites étudiés ici nepermettent pas de séparer les effets respectifs de la pose et du revêtement dansle bruit de roulement. Ils sont donc considérés globalement, sachant que la posea priori la moins bruyante est associée, dans le cadre de cette étude, au revêtement le plus absorbant : les effets convergent.
Outre les paramètres mécaniques de la voie, l’état de surface (rugosité) desrails est essentiel. Rappelons que pour cette étude, la rugosité n’est connue quetrès partiellement dans le domaine associé au bruit de roulement ; l’état des rails
peut a priori être considéré comme satisfaisant.
L’étude a montré que le bruit de roulement est globalement moindre sur lesite en pose classique, associé à un revêtement gazon, que sur le site équipéde semelles souples et doté d’un revêtement pavé. Les différences entre sites
se manifestent essentiellement à partir de 400 Hz : le site anti-vibratile pavé est

202

Rapport INRETS n° 279

Bilan : de l’émission à la perception

nettement plus bruyant sur l’ensemble de la gamme des moyennes et hautes
fréquences. Cet écart est plus prononcé quand la vitesse est plus élevée. Inversement aux très basses fréquences, le site en pose classique engazonnée peutse révéler légèrement plus bruyant ; cette dernière remarque doit être relativisée
en soulignant que la contribution des très basses fréquences dans le bruit total
est faible.
En résumé, le bruit de roulement se caractérise par une présence plus prononcée des moyennes et hautes fréquences pour le site doté d’une pose anti-vibratile
par semelle résiliente, et revêtement réfléchissant. Ce type de pose, impliquantune fixation plus souple du rail, réduit notamment l’atténuation des ondes devibration dans le rail et conduit à une plus grande contribution du rayonnement durail dans le bruit de roulement.
1.1.3. Effet rame
A pose de voie donnée, le type de rame introduit des spécificités quant à l’allure
générale du spectre du bruit de roulement ; il induit également des différences surl’effet de la vitesse (voir § 1.1.1). Les deux types de rame étudiés proviennent degénérations distinctes de matériel roulant et sont équipés d’un nombre différent
de bogies : le bruit de roulement décrit ici s’entend par bogie, et non globalement
pour la rame. La rugosité des roues n’a pas été relevée ; leur état est cependantconsidéré comme satisfaisant.
Toutes choses égales par ailleurs, le bruit de roulement lié au passage d’unbogie de la rame de première génération (rame « A ») présente un spectre plus
riche en basses fréquences (jusqu’à 400-500 Hz environ) et en hautes fréquences (au-delà de 1600 Hz), alors que la rame de génération récente (rame « B »)s’impose aux moyennes fréquences. Ceci se traduit par un spectre plus étalé en
fréquence pour la rame A, et plus concentré autour des fréquences moyennes
pour la rame B.
Certains riverains sont exposés, sur une même ligne, à la circulation des deux
types de matériel roulant étudiés. Lors des entretiens, ils n’ont jamais exprimé dedifférence quant à leur perception du bruit des deux types de rame. Les mesuresindiquent que les bruits de roulement émis ont des niveaux globaux comparables
mais que leur contenu spectral diffère sensiblement. Ceci concerne également
les bruits de traction.

1.2. Bruit de traction
De façon globale pour une rame, le bruit de traction, correspondant au bruit enprovenance des moteurs et des auxiliaires (hacheur, onduleur...) liés à la traction,
reste faible devant le bruit de roulement sur les sites dont les caractéristiques depose de voie et de rugosité entraînent un fort bruit de roulement. En revanche, ildoit être pris en compte dans les cas où le bruit de roulement est plus modéré.
Sa contribution globale peut accroître le bruit total de 2 à 3 dB(A) ; elle diffère en
fonction du type de rame et de la vitesse. Toutefois les écarts peuvent être bien
supérieurs à certaines fréquences.

Rapport INRETS n° 279

203

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Les moteurs de traction sont situés au voisinage des bogies. En fonction deschoix technologiques des constructeurs, le nombre et la position des moteurs
sur les bogies peuvent varier. Certains équipements directement associés à latraction peuvent y être adjoints. En raison de la proximité de ces différents éléments et des roues, la séparation des différentes sources au niveau même desbogies moteurs n’a pu être réalisée. Cependant l’analyse comparative des bogies
moteurs et porteurs permet d’extraire des informations relatives à la traction.
Le bruit associé à la traction se traduit par des caractéristiques fréquentiellesqui peuvent être ou non liées au régime de fonctionnement du moteur. Il peuts’agir de raies fréquentielles, qui sont dépendantes du fonctionnement du moteur,ou de composantes qui contribuent dans une gamme de fréquences plus large(tiers d’octave).
Le type de pose de voie n’intervient pas, bien évidemment, dans le bruit detraction. En revanche, le choix du revêtement de surface, de par sa nature plus ou
moins absorbante, peut affecter la propagation jusqu’au récepteur.
Le type de rame est bien sûr déterminant pour les caractéristiques du bruitde traction, en particulier la répartition fréquentielle. Les rames analysées danscette étude sont de générations différentes, et sont équipées de technologies
distinctes. Elles présentent suivant les cas des composantes fréquentielles plus
ou moins étalées en fréquence.
L’effet de la vitesse dépend des caractéristiques de la traction ; il est abordé enmême temps que le type de rame :a) rame de première génération, équipée de moteurs à courant continu
Il s’agit ici d’un type de rame à plancher mixte, comportant un moteur à courant
continu par bogie moteur, alimenté par un hacheur. Le bruit associé à la traction
au niveau des bogies moteurs est caractérisé par un spectre large bande, auquel
se superposent quelques raies de fréquence variable avec la vitesse : d’une partaux basses fréquences (inférieures à 200 Hz) aux basses vitesses uniquement,
d’autre part à fréquence plus élevée (env. 1060 Hz à 40 km/h). La contribution deces raies peut différer d’un bogie moteur à l’autre.
b) rame de génération récente, équipée de moteurs asynchrones
La rame, à plancher bas intégral, est équipée de moteurs-roues, soit 4 moteurs
asynchrones pour chaque bogie moteur. Le bruit associé présente deux caractéristiques essentielles. On observe d’une part une raie spectrale dont la fréquence
est directement liée à la vitesse (env. 2060 Hz à 40 km/h). D’autre part on constate
une forte contribution en haute fréquence (notamment le tiers d’octave 4000 Hz),qui n’est pas associée à une raie mais présente un étalement en fréquence ; cettecontribution reste de niveau constant avec la vitesse.
En résumé, les caractéristiques du bruit de traction sont directement liées
au type de matériel roulant. Ce bruit se distingue notamment par la présence
de raies de forte amplitude, qui glissent vers les hautes fréquences lorsque lavitesse est plus élevée. Les spectres des deux types de rames étudiés diffèrent
sensiblement.

204

Rapport INRETS n° 279

Bilan : de l’émission à la perception

1.3. Bruit des auxiliaires
L’hypothèse avait été émise que les auxiliaires, lorsqu’ils sont installés en toiture, pouvaient se révéler gênants pour les riverains occupant les étages deshabitations, en raison d’une directivité plus prononcée vers le haut, sachant queles sources de bruit proches du sol (particulièrement le bruit de roulement) ont
une directivité davantage orientée latéralement. Les mesures au passage n’ont
révélé qu’une faible contribution des sources en toiture, lorsque la climatisation
est arrêtée.
Une analyse de la climatisation en régime forcé maximal, mesurée à l’arrêt,a permis d’estimer que l’augmentation du bruit maximum vers les grandes hauteurs pouvait atteindre 3 dB(A) en champ libre, dans le cas d’un passage à faible
vitesse (20 km/h) et d’une plate-forme classique produisant un bruit de roulement
limité. Dans le cas étudié, le bruit de climatisation consiste essentiellement en uneraie à 290 Hz, à laquelle s’ajoutent quelques harmoniques et raies d’amplitudes
plus réduites.
En résumé, la climatisation peut contribuer de façon non négligeable au bruitvers les étages des habitations, aux faibles vitesses. Lors de l’enquête, les bruits
de climatisation n’ont pas été cités par les riverains. Ceci peut s’expliquer par lefait qu’une partie seulement des rames du réseau nantais est équipée de systèmes de climatisation, ceux-ci fonctionnant de façon temporaire.

1.4. Bruits solidiens
En plus du bruit se propageant par voie aérienne, une partie du bruit basses
fréquences présent à l’intérieur des bâtiments proches d’une ligne de tramway est
due à la régénération de vibrations en provenance de la voie et propagées dansle sol. Beaucoup de paramètres influent sur ce bruit solidien, paramètres que l’onpeut associer aux différents phénomènes suivants :–– génération des vibrations aux contacts roue/rail ;–– atténuation vibratoire due à la plate-forme ;–– propagation dans le sol ;–– régénération dans le bâtiment.
Dans le cadre de cette étude, seuls les trois premiers phénomènes ont étéétudiés. Les conclusions données ci-dessous concernent donc les effets conjugués des paramètres relatifs à ces trois phénomènes sur les vibrations au pieddes habitations.
De manière générale, la transmission de vibrations dans le sol est significativedans une gamme de fréquence située autour de 40-140 Hz. Dans cette gamme,
ce sont les irrégularités de surface des roues et des rails (rugosités) qui sonten grande partie responsables des vibrations de la voie et du véhicule, en particulier autour de deux fréquences de résonance situées autour de 65-80 Hz et
100-125 Hz. Ce spectre d’excitation est ensuite filtré par l’atténuation de la voie etla propagation dans le sol.

Rapport INRETS n° 279

205

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

1.4.1. Effet vitesse
La vitesse du tramway joue un rôle au niveau du spectre d’excitation. En effet,
comme pour le bruit de roulement, une augmentation de la vitesse implique unglissement du spectre d’excitation vers les hautes fréquences. Les écarts de vibrations peuvent ainsi atteindre ponctuellement 7 à 8 dB dans certains tiers d’octave
pour des vitesses comprises entre 20 et 50 km/h. Toutefois cet effet n’est pas
monotone dans la mesure où le spectre de rugosité ne l’est pas non plus. Ainsi, en
niveau global, les écarts sont beaucoup plus faibles et souvent inférieurs à 3 dB.
La vitesse ne peut donc pas être considérée comme un facteur déterminant.
1.4.2. Effet rame
L’effet du type de rame est significatif puisque des écarts vibratoires de 5 dB
ont été relevés en moyenne entre les deux types de rame. Il semble que cesécarts soient liés principalement à la conception de l’essieu. Autour de la première
fréquence de résonance notamment, un accroissement des masses non suspendues (essieu monté) augmente les niveaux de vibrations sur le rail. Cette différence de masse influe également sur les fréquences de résonance voie/essieu etexplique les différences de spectres vibratoires entre les deux rames.
1.4.3. Effet pose de voie
La pose de voie est, de toute évidence, un paramètre primordial au niveau del’atténuation des vibrations entre le rail et le sol. L’efficacité d’une pose de typedalle flottante a notamment été confirmée et les niveaux d’atténuation prescrits
par le constructeur semblent atteints (–20 dB à 63 Hz). En revanche, aucune
conclusion n’a pu être tirée concernant la pose sur semelle souple, compte tenu
des incohérences apparues lors des mesures.
1.4.4. Effet sol
Le sol joue également un rôle important au niveau de la propagation desvibrations. Globalement, l’étude a montré que l’atténuation géométrique est del’ordre de 1 dB/m, tandis que l’amortissement interne induit une atténuation pouvant varier de 2 à 8 dB/m selon le type de sol. Les deux effets se conjuguent.
Cette atténuation se produit plutôt à partir de 60 Hz et croît avec la fréquence.
Un point important est que le sol intervient également au niveau de l’atténuationdue à la plate-forme en raison du couplage voie/sol. En pratique donc, pour unemême pose de voie, l’atténuation due à la plate-forme peut varier selon le typede sol.

1.5. Sources de bruit et logiciels de prévision
Les sources de bruit de roulement sont les sources prépondérantes dans lebruit émis au passage d’un tramway en ligne droite : elles constituent l’élément
fondamental à prendre en compte dans les logiciels de prévision.
Les bruits de traction et ceux émis par les auxiliaires (notamment en toiture),même s’ils ne sont pas cités par les riverains enquêtés, apportent une contribution non négligeable au bruit total, en particulier dans les conditions où le bruit de206

Rapport INRETS n° 279

Bilan : de l’émission à la perception

roulement est modéré. Ceci se produit par exemple lors des passages à faible
vitesse, et sur des sites équipés de pose de voie et de revêtement acoustiquement favorables. À ce titre, il est important d’introduire également ces sources
dans les logiciels de prévision, pour l’étude de ce type de configuration. Leur priseen compte s’avère également nécessaire, en raison des caractéristiques spectrales particulières de ces bruits, pour l’utilisation de descripteurs plus adéquats
avec la gêne au passage du tramway.
Enfin, les notions de directivité verticale de chaque source doivent être introduites, chacune présentant des caractéristiques spécifiques qui modulent l’exposition au bruit des riverains en fonction de la situation de leur logement dans larue.
Pour tenir compte des situations particulières qui n’entraient pas dans le cadrede cette étude (courbes, arrêt aux stations...), il conviendrait d’intégrer également
les sources correspondantes (crissement, freinage...).

2. Gêne de long terme et réglementation
L’implantation d’une nouvelle ligne de tramway est soumise à la réglementation relative au bruit des infrastructures ferroviaires. Elle s’appuie sur le LAeq delong terme pour donner des valeurs limites admissibles. Or les résultats de cetterecherche tendent à montrer que cette réglementation repose sur des indicateurs
acoustiques qui ne sont pas appropriés dans le cas de tramways circulant sur
rails.
L’analyse conjointe des données issues de l’enquête et des données d’exposition au bruit a mis en évidence que cet indice, qui moyenne le bruit dû à la circulation des tramways, explique insuffisamment la gêne ressentie. Il ne peut doncpas être considéré comme un descripteur acoustique pertinent de la gêne due au
bruit du trafic de tramways. Un indice qui rendrait compte à la fois de l’intensité dubruit et du nombre d’événements serait plus approprié.
La réglementation propose également l’utilisation d’un terme correcteur de(–3 dB) qui permettrait d’établir une équivalence entre la gêne due au bruit routieret la gêne due au bruit ferroviaire. Il a été montré qu’à même niveau d’exposition, la gêne due au bruit ferroviaire est plus faible que celle due au bruit routier.
Cet avantage pour le rail est très souvent pris en compte dans les réglementations nationales. L’analyse des données de cette étude n’a pas permis de montrer
l’existence de ce « bonus ferroviaire » pour la gêne due au bruit du trafic de tramway. Plusieurs hypothèses peuvent être formulées :–– la gêne due au bruit de trafic de tramway est mal expliquée par le LAeq,
et les modèles exposition/gêne basés sur cet indicateur ne sont donc pas
valides. Il est par conséquent erroné de vouloir comparer ces modèles avec
ceux établis pour le bruit de la circulation routière. Cela revient en effet àcomparer une gêne de « dose » dans le cas de la route, qui est relativementbien expliquée par le LAeq, à un cumul de gêne « événementielle » dans lecas du tramway ;Rapport INRETS n° 279207

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception–– le tramway est un mode de transport urbain qui circule le plus souvent dansdes rues où est présente la circulation routière. Les analyses ont montréque, dans cet environnement sonore complexe, la gêne due au bruit du trafic de tramways n’est pas indépendante de la gêne due au bruit de la circulation routière. Dans l’échantillon observé, une contamination entre les deuxgênes a même été observée. Pour un même niveau maximum de bruit au
passage du tramway, les riverains se déclarent plus gênés par le tramway
dans une rue « bruyante » que dans une rue « calme ». Il est donc impossible dans ces conditions de considérer indépendamment la contribution dechaque source de bruit.
Au niveau opérationnel, il conviendra donc :–– a minima d’introduire dans la réglementation un niveau maximum admissible, mais pas seulement pour les périodes nocturnes comme le MEEDM30
suggère de le faire dans une circulaire sur la prévention du bruit des infrastructures. La gêne ressentie au passage du tramway explique en effet enpartie la gêne de long terme ;–– dans une deuxième étape, il conviendrait d’envisager une réglementation
adaptée à la complexité de l’environnement sonore urbain qui ne peut êtreréduit à la juxtaposition de différentes sources de bruit.
Conjointement au niveau d’exposition au bruit, l’environnement dans lequel
circule le tramway est également un élément important pour les riverains. Le
niveau de satisfaction vis-à-vis du quartier en termes d’aménagements, d’équipements et de qualité de l’air vient moduler l’expression de la gêne due au bruit. Lesriverains se déclarent d’autant moins gênés par le bruit dû au tramway qu’ils sontsatisfaits de leur « cadre de vie ».
L’amélioration du « cadre de vie » apparaît donc comme une condition pour une
meilleure acceptabilité du tramway. En effet, dans cette recherche, les personnes
satisfaites de l’implantation d’une ligne sont également celles qui ont perçu uneamélioration des conditions de déplacement à pied ou en vélo, un embellissement
de leur rue, une réduction du bruit mais aussi de la pollution de l’air.

30 Ministère de l’Ecologie, de l’Énergie, du Développement durable et de la Mer.

208Rapport INRETS n° 279

Conclusion et perspectives

L’introduction d’une ligne, et plus généralement d’un réseau de tramways, en
milieu urbain conduit à des changements à la fois multiples et significatifs sur leplan environnemental : pollution de l’air locale, bruit, paysage urbain, utilisation
de l’espace public (y compris congestion), etc. La dimension sonore du tramway
n’est donc pas la seule dimension environnementale, mais force est de constater,
notamment à la lumière de l’enquête de perception réalisée dans le cadre de ce
projet, qu’elle constitue une composante importante de la qualité de l’environnement urbain.
La recherche présentée dans ce rapport a étudié à la fois la physique dubruit et des vibrations émis par les tramways, et leur perception par les riverains.
Ces trois aspects ont été traités selon une démarche scientifique similaire, àsavoir des campagnes expérimentales approfondies et l’élaboration de modèles. La diversité des configurations de sites et de rames étudiées, et la représentativité de l’échantillon des riverains enquêtés permettent d’élargir la portéedes résultats scientifiques et de les resituer dans un contexte opérationnel etréglementaire.

1. Sur le plan de la recherche
1.1. Concernant les émissions de bruit
La connaissance des émissions de bruit des tramways, soit de façon globale(puissance et directivité), soit de façon plus fine (identification et caractérisation
des différentes sources), a nécessité la réalisation de campagnes de mesuresacoustiques in situ. Trois sites équipés de différentes catégories de pose de voie
discontinue et deux rames de technologie et de génération différentes ont été
mesurés. Ces campagnes ont permis de mettre en évidence le rôle essentiel
des sources de bruit élémentaires situées en partie basse des rames (en particulier les bogies moteurs et porteurs, ainsi qu’une source qui s’étend sur toute lalongueur de la rame), et cela quelle que soit la vitesse du tramway. Ces mesures ont aussi mis en évidence l’influence prépondérante de paramètres liés à lanature de l’infrastructure (pose de voie, revêtement) venant, dans les situations
les plus pénalisantes, augmenter les niveaux sonores jusqu’à 10 dB(A) ; maisaussi l’influence de sources auxiliaires ou d’équipements électriques (climatisation – convertisseurs de traction notamment). Ces dernières, dans le cas où ellessont situées en toiture, rayonnent du bruit en direction des étages ; elles ne sontcependant significatives qu’aux faibles vitesses et sur des sites où le bruit de roulement est peu important.

Rapport INRETS n° 279209

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

À partir de ces nombreuses mesures, et de la base de données expérimentales créée à cette occasion, un modèle d’émission de bruit (TramNoise), caractérisé par le niveau de puissance, la directivité verticale et les caractéristiques fréquentielles des sources élémentaires, a pu être développé, puis validé, pour une
rame de tramway circulant à vitesse constante (non prise en compte actuellement
des situations de démarrage, de freinage ou de virage).
La modélisation d’une rame par sources, en comparaison de la modélisation
uniforme couramment employée dans les études d’impact, trouve son intérêt
dans les situations suivantes :–– représentation de la rame plus proche de la réalité ;–– estimation plus précise des indicateurs instantanés à l’émission ;–– prise en compte de l’aspect dynamique du bruit au passage d’une rame ;–– analyse exploratoire du bruit émis, avec la possibilité d’insérer des modifications virtuelles sur une source particulière.
Les perspectives de recherche dans ce domaine résident principalement dansune meilleure description des sources (raies spectrales et directivité horizontale
notamment) ainsi que des situations prises en compte (plate-forme – matériels
roulants en particulier), notamment les contributions respectives de la pose devoie, du revêtement et des états de surface roue/rail. Par ailleurs la description
précise de l’émission acoustique en provenance du rail nécessite une étude
méthodologique complémentaire.

1.2. Concernant les vibrations dans le sol
Comme pour le bruit, une importante campagne expérimentale a été menée insitu, suivie de travaux de modélisation. Les nombreuses configurations testées, enterme de type de matériel roulant, de site et de vitesse, combinés aux différents
types de mesures effectuées, sur les rames elles-mêmes, sur les rails et au niveau
du sol, ont permis de bien distinguer les effets des différents paramètres sur les
vibrations générées au passage des rames. Cette grande quantité de données apermis également de mettre au point et de valider un modèle complet, allant del’excitation au contact roue/rail jusqu’à la propagation des vibrations dans le sol.
Les résultats concernant la génération des vibrations au contact roue/rail,en particulier la confirmation de l’excitation par les irrégularités grande longueurd’onde des surfaces de roulement et l’identification des résonances voie/essieux
constitue un point original de l’étude. Ils permettent d’expliquer les écarts importants qui ont pu être mis en évidence en fonction, notamment, du type de matériel
roulant et de l’état de surface des rails.
Concernant la transmission des vibrations entre les rails et le sol, les travaux
ont permis de rendre compte plus précisément de l’influence de la pose de voie.
Un point important est que l’atténuation au passage d’une rame peut est très différente de l’atténuation obtenue suite à une excitation ponctuelle. Ceci a été mis enévidence expérimentalement et bien confirmé par les calculs : un modèle 3D avec
flexion des dalles est donc nécessaire pour caractériser l’efficacité d’une pose.

210

Rapport INRETS n° 279

Conclusion et perspectives

Par ailleurs, les résultats du modèle montrent que les paramètres du sol ont uneffet important sur cette efficacité et qu’ils doivent être bien pris en compte. Enfin,
il s’avère que la torsion des dalles peut jouer un rôle significatif dans la transmission des vibrations et qu’un modèle complètement symétrique (rail double, flexion
des dalles) est insuffisant dans certains cas.
Quant à la validation des modèles, les écarts entre les niveaux estimés etmesurés peuvent paraître importants mais doivent être mis en parallèle avec
d’autres travaux de même nature, qui donnent des écarts dont l’ordre de grandeur
est similaire (pour des environnements généralement plus homogènes, trains survoies ferrées par exemple). Les résultats sont donc globalement satisfaisants
compte tenu des incertitudes concernant les données d’entrée, notamment l’hétérogénéité du sol. Les principales perspectives de recherche se situent toutefois
dans l’amélioration des modèles. Des pistes ont été évoquées (mesures parallèles à la voie, interaction voie/véhicule plus complète) pour approfondir la compréhension des phénomènes et réduire les écarts qui subsistent avec les mesures.

1.3. Concernant la perception et la gêneGrâce à une enquête par questionnaire à large échelle menée auprès de 370
riverains de lignes de tramway de Nantes, un grand nombre de données subjectives ont été recueillies, puis mises en relation avec des données objectives d’exposition au bruit (sur la base d’une campagne de mesures et de calculs).
Les riverains des lignes de tramways perçoivent le bruit des rames comme dubruit de roulement, et dans certaines situations, du bruit de freinage (grincement
à proximité de stations) ou du bruit de crissement (virage) et même du bruit degrondement (en relation avec le type de plate-forme et de pose de voie). La plus
grande partie de l’échantillon (2/3 des réponses) le décrit comme « fort », « habituel » et « proche ».
La gêne exprimée au passage d’une rame est importante, notamment « fenêtres ouvertes », situation dans laquelle plus de la moitié des personnes interrogées se déclarent « très gênées ». Une relation « exposition au bruit-gêne au
passage » a pu être établie pour 3 types d’indicateurs acoustiques : le LAmax qui
indique le bruit maximum au passage de la rame, le SEL (sound exposure level)qui tient compte en plus de la durée du passage et le LAeq qui est le niveau de bruitmoyen au passage. La gêne exprimée est renforcée dès lors que les bruits sontperçus comme un grincement, un crissement ou un grondement. La perception
de vibrations apparaît aussi comme un facteur aggravant. Ces aspects fréquentiels ne sont cependant pas pris en compte par les descripteurs événementiels
conventionnels qui se sont ainsi révélés insuffisants pour prédire à eux seuls lerisque d’être gêné ; aussi leur intégration devrait améliorer de façon significative
le modèle explicatif de la gêne au passage.
La question de l’émergence du bruit du tramway, en tant que descripteur de lagêne, a aussi été étudiée. Les résultats exploratoires ont montré que cette notion,
définie comme une différence entre le niveau maximum au passage du tramway
et le niveau de bruit hors passage, n’est pas utilisable lorsque le bruit de fondRapport INRETS n° 279

211

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

contribue principalement à la variabilité de l’émergence. Ces résultats ont également permis de poser l’hypothèse d’une interaction entre la gêne due au bruit dela circulation automobile et la gêne due au bruit du tramway.
Comme pour la gêne au passage, des relations exposition (LAeq)-gêne due au
bruit de trafic des tramways ont été établies pour différentes périodes de la journée (y compris sur 24 h), et notamment pour la soirée qui est la période au coursde laquelle le pourcentage de riverains qui se déclarent gênés est le plus élevé.
La gêne ressentie se traduit également par des perturbations de certaines activités quotidiennes (conversation, repos, sommeil, lecture notamment), mais aussi
par l’adoption de comportements en réaction à ces nuisances sonores (fermeturedes fenêtres, augmentation du niveau du son de la TV par exemple). Encore une
fois la capacité des indicateurs acoustiques énergétiques à expliquer ou prédire
la gêne de long terme reste faible. Plusieurs raisons expliquent la faiblesse de ces
relations : selon les réponses au questionnaire, la gêne due au bruit des tramways semble mieux liée à d’autres descripteurs comme le nombre d’événements
sonores et leur intensité. Par ailleurs la gêne est co-déterminée par des facteurs
non acoustiques (sensibilité au bruit, image du tramway, usager du tramway...) ;enfin, la gêne due au bruit des tramways semble en partie « contaminée » par lagêne due au bruit de la circulation routière. Ce dernier aspect soulève la question
de l’évaluation de la gêne due au bruit d’une source particulière (le tramway) dansdes environnements multi-sources.

2. Sur le plan opérationnel et réglementaire
Le trafic des tramways peut être à l’origine de gêne pour les riverains. Son
intensité est liée au niveau de bruit mais certaines situations ou conditions d’exploitations viennent aggraver la gêne exprimée. Il s’agit principalement de cellesqui sont à l’origine de grincement ou de crissement comme les virages, maisaussi celles où des vibrations sont ressenties. D’un point de vue opérationnel, cessituations doivent être examinées et, le cas échéant, traitées en priorité.
En dehors de ces situations particulières, le bruit du tramway a été majoritairement décrit par les riverains comme du bruit de roulement. D’un point de vue
physique, le roulement constitue effectivement la source de bruit principale aupassage de rames de tramways, sur tous sites et à toutes les vitesses :–– la nature de l’infrastructure (pose de voie et revêtement) constitue le paramètre prépondérant, à prendre en compte dès la conception en privilégiant
une fixation rigide des rails pour limiter leur rayonnement, et des propriétés
acoustiques absorbantes du revêtement de surface ;–– la vitesse de passage de la rame est le second paramètre important, permettant éventuellement d’agir en phase d’exploitation sur le bruit émis,notamment en cas d’état dégradé des surfaces de roulement dans l’attented’une opération d’entretien ;–– le type de rame est un paramètre de moindre importance au regard desdeux paramètres précédents, pour le bruit de roulement.

212

Rapport INRETS n° 279

Conclusion et perspectives

Par ailleurs des sources secondaires, typiques de chaque rame, apportentune contribution significative au bruit émis dès lors que le bruit de roulement restemodéré, ainsi que le montre l’exploitation d’un modèle par sources (tel que TramNoise développé dans ce projet) :–– les sources de bruit de traction et, dans une moindre mesure, les équipements auxiliaires ne doivent pas être négligées dans les efforts deréduction.
Toutefois il faut noter que les différences d’émission acoustique liées au matériel roulant ne sont pas perçues par les riverains.
Lorsqu’elles sont ressenties par les riverains, les vibrations occasionnent unegêne spécifique mais sont aussi un facteur aggravant de la gêne due au bruit.
Il est donc important de caractériser les situations susceptibles de générer desvibrations et d’apporter des solutions adaptées pour les limiter. Les résultats obtenus montrent que le problème des vibrations induites au passage d’un tramway
ne doit pas être analysé uniquement sous l’angle de l’atténuation apportée par
un type de plate-forme donné, comme c’est le cas habituellement. Relier le choix
d’une pose de voie comprenant des dispositifs isolants (semelles souples ou dalle
flottante par exemple) seulement à la distance entre l’infrastructure et les habitations n’est pas pertinent.
En effet, d’une part il apparaît que les vibrations générées au niveau des rails
peuvent être assez différentes d’une configuration à l’autre. Ils varient surtout enfonction du type de rame et de l’état de surface des rails et dans une moindre
mesure, de la vitesse de la rame et du type de pose de voie. La réduction desvibrations générées au passage d’une rame peut donc être envisagée en amont
de l’atténuation par la plate-forme :–– dès la conception des rames, la masse, l’inertie et le type d’essieux sontdes paramètres sur lesquels il est possible d’agir pour limiter les efforts au
contact roue/rail ;–– en ce qui concerne la voie, certains paramètres (en particulier de semelles
sous rails) peuvent éventuellement être ajustés pour contrôler les résonances du système ;–– au niveau de l’entretien, la maîtrise des états de surface des rails est également un moyen de réduire les vibrations.
D’autre part, l’atténuation des vibrations entre les rails et le sol dépend effectivement du type de pose de voie mais aussi fortement du sol. La réduction desvibrations générées au passage de la rame peut donc être envisagée au niveau
de la plate-forme, en utilisant des modèles du type de ceux présentés ici mais enveillant à :–– bien considérer l’atténuation au passage de la rame, qui est différente del’atténuation correspondant une excitation ponctuelle (mesurée au marteaud’impact par exemple) ;–– prendre en compte les caractéristiques du (sous-)sol pour déterminer l’efficacité d’une pose isolante.

Rapport INRETS n° 279

213

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Enfin, en ce qui concerne l’atténuation des vibrations dans le sol avec la distance, il est clair qu’elle dépend fortement du type de sol et en particulier desphénomènes d’amortissement. Ainsi les règles simplifiées usuelles ne sont pas
très fiables, et imposent une forte surestimation des niveaux vibratoires.
Sur le plan réglementaire, pour ce qui concerne l’aspect bruit, l’utilisation
actuelle du LAeq auquel sont associées des valeurs limites d’exposition, mériterait d’être complétée par des indicateurs événementiels (et des valeurs limites
correspondantes) traduisant plus fidèlement la gêne ressentie par les riverains.
Cette évolution réglementaire, largement évoquée dans l’annexe 1 de la Directive
européenne (2002/49/CE), s’est produite depuis bien longtemps dans certains
pays nordiques (Suède par exemple), dans le cas particulier du bruit ferroviaire(valeurs limites en LAmax pour la nuit). Enfin, la fixation de ces valeurs limites d’exposition devrait aussi mieux tenir compte des niveaux sonores « pré-existants »dus à la présence d’autres sources de bruit, notamment celui de la circulation
automobile.
Contrairement au bruit, il n’existe pas de normes relatives aux vibrations
engendrées par les infrastructures de transports. Ainsi, il n’existe pas d’indicateur
standard, ni pour évaluer l’impact vibratoire d’une infrastructure au niveau d’unbâtiment (l’équivalent du niveau de bruit en façade), ni pour évaluer l’émission
vibratoire au passage d’un véhicule (données sources, équivalent du niveau debruit à 7,50 m) et encore moins de méthodes recommandées pour mesurer detels indicateurs. Dans un premier temps, il serait donc souhaitable de mettre enplace de tels outils. Dans un second temps, il serait alors possible de développer
des méthodes de calculs normalisées de ces indicateurs, méthodes qui pourraientêtre utilisées dans le cadre d’étude d’impacts vibratoires, lors de la construction
de nouvelles lignes de tramways.

214

Rapport INRETS n° 279

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Rapport INRETS n° 279

219

Annexe 1

Description des sites de mesurage
acoustique et vibratoire

Les mesures ont été effectuées sur quatre sites du réseau de tramway del’agglomération nantaise. Ces sites présentent des caractéristiques distinctes, enparticulier en ce qui concerne la pose de voie, assez représentatives des différentes configurations existantes sur les réseaux français. Ils ont par ailleurs été
sélectionnés pour permettre des mesures acoustiques en condition de champ
libre, excepté pour le site « Libération » où seules des mesures vibratoires ont
été effectuées.
Localisation des sites de mesures sur le réseau de tramway nantais

Ferrière

Souillarderie

Longchamp

Libération

Les fiches suivantes présentent les caractéristiques de ces quatre sites. En
particulier, on trouvera : une photo montrant l’environnement dans lequel s’inscrit

Rapport INRETS n° 279

221

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

la voie ; un tableau récapitulatif des caractéristiques principales de la pose ; unevue en coupe de la voie.
La voie du site Souillarderie appartient à la plus ancienne ligne de tramway deNantes (1985) et correspond à une voie SNCF réutilisée, ce qui explique qu’il n’y
ait pas de vue en coupe disponible pour ce site.
Ferrière

Épaisseur (mm)RailÀ gorge 35GP

SemelleCannelée (caoutchouc)9

Traverse

Bibloc béton – noyéedans du béton de calage

250

AssiseDalle béton (une par voie)

190

Fond de forme

Graves non traitées
Gnt0/32 (un par voie)

200

Nom
du siteType de posede voie

Type derevêtement

Ferrière

ClassiqueGazon
140 mm

222

152,5

Configuration Année de mise Hauteur totale
spatialeen service
de voie (mm)Rue ouverte

2004

800

Rapport INRETS n° 279

Description des sites de mesurage acoustique et vibratoire

Longchamp

Épaisseur (mm)RailÀ gorge 35GP

152,5

SemelleSouple (élastomère)

12,5Traverse

Bibloc béton – noyéedans du béton de calage

320

AssiseDalle béton (une seulepour les deux voies)

200

Fond de forme

Non

Nom
du siteType de posede voie

Type derevêtement

Longchamp

Isolante
DPHI

Pavé
80 mm

Rapport INRETS n° 279Configuration Année de mise Hauteur totale
spatialeen service
de voie (mm)Rue en U

2000

630

223

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Souillarderie

Épaisseur (mm)RailÀ gorge 50E6

SemellePas d’information

Traverse

Monobloc bois

AssiseBallast200

Fond de forme

Graves non traitées
Gnt20/40

200

Nom
du siteType de posede voie

Type derevêtement

Souillarderie

Voie SNCF
requalifiée

Ballast224

153

Configuration Année de mise Hauteur totale
spatialeen service
de voie (mm)Voie ouverte

1985

400

Rapport INRETS n° 279

Description des sites de mesurage acoustique et vibratoire

Libération

Épaisseur (mm)RailÀ gorge 35GP

SemelleCannelée (caoutchouc)9

Traverse

Bibloc béton – noyéedans du béton de calage

300

AssiseDalle béton (une par voie)

290

Couche isolante

Polystyrène

250

Fond de forme

Béton (un seul pour les deux voies)

100

Nom
du siteType de posede voie

Type derevêtement

Libération

Isolante
dalle flottante

Pavé
80 mm

Rapport INRETS n° 279

152,5

Configuration Année de mise Hauteur totale
spatialeen service
de voie (mm)Rue en L

1994

1050

225

Annexe 2

Description des rames

Deux types de matériel roulant sont en circulation sur le réseau de tramway
nantais. Une rame de chaque type a été mesurée lors de cette étude. Elles sontissues de différentes générations de matériel roulant, et présentent donc deschoix technologiques distincts. La captation de courant est effectuée par pantographe. Cette annexe décrit les caractéristiques respectives des deux rames. Les
spécifications techniques des deux matériels sont regroupées dans un tableau en
fin de cette annexe.

Rame TFS (constructeur : Alstom)

Composition des rames
Le TFS (Tramway Français Standard) circule à Nantes depuis 1985. À l’origine équipées de deux caisses sans plancher bas, les rames ont été modifiées
en 1991, avec l’ajout d’une troisième caisse, centrale à plancher bas. Toutes
les rames du réseau nantais présentent dès lors cette configuration à trois
caisses, pour une longueur totale de 39,15 m. Le châssis et la caisse sont enaluminium.

Rapport INRETS n° 279

227

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Schéma général de la rame TFS

Bogies et traction
Chaque rame comprend quatre bogies, dont deux bogies moteurs situés
respectivement à chacune des extrémités, et deux bogies porteurs. La traction
est assurée par des moteurs à courant continu, alimentés par un hacheur : un
moteur est situé en position centrale de chaque bogie moteur. Ces bogies sont deconception classique à essieux.

Confort thermique
La rame permet un chauffage par ventilation d’air chaud, mais ne dispose pasde ventilation réfrigérée ni de climatisation.

Rame Incentro (constructeur : Bombardier)

Composition des rames
L’Incentro est un modèle de tramway à plancher bas intégral, conçu par lasociété Adtranz, rachetée ensuite par la société Bombardier. Sa longueur totale
est de 36,4 m. Le châssis et la caisse sont réalisés en acier, à l’exception dupavillon en aluminium. En raison du plancher bas intégral, l’ensemble des composants électriques est reporté en toiture.

228

Rapport INRETS n° 279

Description des rames

Schéma d’implantation des principaux composants de l’Incentro

Climatisation cabine de conduite

Convertisseur de traction (pour alimenter les moteurs)

Climatisation compartiment passager

Convertisseur d’auxiliaires (pour alimenter les auxiliaires) + batterie

Conteneur d’équipements électriques
Moteurs

Bogies et traction
L’Incentro repose sur des bogies surbaissés à quatre roues indépendantes.
Chaque rame comporte trois bogies, dont deux bogies moteurs situés respectivement à chaque extrémité, et un bogie porteur au centre. Chaque bogie moteur
est équipé de quatre moteurs triphasés asynchrones, soit un moteur associé àchaque roue et positionné à chaque angle extérieur du bogie. Un onduleur à IGBTet un hacheur d’excitation à thyristors permet d’alimenter l’ensemble des quatre
moteurs. Les convertisseurs de traction sont situés sur la toiture.

Confort thermique
Chaque cabine de conduite est équipée de sa propre unité de climatisation,
deux autres unités permettent de climatiser les compartiments passagers. Ceséquipements sont disposés sur la toiture.

Rapport INRETS n° 279

229

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Spécifications techniques des rames TFS et Incentro
Caractéristiques générales des rames
Rame TFS(rame A)

Rame Incentro(rame B)

Longueur totale

39,15 m36,4 mLargeur

2,3 m

2,4 m

Hauteur maximale

3,25 m3,25 mHauteur du plancher

Motrices : 0,87 m
Caisse centrale : 0,35 m

0,35 mNombre de bogies moteurs

22

Nombre de bogies porteurs

2

1

Masse à vide

53,2 103 kg

38,5 103 kg

Masse maximale

82,4 103 kg

69,2 103 kg

Caractéristiques des bogies
Rame TFS(rame A)

Rame Incentro(rame B)

Empattement

1,7 m

1,8 m

Diamètre de roue neuve

0,66 m0,66 mSuspension primaire

Plots caoutchouc

Plots caoutchouc

Suspension secondaire

Plots sandwich
Acier-caoutchouc

Ressorts hélicoïdaux

Empattement entre essieux

1,9 m

1,8 m

Charge sur bogie moteur :– à vide– en charge exceptionnelle

14 000 kg
20 600 kg

13 000 kg
22 200 kg

Charge sur bogie porteur :– à vide– en charge exceptionnelle

12 600 kg
20 600 kg

12 500 kg
24 800 kg

230

Rapport INRETS n° 279

Annexe 3

Antenne microphonique :principe et performances

Principe général
L’antenne microphonique est un système de mesure acoustique directif. Basésur un ensemble de microphones omnidirectionnels, il tire ses propriétés d’écoutedirective du traitement appliqué aux signaux reçus. Le principe utilisé ici est celuide la focalisation en champ proche, lui-même dérivé de la technique classique deformation de voie (« beamforming ») : il consiste à compenser les différences detemps de propagation entre un point source supposé (point focal) dans l’espaceet les différents capteurs de l’antenne, de façon à remettre tous les signaux enphase relativement à ce point focal, puis à les moyenner. Le signal émis par une
source située au point focal n’est pas modifié, alors que les signaux en provenance d’autres points de l’espace sont atténués.
En outre, comme les sources se déplacent pendant la durée d’observationnécessaire à leur analyse (temps de pose), le point focal est maintenu attaché aupoint source et se déplace avec lui pendant le temps de pose. C’est la techniquede dédopplérisation, qui permet simultanément de compenser l’effet doppler (faible dans le contexte présent où les vitesses de passage sont peu élevées).
La directivité d’écoute de l’antenne est composée typiquement d’un lobe principal centré sur le point focal, caractérisé par sa largeur à –3dB (par analogie
avec la théorie des filtres) et qui traduit la résolution spatiale ou capacité à séparer
des sources proches dans l’espace (Figure 1). Celle-ci est liée aux dimensions del’antenne (ouverture). L’atténuation en dehors du lobe principal est élevée, mais
peut présenter localement des lobes secondaires plus importants : la dynamiquede l’antenne, ou différence en dB entre les niveaux du lobe principal et du lobe
secondaire le plus élevé, traduit la capacité de l’antenne à détecter une source faible en présence de sources plus puissantes. Elle est influencée par la répartition
des capteurs à l’intérieur de l’ouverture. Elle peut être améliorée en appliquantdes coefficients multiplicatifs à chaque capteur, au détriment toutefois de la résolution. Une « bonne » antenne offrira simultanément un lobe principal étroit (auregard des dimensions de l’objet à caractériser) et une dynamique élevée. Ses
performances ne sont cependant pas constantes sur l’ensemble de la gamme defréquence d’analyse : d’une part la résolution est dégradée aux fréquences bas-

Rapport INRETS n° 279231

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

ses comparativement aux hautes fréquences, d’autre part la fréquence maximalede travail comporte une limite stricte définie par l’espacement minimal entre deux
capteurs (exclusion du repli spatial, condition d’échantillonnage spatial correct deShannon).
Des informations plus détaillées sur la méthode de traitement et les performances théoriques peuvent être trouvées dans [13]. La théorie repose sur des hypothèses de sources ponctuelles de type monopoles décorrélées entre elles. Dansle contexte réel, il convient d’être circonspect dans l’observation des résultats, etéventuellement prendre en compte et adapter les traitements à des hypothèses
différentes : sol réfléchissant (sources images), autres modèles de sources…
Figure 1 : représentation schématique de la directivité spatiale Γ(θ)
d’une antenne linéaire à capteurs équidistants,
en fonction de l’angle d’incidence θΓ(θ )résolution

dynamiquesinθ

Réponse théorique de l’antenne
L’antenne est constituée de deux alignements de microphones ayant respectivement des espacements de 5 cm et 15 cm et adaptés à des gammes de fréquence distinctes. Pour l’analyse bande fine, la fréquence limite d’utilisation del’une ou l’autre sous-antenne est fixée à 1600 Hz. Lors des analyses tiers d’octave, l’espacement 15 cm est sélectionné jusqu’à la bande tiers d’octave 1250 Hz
incluse, et l’espacement 5 cm à partir du tiers d’octave 1600 Hz. Les figures suivantes (Figure 2, Figure 3 et Figure 4) montrent la réponse de l’antenne pourdifférentes configurations d’antenne et d’analyse en fonction de la fréquence dela source, représentée à l’échelle de la rame. Elles sont issues de simulations
réalisées pour une source ponctuelle (monopole) se déplaçant à la vitesse de
30 km/h, dont le spectre contient une raie pour chaque fréquence centrale desbandes tiers d’octave normalisées, de 63 Hz à 4000 Hz. Les niveaux acoustiques
estimés sont représentés en dB(A). Les dépouillements sont effectués dans desconditions identiques à ce qui est appliqué par ailleurs aux mesures réelles.

232

Rapport INRETS n° 279

Antenne microphonique : principe et performances

Figure 2 : réponse de l’antenne linéaire horizontale à un monopole,
constitué d’un spectre de raies de même puissance, se déplaçant
à 30 km/h. Analyse en bande fine. Cumul fréquentiel : de 140 Hz à 4400 Hz

cumul
4000
3500

fréquence (Hz)

3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0

5

10

60

Longchamp/simulation_1

1520
abscisse (m)

65

70

75
dBA

25

80

30

85

35

40

90

hauteur (m)Figure 3 : réponse de l’antenne en croix à un monopole, constituéd’un spectre de raies de même puissance, se déplaçant à 30 km/h.
Niveau global
3
2
1
0
−1

0

Longchamp/simulation_1

Rapport INRETS n° 279

5

10

15

85

20
abscisse (m)

90
dBA

25

95

30

35

40

100

233

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Figure 4 : réponse de l’antenne en croix à un monopole, constituéd’un spectre de raies de même puissance, se déplaçant à 30 km/h.
Analyse par tiers d’octave
80Hz

100Hz

125Hz

160Hz

200Hz

250Hz

315Hz

400Hz

500Hz

630Hz

800Hz

1000Hz 1250Hz 1600Hz 2000Hz 2500Hz 3150Hz 4000Hz

0Longchamp/simulation_1

63Hz

5
10
15
20
abscisse (m)
25
30
35
40
0

60

5

65

10

70

15
20
abscisse (m)

75
dBA
80

25
30

85

35

90

40

234

Rapport INRETS n° 279

Annexe 4Enquête de perception :fiches descriptives des sites

Rapport INRETS n° 279

235

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 1 : station pin sec – Ligne 1
Adresses : du 41 au 55 rue de la Rivetterie ; 2 au 6 rue P. Bouguer – Nantes
Type de site : station
Distance à la voie : 40 m et 25 m
Potentiel : 110 personnes

236

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 2 : cours F. Roosevelt – Ligne 1
Adresses : 3 au 13 allée du Port Maillard ; 2-3 allée de la Tremperie ; 1, 2, 2bis,
3 et 3 bis allée Flesselles ; 2 au 5 allée Duguay-Trouin ; 1 à 3 rue Léon Maitre– Nantes
Type de site : centre ville
Distance à la voie : 25 m
Potentiel : 140 personnes

Rapport INRETS n° 279

237

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 3 : quai de la Fosse – Ligne 1
Adresses : 56 au 70 et 84 au 99 quai de la Fosse – Nantes
Type de site : quai en centre ville
Distance à la voie : 25 m
Potentiel : 168 personnes

238

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 4 : rue Romain Rolland – Ligne n° 1
Adresses : 1 au 15 et 14 au 24 rue Romain Rolland – Nantes
Type de site : péri urbain
Distance à la voie : 11 et 20 m
Potentiel : 130 personnes

Rapport INRETS n° 279

239

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 5 : station Romain Rolland – Ligne 1
Adresses : 17 au 23 et 26 au 36 rue Romain Rolland – Nantes
Type de site : station
Distance à la voie : 22 et 34 m
Potentiel : 100 personnes

240

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 6 : avenue d’Anjou – Ligne 2
Adresses : 3 au 35 et 4 au 40 avenue d’Anjou – Rezé
Type de site : tramway seul pas de circulation routière
Distance à la voie : 13 m
Potentiel : 40 personnes

Rapport INRETS n° 279

241

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 7 : quai de Versailles – Ligne 2
Adresses : 25 au 35 bis quai de Versailles – Nantes
Type de site : grande courbe – peu de circulation routière
Distance à la voie : moins de 10 m
Potentiel : 146 personnes

242

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 8 : bd Amiral Courbet – Ligne 2
Adresses : 8 au 42 et 11 au 41 bd Amiral Courbet – Nantes
Type de site : forte montéeDistance à la voie : moins de 10 m
Potentiel : 135 personnes

Rapport INRETS n° 279

243

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 9 : Bignon – Ligne 3
Adresses : 27 et 34 rue de Suresnes ; 52 et 54 ave de la Morlière ; 2 et 4 résidence des érables, rue des Érables + bâtiment en face « les terrasses de la Morlière » – Orvault
Type de site : virage
Distance à la voie : moins de 10 m
Potentiel : 60 personnes

Attention il manque un bâtiment sur ce plan244Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 10 : av. de la Ferrière – Ligne 3
Adresses : 1 à 7 allée de l’Isaac ; 109, 111, 115 et 117 ave de la Ferrière – Orvault
Type de site : périurbain
Distance à la voie : 20 à 40 m
Potentiel : 195 personnes

Rapport INRETS n° 279

245

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Site n° 11 : Jean XXIII-Vannes – Ligne 3
Adresses : 12 au 50 et 5 au 39 route de Vannes, 12 au 64 et 15 au 69 bd JeanXXIII – Nantes
Type de site : ligne droite
Distance à la voie : moins de 10 m
Potentiel : 190 personnes

246

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : fiches descriptives des sites

Site n° 12 : Poitou – Ligne 3
Adresses : 1 au 15 rue du Poitou + en face cour Cathus et cour de la Brocante– Nantes
Type de site : légère pente
Distance à la voie : moins de 10 m
Potentiel : 104 personnes

Rapport INRETS n° 279

247

Annexe 5

Questionnaire« Perception du tramway de Nantes »N° questionnaire :Nom de l’enquêteur :Date de l’interview/__/__/ /__/__/ 2005
Heure début :Heure fin :SITE (numéro) :Adresse :INTERROGER DES PERSONNES :• AGEES DE 18 ANS ET PLUS
• A LEUR RESIDENCE PRINCIPALE•D ONT LE LOGEMENT A AU MOINS UNE OUVERTURE SUR LA VOIE DE TRAMWAY
Bonjour,
L’Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité (INRETS), organisme public
de recherche, réalise actuellement à la demande de l’Agence de l’environnement et de lamaîtrise de l’énergie (ADEME), une enquête auprès de riverains de tramways dans différents
quartiers de Nantes.
Auriez-vous, s’il vous plaît, 30 minutes à nous consacrer ?
Sachez que vos réponses resteront strictement confidentielles. Ce questionnaire respecte laloi informatique et liberté.
Enquêteur : il s’agit d’un entretien individuel, refuser la présence d’un couple
Habitez-vous ici, dans cette maison ou cet appartement, de manière permanente,
depuis au moins 6 mois ?
• Non .................................................................. 1  STOP CONTACT• Oui ................................................................... 2  CONTINUER

Rapport INRETS n° 279

249

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

1. Le logement et le quartier
Q1. Actuellement, vous habitez dans ?
• Un appartement dans un immeuble................... 1 indiquez l’étage /_/_/ sur• Un pavillon indépendant..................................... 2 /_/_/ nb d’étages total• Une maison de ville ou mitoyenne..................... 3• Autre (précisez).................................................. 4Q2. Depuis quelle année occupez-vous ce logement ? /_/_/_/_/
Q3. Êtes-vous ?
• En accession à la propriété.......................................................................... 1• Propriétaire................................................................................................... 2• Locataire d’un logement social (type HLM).................................................. 3• Locataire d’un logement du secteur privé.................................................... 4• Occupant à titre gratuit................................................................................. 5• Autre(précisez)............................................................................................. 6
Q4. Combien de façades comporte votre logement ? /_/_/
 récision : une façade est un mur extérieur comprenant au moins une ouverture : porte, fenêtre,P
baie vitrée

Q5. Combien de pièces compte votre logement ? /_/_/
 récision : sans compter la salle d’eau ou salle de bain, les couloirs et hall, mais en comptant laPcuisineQ6. Quelles sont ces pièces et sur quoi donnent-elles ?
Enquêteur : présentez cartes n° 1 et n° 2Enquêteur : Présenter carte n° 2
et noter code correspondant
1. Chambre principale
2. Autre Chambre (1)3. Autre Chambre (2)4. Autre Chambre (3)5. Salon seul
6. Salle à manger seule
7. Salle à manger + salon
8. Bureau
9. Cuisine
10. Autres : (précisez)

Q7. Votre logement est-il isolé par du double-vitrage (ou similaire : survitrage, double-fenêtre…..) ?
• Oui, totalement................................................... 1  passez en Q9• Oui, en partie...................................................... 2  passez en Q8• Non..................................................................... 3  passez en Q9• NSP.................................................................... 4  passez en Q9250

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »Q8. Quelles pièces sont isolées ?
• Chambre principale...................................................................................... 1• Autres chambres.......................................................................................... 2• Salon............................................................................................................ 3• Salle à manger............................................................................................. 4• Salle à manger + salon................................................................................ 5• Bureau.......................................................................................................... 6• Cuisine......................................................................................................... 7• Autre (précisez)............................................................................................ 8Q9. Disposez-vous d’un balcon ou d’un jardin privatif attenant à votre
logement ?
• Seulement, un jardin.................................................................................... 1• Seulement, un balcon................................................................................... 2• Un balcon et un jardin.................................................................................. 3• Aucun des deux............................................................................................ 4
Q10. D’une façon générale, que pensez-vous de votre logement ? En êtesvous …
Enquêteur : Montrez carte n° 3
• Extrêmement satisfait................................................................................... 5• Beaucoup satisfait........................................................................................ 4• Moyennement satisfait................................................................................. 3• Légèrement satisfait..................................................................................... 2• Pas du tout satisfait...................................................................................... 1
Q11. Envisagez-vous de déménager dans les 12 mois à venir ?
• Oui...................................................................... 1  passez à Q12• Non..................................................................... 2  passez à Q13
Q12. Pour quelle(s) raison(s) principale(s) ?
Précision : Classez au maximum 3 raisons par ordre décroissant, en premier citer la plus
importanteEnquêteur : une réponse par colonne si pas d’autre choix alors cocher « ne sait pas » Montrez
carte n° 4

A Rép. 1

B Rép. 2

C Rép. 3

À cause de problèmes de voisinage

1

1

1

Pour avoir de meilleures conditions de logement (plus grand,plus confortable, etc…)

2

2

2

Pour des raisons professionnelles

3

3

3

Pour avoir des conditions environnementales plus agréables.

4

4

4

Parce que je vais acheter ou faire construire

5

5

5

Pour des raisons familiales ou personnelles

6

6

6

À cause des nuisances sonores

7

7

7

Pour des raisons financières

8

8

8

Autres raisons (précisez) : …………………….

9

9

9

Ne sait pas

10

10

10

Rapport INRETS n° 279

251

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Q13. Pour quelles raisons êtes-vous venu habiter ici ?
Précision : Classez au maximum 3 raisons par ordre décroissant.
Enquêteur : une réponse par colonne si pas d’autre choix alors cocher « ne sait pas ». Montrez
carte n° 5

A

B

C

À cause du prix de l’immobilier ou des loyers

1

1

1

Pour des raisons professionnelles

2

2

2

Pour des raisons familiales ou personnelles

3

3

3

Recherche d’un meilleur environnement

4

4

4

Parce que ce quartier est animé/vivant

5

5

5

Parce que l’accès au transport en commun est facile

6

6

6

Parce que le centre ville est à proximité

7

7

7

Parce que j’aime ce quartier

8

8

8

Par pur hasard

9

9

9

Je n’ai pas eu le choix

10

10

10

J’ai toujours vécu ici (dans ce logement ou ce quartier)

11

11

11

Ne sait pas

12

12

12

Q14. Dites si vous êtes « Tout à fait d’accord », « plutôt d’accord », « plutôt
pas d’accord » ou « pas du tout d’accord » avec les affirmations suivantes
à propos de votre quartier :Enquêteur : Une réponse par ligne. Montrez échelle d’accord carte n° 6

Tout
PlutôtPas
Plutôtà faitpas
du toutd’accordd’accordd’accord d’accord
Il y a beaucoup d’odeurs, de poussières liées àla pollution

4

3

2

1

Il y a suffisamment de commerces de proximité

4

3

2

1

En général, les déplacements en vélo y sontdifficiles

4

3

2

1

Il y a peu de bruit dû aux transports

4

3

2

1

Il y a suffisamment d’espace vert

4

3

2

1

Il y a des problèmes d’insécurité, dedélinquance ou de vandalisme

4

3

2

1

En général, les déplacements à pieds y sontfaciles

4

3

2

1

Le nombre d’équipements pour le sport et lesloisirs est satisfaisant

4

3

2

1

Il n’y a aucun problème de stationnement

4

3

2

1

Q15. Globalement, que pensez vous de votre cadre de vie quotidien, c’est-àdire ce qui est à proximité de votre logement, dans l’ensemble, en êtes-vous ?
Enquêteur : Montrez échelle de satisfaction carte n° 7

• Extrêmement satisfait................................................................................... 5• Beaucoup satisfait........................................................................................ 4252

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »• Moyennement satisfait................................................................................. 3• Légèrement satisfait..................................................................................... 2• Pas du tout satisfait...................................................................................... 1

2. Le tramway dans le quartier
Q16. Lorsque vous avez emménagé dans ce logement, le tramway passait-il
déjà dans votre rue ?
• Oui...................................................................... 1  passez à Q17• Non..................................................................... 2  passez à Q19
Q17. À ce moment là, c’est-à-dire au moment où vous êtes arrivé dans ce
logement, le tramway était pour vous :Enquêteur : une seule réponse possible• Plutôt un avantage....................................................................................... 1• Plutôt un inconvénient.................................................................................. 2• Ni un avantage, ni un inconvénient.............................................................. 3• À la fois un avantage et un inconvénient..................................................... 4
Q18. Depuis votre installation dans ce logement, avez-vous changé d’avis
concernant la présence du tramway ?
OUI : je pense désormais qu’il s’agit plutôt d’un avantage.............................. 1
OUI : Je pense désormais qu’il s’agit plutôt d’un inconvénient........................ 2
OUI : Je pense désormais qu’il ne s’agit pas plus d’un avantage que d’uninconvénient������������������������������������������������������������������������������������������� 3
NON : je n’ai pas changé d’avis....................................................................... 4 passez A Q22

Q19. Lorsque vous avez appris que le tramway allait passer devant chezvous, étiez-vous ?
• Favorable à ce projet.................................................................................... 1• Défavorable à ce projet................................................................................ 2• Sans opinion par rapport à ce projet............................................................ 3
Q20. Dites si vous êtes « Tout à fait d’accord », « plutôt d’accord », « plutôt
pas d’accord » ou « pas du tout d’accord » avec les affirmations suivantes.
Depuis que le tramway passe dans votre rue vous diriez ?
Enquêteur : une réponse par ligne Montrez carte n° 8

Tout
PlutôtPas
Plutôtà faitpas
du toutd’accordd’accordd’accord d’accord
Ma rue est embellie par les aménagements dela ligne de tramway

4

3

2

1

Il est beaucoup plus difficile de circuler en
voiture dans ma rue

4

3

2

1

Il est beaucoup plus facile de stationner dansma rue432

1

Rapport INRETS n° 279

253

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Tout
PlutôtPas
Plutôtà faitpas
du toutd’accordd’accordd’accord d’accord
Les déplacements en vélo y sont plus faciles

4

3

2

1

Les déplacements à pied y sont plus difficiles

4

3

2

1

Il y a moins de pollution et d’odeurs qu’avant

4

3

2

1

Ma rue est moins bruyante qu’avant

4

3

2

1

Q21. Globalement vous diriez que depuis l’arrivée du tramway votre quartiers’est :
• Dégradé........................................................................................................ 1• Amélioré....................................................................................................... 2• Ni dégradé, ni amélioré................................................................................ 3

3. Le bruit du tramway
Q22. Lorsque vous êtes ici chez vous, est-ce que vous ENTENDEZ le bruitdu tramway, même faiblement, , qu’il vous gêne ou pas ?
Enquêteur : Une réponse par ligne. Montrez carte n° 9
JamaisOccasionnellement

Assez
souvent

Tout letemps

Lorsque vous êtes à l’intérieur,fenêtres fermées

1

2

3

4

Lorsque vous êtes à l’intérieur,fenêtres ouvertes

1

2

3

4

Lorsque vous êtes à l’extérieur, survotre balcon ou dans votre jardin

1

2

3

4

Non
concerné
5

Q23. De quelle façon êtes-vous gêné par le bruit du tramway lorsqu’il passedevant chez-vous ?
Enquêteur : Montrez carte n° 10

Codage :
			
			
			
			

Extrêmement............................................................................... 5
Beaucoup.................................................................................... 4
Moyennement............................................................................. 3
Légèrement................................................................................. 2
Pas du tout.................................................................................. 1
Niveau de gêneLorsque que vous êtes à l’intérieur de votre logement,fenêtres fermées
Lorsque que vous êtes à l’intérieur de votre logement,fenêtres ouvertes
Lorsque vous êtes à l’extérieur, dans votre jardin ou survotre balcon254

Non concerné
6

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »Consigne à lire pour Q24 à Q26
Nous vous proposons maintenant une série d’adjectifs pour décrirele bruit tel que vous l’entendez ici, chez vous. Les adjectifs sont présentés par paire. Vous devez répondre pour chaque paire d’adjectifs,
en vous positionnant plus ou moins près de l’adjectif qui correspond lemieux à votre avis. Vous devez répondre spontanément et rapidement.
Q24. Vous diriez que le bruit du tramway tel que vous l’entendez lorsque
vous êtes ici chez vous FENÈTRES FERMÉES est un bruitEnquêteur : une réponse par ligne, présenter carte n° 11
Très

Assez

Un
peu

Ni l’unni l’autre

Un
peu

Assez

Très

Faible

-3

-2

-1

0

1

2

3

Fort

Sourd

-3

-2

-1

0

1

2

3

Strident

Supportable

-3

-2

-1

0

1

2

3

Insupportable

Bref

-3

-2

-1

0

1

2

3

Long

Habituel

-3

-2

-1

0

1

2

3

Inhabituel

Grave

-3

-2

-1

0

1

2

3

Aigu

Progressif

-3

-2

-1

0

1

2

3

Soudain

Lointain

-3

-2

-1

0

1

2

3

ProcheQ25. Vous diriez que le bruit du tramway tel que vous l’entendez lorsque
vous êtes ici chez vous FENÈTRES OUVERTES est un bruitEnquêteur : une réponse par ligne, présenter carte n° 11
Très

Assez

Un
peu

Ni l’unni l’autre

Faible

-3

-2

-1

0

Sourd

-3

-2

-1

0

Supportable

-3

-2

-1

Bref

-3

-2

Habituel

-3

-2

Grave

-3

Progressif
Lointain

Un
peu

Assez

Très

1

2

3

Fort

1

2

3

Strident

0

1

2

3

Insupportable

-1

0

1

2

3

Long

-1

0

1

2

3

Inhabituel

-2

-1

0

1

2

3

Aigu

-3

-2

-1

0

1

2

3

Soudain

-3

-2

-1

0

1

2

3

ProcheQ26. Vous diriez que le bruit du tramway tel que vous l’entendez lorsque
vous êtes ici chez vous Dans le jardin ou sur votre balcon/terrasse est un bruit Non concerné4  passez A Q27
Enquêteur : une réponse par ligne, présenter carte n° 11
Très

Assez

Un
peu

Ni l’unni l’autre

Faible

-3

-2

-1

0

Sourd

-3

-2

-1

0

Rapport INRETS n° 279

Un
peu

Assez

Très

1

2

3

Fort

1

2

3

Strident

255

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Très

Assez

Un
peu

Ni l’unni l’autre

Un
peu

Assez

Très

Supportable
-3
-2
-1
0
1
2
3
Insupportable
Bref
-3
-2
-1
0
1
2
3
Long
Habituel
-3
-2
-1
0
1
2
3
Inhabituel
Grave
-3
-2
-1
0
1
2
3
Aigu
Progressif
-3
-2
-1
0
1
2
3
Soudain
Lointain
-3
-2
-1
0
1
2
3
ProcheEnquêteur seul : Avez-vous l’impression que la personne interrogée a eu des difficultés pourrépondre aux questions Q24 à Q26 :Oui
Non

Q27. Je vais vous lire une liste de mots, vous choisirez au maximum 2 motsqui, pour vous, décrivent le mieux le bruit du tramway tel que vous l’entendez lorsque vous êtes ici chez vous :Enquêteur : Montrez carte n° 12
A
1re réponse
1
2
3
4
5
6
7

Un roulement
Un grincement
Un souffle
Un sifflement
Un grondement
Un crissement
Ne sait pas (si pas de 2e réponse)B
2e réponse
1
2
3
4
5
6
7

Q28. Lorsque vous êtes ici chez vous, et que le tramway passe, vous arrivet-il d’entendre ?
Enquêteur : une réponse par ligne. Montrez carte n° 13

1
1
1
1
1
1

Occasionnellement
2
2
2
2
2
2

Assez
souvent
3
3
3
3
3
3

Tout le
temps
4
4
4
4
4
4

1

2

3

4

JamaisLe bruit des freins du tramway
La sonnette d’avertissement
Le bruit des portes qui s’actionnent
Le marche pied qui se déplie
Les annonces en station
Le bruit des usagers qui montent ou
descendent du tramway
Le bruit du moteur du tramway

Q29. Est-ce que les conditions météorologiques ont une influence sur lebruit du tramway tel que vous l’entendez, ici chez vous :Enquêteur : une réponse par ligne
OUI,
le bruit est plus fort
Lorsqu’il pleut
Autres (précisez) :

256

1
1

OUI,
le bruit est moins fort
2
2

NON,
Aucune influence
3
3

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »Q30. En ce qui concerne le bruit du tramway, tel que vous l’entendez ici chezvous, vous diriez que :Enquêteur : une seule réponse possible Montrez carte n° 14• Les tramways récents sont plus bruyants.................................................... 1• Les tramways anciens sont plus bruyants................................................... 2• Les deux types de tramway font le même bruit............................................ 3• Ne sait pas................................................................................................... 4
Q31. Lorsque vous êtes ici chez vous, vous arrive-t-il, lorsque le tramway
passe ?
Enquêteur : Une réponse par ligne .Montrez carte n° 15
JamaisOccasionnellement

Assez
souvent

Tout letemps

De sursauter

1

2

3

4

De fermer la fenêtre

1

2

3

4

D’interrompre votre conversation

1

2

3

4

De monter le son de la télévision

1

2

3

4

De vous réveiller

1

2

3

4

D’entendre vos fenêtres vibrer

1

2

3

4

D’être perturbé pendant votre lecture

1

2

3

4

D’être perturbé lorsque vous vous
reposez, vous détendez

1

2

3

4

De ressentir des vibrations

1

2

3

4

Q32. Si vous pensez aux 6 derniers mois, lorsque vous êtes ici chez vous,de quelle façon êtes vous gêné par le bruit dû à la circulation des tramways
pour chacune des périodes suivantes ?
Enquêteur : une réponse dans chaque case, présentez l’échelle de gêne. Montrez carte n° 16

Codage :
		
		
		
		

Extrêmement................................................................................. 5
Beaucoup...................................................................................... 4
Moyennement................................................................................ 3
Légèrement................................................................................... 2
Pas du tout.................................................................................... 1a) Si vous pensez à un jour normal de la semaine :Niveau de gêne
Matin
Jour
SoiréeNuit
Globalement sur une journée de 24 Hb) Si vous pensez au week-end :Niveau de gêneGlobalement sur une journée de 24 h du week-end

Rapport INRETS n° 279

257

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Q33. Lorsque vous êtes ici chez vous, y-a-t-il une ou des période(s) de l’année où vous êtes plus particulièrement gêné par le bruit dû à la circulation
des tramways ?
Enquêteur : deux réponses maximum
A

B

Le printemps

1

1

L’été

2

2

L’automne

3

3

L’hiver

44

Non aucune, je suis toujours gêné (ou pas gêné) de la même façon

55

NSP – (Si pas de 2e réponse)

6

6

Q34. Voici une échelle d’opinion graduée de 0 à 10. Vous devez noter surcette échelle la façon dont le bruit dû à la circulation des tramways vousgêne lorsque vous êtes ici, chez vous : notez 0 si le bruit dû à la circulation
des tramways ne vous gêne pas du tout et notez 10 si le bruit vous gêneextrêmement. Si vous êtes entre ces deux situations, choisissez une noteintermédiaire entre zéro et dix.
Globalement si vous pensez aux différentes périodes de l’année et dela journée. Comment noteriez-vous la façon dont le bruit dû à la circulation
des tramways vous gêne lorsque vous êtes chez-vous ?
Enquêteur : présentez échelle d’opinion. Montrez carte n° 17

Maintenant quelle note exprime le mieux la gêne que vous ressentez ?
/____/
Q35. En résumé, si vous pensez aux six derniers mois, vous diriez que globalement le bruit dû à la circulation des tramways vous gêneEnquêteur : présentez échelle de gêne. Montrez carte n° 18• Extrêmement................................................................................................ 5• Beaucoup .................................................................................................... 4• Moyennement ............................................................................................. 3• Légèrement ................................................................................................. 2• Pas du tout................................................................................................... 1
Q36. Qu’est ce qui est pour vous le plus gênant dans le fait d’habiter à proximité d’une ligne de tramway ?
Enquêteur : deux réponses maximum – présentez carte n° 19
A
Réponse 1

B
Réponse 2

Le nombre de passages de tramway

1

1

L’intensité du bruit lorsqu’un tramway passe22

Les vibrations dues au passage du tramway

33

Le fait de voir passer le tramway

44

Les usagers du tramway qui regardent chez vous

5

5

258

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »A
Réponse 1

B
Réponse 2

Les coups de sonnette du tramway

66

Je ne suis gêné(e) par rien

7

NSP – (si pas de 2ème choix)

88

Q37. Finalement, avez-vous le sentiment d’être aujourd’hui habitué au bruitdu tramway ?
• Oui................................................................................................................ 1• Non............................................................................................................... 2• Ne sait pas................................................................................................... 3
Q38. Lorsque vous êtes ici chez vous, êtes-vous gêné par le bruit :Enquêteur : une réponse par ligne Montrer carte n° 20
Non
Pas du Légè- Moyen- Beau- Extrêconcerné
toutrement nement coup mement
Des camions

6

1

2

3

4

5

Des 2 roues motorisées (Mobylettes,
motos, scooters)

6

1

2

3

4

5

Des bruits des voisins (à l’intérieur deslogements)

6

1

2

3

4

5

Des bruits du voisinage (extérieur deslogements)

6

1

2

3

4

5

Des avions

6

1

2

3

4

5

Des bruits d’activités de loisirs, dedivertissement (restaurants, bars,
cinémas.)

6

1

2

3

4

5

Des bruits d’activités professionnelles(usines, commerces)

6

1

2

3

4

5

Autres (précisez)………………

6

1

2

3

4

5

Q39. Si vous pensez aux 6 derniers mois, lorsque vous êtes ici chez vous,de quelle façon êtes vous gêné par le bruit dû à la circulation automobile
pour chacune des périodes suivantes ?
Enquêteur : une réponse dans chaque case, présentez l’échelle de gêne. Montrez carte n° 20

Codage : Extrêmement................................................................................... 5		
Beaucoup........................................................................................ 4		
Moyennement................................................................................. 3		
Légèrement..................................................................................... 2		Pas du tout...................................................................................... 1
Niveau de gêne
Matin
Jour
SoiréeNuit
Globalement sur une journée de 24 H

Rapport INRETS n° 279

259

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Q40. Voici une échelle d’opinion graduée de 0 à 10. Vous devez noter surcette échelle la façon dont le bruit dû à la circulation automobile vous gênelorsque vous êtes ici, chez vous : notez 0 si le bruit occasionné par celle-ci
ne vous gêne pas du tout et notez 10 si le bruit vous gêne extrêmement. Si
vous êtes entre ces deux situations, choisissez une note intermédiaire entre
zéro et dix.
Globalement si vous pensez aux différentes périodes de l’année et dela journée. Comment noteriez-vous la façon dont le bruit dû à la circulation
automobile vous gêne lorsque vous êtes chez-vous ?
Enquêteur : présentez échelle d’opinion. Montrez carte n° 21

Maintenant quelle note exprime le mieux la gêne que vous ressentez ?
/____/
Q41. En résumé, si vous pensez aux six derniers mois, vous diriez que globalement le bruit dû à la circulation automobile vous gêne :Enquêteur : présentez échelle de gêne. Montrez carte n° 22• Extrêmement................................................................................................ 5• Beaucoup .................................................................................................... 4• Moyennement ............................................................................................. 3• Légèrement ................................................................................................. 2• Pas du tout................................................................................................... 1
Q42. Si vous pensez aux six derniers mois, de quelle façon êtes-vous gênépar LE BRUIT EN GÉNÉRAL, c’est-à-dire l’ensemble des bruits que vous
entendez lorsque vous êtes ici chez vous :Enquêteur : présentez l’échelle de gêne, carte n° 22• Extrêmement................................................................................................ 5• Beaucoup .................................................................................................... 4• Moyennement ............................................................................................. 3• Légèrement.................................................................................................. 2• Pas du tout................................................................................................... 1
Q43. De la même façon, si vous pensez aux six derniers mois, comment
noteriez-vous la gêne due au BRUIT EN GÉNÉRAL, c’est-à-dire l’ensemble
des bruits que vous entendez lorsque vous êtes ici chez vous :Consigne : voici une échelle d’opinion graduée de 0 à 10. Vous devez noter
sur cette échelle la façon dont LE BRUIT EN GÉNÉRAL vous gêne lorsque vousêtes ici, chez vous : notez 0 si le bruit ne vous gêne pas du tout et notez 10 si lebruit vous gêne extrêmement. Si vous êtes entre ces deux situations, choisissez
une note intermédiaire entre zéro et dix.
Enquêteur : présenter échelle d’opinion. Montrer carte n° 23

Maintenant quelle note exprime le mieux la gêne que vous ressentez ?
/__/

260

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »4. La personne enquêtée et le ménage
« Pour finir, quelques questions concernant vous-même et votre
famille »Q44. Sexe• Masculin ...................................................................................................... 1• Féminin ....................................................................................................... 2
Q45. Quelle est votre année de naissance ?

/_/_/_/_/

Q46. Quel est votre niveau d’études ?
Enquêteur : Présentez carte n° 24• Aucun diplôme.............................................................................................. 1• C.E.P. / C.A.P. ............................................................................................. 2• Brevet (B.E.P.C., B.E.P.).............................................................................. 3• Baccalauréat................................................................................................ 4• BTS/DUT ..................................................................................................... 5• Autre diplôme supérieur (grande école, Université) .................................... 6• Autres (précisez) : ....................................................................................... 7
Q47. Actuellement, exercez-vous une activité professionnelle ?
• Oui, à temps complet....................................... . 1• Oui, à temps partiel............................................ 2• Non . ................................................................. 3• Non, retraité ..................................................... 4• Non, chômeur . ................................................. 5• Non, congé parental........................................... 6• Non, élève ou étudiant....................................... 7  passez à Q51• Non, sans profession ........................................ 8  passez à Q51
Q48. Quelle est (ou était) votre profession ?
Enquêteur : notez en clair /__________________________________________________/

Q49. Si actif, travaillez-vous en horaires décalés (travail de nuit, travail enéquipe) ?
• Oui................................................................................................................ 1• Non . ............................................................................................................ 2
Q50. Si actif, travaillez-vous à domicile• Oui................................................................................................................ 1• Non . ............................................................................................................ 2
Q51. D’une manière générale, estimez-vous être sensible au bruit ?
Enquêteur : Présentez carte n° 25• Pas du tout .................................................................................................. 1• Un peu . ....................................................................................................... 2• Assez............................................................................................................ 3• Très.............................................................................................................. 4

Rapport INRETS n° 279

261

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Q52. Comment qualifieriez-vous votre état de santé au cours des 12 derniers mois ?
Consigne à lire : voici une échelle d’opinion graduée de 0 à 10. Vous devez
noter grâce à cette échelle votre état de santé : notez 0 si vous pensez que votreétat de santé est très mauvais , notez 10 si vous pensez que votre état de santé
est très bon. Si vous êtes entre ces deux situations, choisissez une note intermédiaire entre zéro et dix.
Ne souhaite pas répondre à cette question................. 11 passez à Q53

Enquêteur : Montrez carte n° 26
0

1

2

3

4

5

6

7

8

Très mauvais

910Très bonQ53. Dans ce logement, actuellement, vous vivez ?
• En couple avec enfant(s)......1

année de naissance des enfants qui vivent dans lelogement : 1 :/_/_/_/_/, 2 :/_/_/_/_/ , 3 :/_/_/_/_/,• En couple sans enfant..........2• Seul(e)..................................3• Avec vos parents..................4• Seul(e) avec des enfants......5

année de naissance des enfants qui vivent dans lelogement : 1 : /_/_/_/_/, 2 : /_/_/_/_/ , 3 : /_/_/_/_/• Autre cas (précisez).............6Q54. Êtes vous présent à votre domicile…
Enquêteur : une réponse par ligne, montrez carte 27
JamaisOccasionnellement

Assez souvent

Tout le temps...en matinée

1

2

3

4

...l’après-midi

1

2

3

4

…en soirée

1

2

3

4

…la nuit

1

2

3

4

Q55. Vous arrive-t-il de partir en week-end ?
Enquêteur : montrez carte n° 28

Tous les week-end............................................................................................ 1
Assez souvent.................................................................................................. 2
Occasionnellement........................................................................................... 3
Jamais.............................................................................................................. 4
Q56. Votre profession ou celle d’un des membres de votre ménage, est-elle
en relation avec le tramway ?
• Oui................................................................................................................ 1• Non . ............................................................................................................ 2262

Rapport INRETS n° 279

Questionnaire « Perception du tramway de Nantes »Q57. Vous arrive-t-il d’utiliser le tramway pour vos déplacements….
Enquêteur : montrez carte n° 29

Tous les jours......................................................... 1
1 à 5 fois par semaine............................................ 2
1 à 3 fois par mois.................................................. 3
1 à 3 fois par an...................................................... 4
Jamais.................................................................... 5  passez à Q60
Q58. Pour quel type de déplacements utilisez-vous le tramway ?
Enquêteur : montrez carte 30
JamaisPour vous rendre sur votre lieu
de travail ou d’études
Pour faire vos courses, dushopping
Pour vous rendre à vos activitésde loisirs
Autres : précisez……………

1

Occasionnellement2

Assezsouvent
3

Tout le
temps
4

Non
concerné
5

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Q59. Globalement, en tant qu’usager du tramway vous diriez que vous enêtes ?
Enquêteur : Présentez échelle de satisfaction – montrez carte n 31

• Extrêmement satisfait................................................................................... 5• Beaucoup satisfait........................................................................................ 4• Moyennement satisfait................................................................................. 3• Légèrement satisfait..................................................................................... 2• Pas du tout satisfait...................................................................................... 1
Q60. Dans le cadre de cette étude sur l’environnement, nous souhaiterions
connaître le niveau de bruit en façade de votre habitation (à l’extérieur) qu’ilsoit fort ou faible ; accepteriez-vous qu’un technicien prenne contact avec
vous dans les prochaines semaines pour effectuer une mesure de bruit ?
Enquêteur : précisez qu’il ne s’agit en aucune façon d’une démarche commerciale – Montrer lettre• Oui . ............................................................................................................. 1• Non . ............................................................................................................ 2
Cadre à remplir obligatoirement par l’enquêteur :/__/__/__//__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/
Mme, Melle, M.
NOM					PRÉNOM/__/__/__/ /__/__/__/ /__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/ /__/__/__/
N° Rue, Bd, Rte
Nom de la voie ou lieu dit
Esc. Étage/__/__/__/__/__//__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/__/
Code postal
Commune (ou commune de rattachement postal, le cas échéant)/__/__/ /__/__/ /__/__/ /__/__/ /__/__/
N° de téléphone/__/__/ /__/__/ /__/__/ /__/__/ /__/__/
N° de téléphone portable

Rapport INRETS n° 279

263

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

FIN DU QUESTIONNAIRE
 Remplir le tableau ci-joint
À remplir par l’enquêteur seul
Y a-t-il des signes pouvant laisser à penser que l’interviewé a eu des difficultés àrépondre ?
 non ................................................ 1
 oui ................................................. 2
Si oui, précisez (problème de compréhension, surdité, ...) :........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................
Ambiance générale de l’interview ?
 très bonne...................................... 1
 normale.......................................... 2
 médiocre........................................ 3264

Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception : exemple de fiche de mesurage acoustiqueAnnexe 6Enquête de perception :exemple de fiche de mesurage
acoustique

Point de mesurage•• Hauteur par rapport à la voie : R + 2•• Date des mesurages : du 22 au 23/11/2005•• Conditions météorologiques :Jour (6h-22h)
Nuit (22h-6h)

U3T3
U3T5

Caractéristiques du site•• Site en L•• Présence virage (non ; oui, léger, accentué) : non•• Profil en long : horizontal•• Hauteur habitation : côté mesures : R + 4 (Rdc surélevés) ;Rapport INRETS n° 279

265

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception•• Revêtement façade : côté mesures : béton rugueux ;•• Nature des ouvertures : côté mesures : vitrage double ;•• Distance entre l’axe des voies de tramway et le bâtiment : 30 m

Caractéristiques des voies routières•• Nombre : 2 x 1 voie•• Vitesse estimée : 55 km/h•• Nature du trafic : pulsé•• Nature et état du revêtement : classique•• Trafic (TMJA-année) : 9500 véh/j-2006 (rue de la Riveterie (vers sud/rond
point))

Caractéristiques de la voie tramway•• Type de pose de voie (ballast, classique, –10dB ou –20dB) : ballast SNCF•• Type de revêtement (ballast, végétalisé, réverbérant) : ballast•• Allure du tramway (vitesse constante, accéléré – décéléré ou station) :accéléré – décéléré
•• Type de tramway (proportion Alstom / Bombardier) : mixte

Trace temporel (laeq 5 min)266Rapport INRETS n° 279

Enquête de perception :exemple de fiche de mesurage acoustique

Niveaux mesures (db(a))
LAeq

L1

L10

L50

L90

L95

L10 –L90

06h-09h

65,4

74,7

69,0

62,1

49,7

48,2

19,3

09h-18h

66,6

75,2

69,0

63,8

56,4

55,0

12,6

18h-22h

63,7

74,1

68,8

62,7

52,1

49,6

16,7

22h-06h

54,9

68,0

56,4

44,9

41,1

40,5

15,3

00h-24h

64,5

73,6

68,1

59,1

42,7

41,5

25,4

Évènements
Nombre d’évènements dépassant le seuil indiqué pendant au moins 5 s.
> 65 dB(A)> 70 dB(A)> 75 dB(A)> 80 dB(A)Trafic tramway

06h-09h

67

67

0

0

67

09h-18h

193

193

0

0

193

18h-22h

61

61

0

0

61

22h-06h

22

22

0

0

22

00h-24h

343

343

0

0

343

Trafic tramway
Vers Beaujoire

Vers François Mitterrand

06h-09h

Ligne 132

35

09h-18h93100

18h-22h243722h-06h91300h-24h158

185

Rapport INRETS n° 279

267

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Spectre moyen d’un passage de tramway
Moyenne sur 10 passages
Leq passage :Dose passage :70,5 dB(A)80,8 dB(A)Lmax,1s : 79,1 dB(A)Lmax,5s : 76,2 dB(A)=Site 1 pt2 dans Calculs

dB
80

70

60

50

40

30

20

10

12.50

LAeq

31.50

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

16000

A Hz

Décomposition sonore par type de source
Niveau sonore
dû au tramway

Niveau sonore
autresNiveau sonore
total

06h-09h

58,7

64,3

65,4

09h-18h

58,5

65,9

66,6

18h-22h

57,0

62,7

63,7

22h-06h

49,6

53,3

54,9

00h-24h

56,8

63,7

64,5

268

Rapport INRETS n° 279

Fiche bibliographique
Unité de recherche

Projet n°LTE

C05-11

Actes INRETS n° 279

Titre
Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Sous-titre

LangueF

Auteur(s)Rattachement ext.

M.A. Pallas1, C.Philipps-Bertin1, M. Maldonado3,
T. Legouis2, P. Champelovier1, O. Chiello1,
J. Lambert1, D. Le Houedec3, J. Lelong1

1 INRETS
2 SerdB

3 EC Nantes

Nom adresse financeur, co-éditeur

N° contrat, conv.

ADEME

C05-11

Date de publication
Décembre 2009

Remarques
Résumé
Un des avantages environnementaux du tramway souvent mis en avant est le relatif « silence »qu’il procure comparativement aux autres moyens de transports publics. Cependant, on constate
que l’introduction de lignes de tramway peut créer des situations particulièrement gênantes pourles riverains. D’où la nécessité de mieux connaître les situations à l’origine des réactions négatives des riverains, afin de mieux prendre en compte la perception et les effets du bruit et desvibrations dans les projets futurs, ainsi que dans l’élaboration de réglementations adaptées au
cas du bruit des tramways.
Cette recherche propose deux approches complémentaires du bruit et des vibrations engendrés
par la circulation des tramways :– une approche physique, qui a permis une caractérisation fine du bruit et des vibrations émispar le tramway ;– une approche psychosociologique qui s’est intéressée à la perception de ces bruits et vibrationset à l’évaluation de la gêne qu’ils peuvent provoquer chez les riverains.
La démarche suivie inclut le recueil et l’analyse de données expérimentales détaillées (mesures,enquête). Des modèles sont développés en matière d’émission acoustique, de vibration et degêne. Ils permettent d’élargir la portée des résultats scientifiques, et de les resituer en conclusiondans un contexte opérationnel et réglementaire.

Mots clés
tramway, bruit, vibration, perception, gêneNb de pages

Prix

Bibliographie

270

125,24 €Oui

Rapport INRETS n° 279

269

Bruit et vibrations dus aux tramways : émission et perception

Publication data form
Research Unit

Projet No

LTE

C05-11

INRETS proceedings No 279

Title
Noise and vibrations due to trams : emission and perception

Subtitle

LanguageF

Author(s)Affiliation

M.A. Pallas1, C.Philipps-Bertin1, M. Maldonado3,
T. Legouis2, P. Champelovier1, O. Chiello1,
J. Lambert1, D. Le Houedec3, J. Lelong1

1 INRETS

Sponsor, co-editor, name and address

Contract, conv. N°

2 SerdB

3 EC Nantes

C05-11

Publication date
December 2009

Notes
Summary
One of the environmental advantages of the tram which is often put forward, is its relative« silence », in comparison with other public means of transportation. However, the introductionof tram lines can create particularly annoying situations for the local residents. Hence arises theneed for a better knowledge of the situations leading to negative reactions from the local inhabitants, in order to better take into account the perception and the effects of noise/vibrations in the
future projects, as well as in the elaboration of regulations adapted to the case of tram noise.
The research presented in this report proposes two complementary approaches of the noise andvibrations generated by trams :– a physical approach, which provides a detailed description of the noise and the vibrations emitted by trams,– a psycho-sociological approach which considers the perception of these noises and vibrations,and the evaluation of the annoyance for the local residents.
Both of them include in situ experimental data collection and analysis (measures, socio-acoustic
survey). Noise emission, vibration and annoyance models are elaborated. They allow to widen thescientific results and, in conclusion, to place them in an operational and regulation context.

Key words
Tram, Noise, Vibration, Perception, Annoyance

Nb of pages

Price

Bibliography

270

15,24 €Yes270Rapport INRETS n° 279

Imprimé en France – JOUVE, 1, rue du Docteur-Sauvé – 53101 Mayenne
498961E - Dépôt légal : décembre 2009

LMarie-Agnès Pallas, INRETS, Laboratoiretransports environnement (LTE)Chrystèle Philipps-Bertin, INRETS-LTE
Marc Maldonado, Génie civil et mécanique,
Ecole centrale NantesThierry Legouis, Bureau d'études SerdB Nantes
Patricia Champelovier, INRETS-LTE
Olivier Chiello, INRETS-LTE

15,24 €ISSN 0768-9756
ISBN 978-2-85782-678-1

79

N

°2

P ORT

Joël Lelong, INRETS-LTE

BRUIT ET VIBRATIONS
DUS AUX TRAMWAYS :ÉMISSION ET PERCEPTION

RAP

Donatien Le Houedec, Génie civil et mécanique,
Ecole centrale Nantes

Rapport n° 279
Décembre 2009

Rapport INRETS n° 279

Jacques Lambert, INRETS-LTE

Marie-Agnès Pallas
Chrystèle Philipps-Bertin
Marc Maldonado
Coordinateurs scientifiques

BRUIT ET VIBRATIONS DUS AUX TRAMWAYS : ÉMISSION ET PERCEPTION

es impacts de l’introduction du tramway
sur le cadre de vie urbain sont nombreux.
Sur le plan environnemental, la question dubruit demeure un des enjeux-clefs, tant pourles concepteurs de tramways que pour les
exploitants de réseaux de transport collectif et les collectivités locales, dès lors quel’un des objectifs visés est une plus grande
acceptabilité de ce mode de transport par les
riverains. Mais que savons-nous aujourd’hui
de cette nuisance ?
Cette recherche, effectuée dans le cadre d’unprojet PREDIT financé par l’ADEME, s’est
attachée à caractériser les émissions acoustiques et vibratoires des tramways, et à évaluerla gêne ressentie par les riverains. Ce travails’appuie sur le recueil in situ de données
expérimentales – mesures, enquête – et ledéveloppement de modèles explicatifs. Sur labase des résultats scientifiques obtenus sontdiscutées les évolutions souhaitables sur leplan réglementaire.

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