Laboratoire
Transports et
Environnement

Actions de recherche de l'équipe "Acoustique Physique"

La physique des sources routières :

A l'échelle des sources de bruit routier, la recherche porte sur l'étude et la modélisation du bruit de roulement provoqué par le contact entre pneumatique et chaussée.

Plusieurs phénomènes participent à la génération du bruit de contact pneumatique-chaussée. Ces phénomènes prennent plus ou moins d'importance suivant les caractéristiques de la chaussée et du pneumatique. La recherche est actuellement centrée sur l'influence des caractéristiques de la chaussée (texture, porosité, raideur,…).

Compte tenu de la complexité des phénomènes mis en jeu, plusieurs démarches de modélisation sont mises en oeuvre, allant de modèles statistiques basés sur des données expérimentales à des modèles physiques cherchant à reproduire un mécanisme de génération donné. Le modèle « hybride » HyRoNE (Hybrid Rolling Noise Estimation) combinant des lois statistiques et des modèles physiques simplifiés est développé dans un objectif opérationnel d’optimisation acoustique des revêtements et de contrôle in situ de leurs performances. Il est complété par le modèle DySiRoN (Dynamic Simulation of Rolling Noise) permettant de simuler le roulage d’un pneumatique sur une texture donnée et le rayonnement acoustique résultant.

Les modélisations sont complétées par des expérimentations, destinées soit à fournir les données nécessaires pour le calage des modèles statistiques ou « hybride » (le modèle HyRoNE est construit à l’aide de données relatives à plusieurs pistes d’essai, mesurées par le LCPC dans le cadre de différentes collaborations), ou destinées à étudier un phénomène physique particulier (comportement vibratoire du pneumatique, effet dièdre,…).

Un champ d’application des travaux de recherche est le contrôle in situ des performances acoustiques des revêtements. Des actions sont menées sur la possibilité de remplacer une mesure acoustique directe par des mesures non acoustiques basées sur la texture du revêtement.

Contact: Philippe Klein
 

La physique des sources ferroviaires :

Le bruit de roulement des véhicules guidés a fait l'objet d'une recherche internationale considérable dans les années 1970 et 1980, grâce à laquelle des modèles théoriques élaborés ont été développés dans les années 1990. Ces modèles ont été validés par de vastes campagnes de mesures.

Dans ce contexte, les priorités définies au LTE portent sur la compréhension d'autres mécanismes de génération des sources ferroviaires, pour lesquels, malgré les progrès réalisés ces dernières années, les connaissances sont encore partielles. Il s’agit principalement des bruits de crissement (en courbes, au freinage), mais aussi des bruits d’impact (plats de roues, défauts de rail localisés) ou des bruits et des vibrations transmises par voie solidienne en basses fréquences (sol, ponts, tunnels). Les recherches portent donc principalement sur ces sources "secondaires", qui se révèlent particulièrement problématiques en site urbain, et les perspectives de réduction correspondantes.

Les recherches dans ce cadre s’appuient sur le développement de modèles physiques des mécanismes de génération des vibrations et du bruit, qui peuvent être analytiques, souvent numériques faisant appel aux méthodes éléments finis. Concernant le crissement au freinage par exemple, la modélisation se substitue aux démarches empiriques conduites par le passé en vue d’aider à la compréhension des phénomènes d’instabilité vibratoire.

Les modélisations sont complétées par des mesures sur site (rugosité de rail, vibration d’essieu) ou en laboratoire (caractérisation vibratoire de sous-structures).

Contact : Olivier Chiello
 

L'émission acoustique des véhicules :

A l’échelle du véhicule, l’identification des zones sources et l’évaluation de l’émission ont pour objectifs principaux d’améliorer les connaissances sur l’émission de bruit des véhicules terrestres, et de produire des modèles représentatifs de ces véhicules en conditions de fonctionnement réelles. Elles nécessitent également le développement de méthodes spécifiques performantes pour la mesure et l’évaluation des sources.

Le véhicule est constitué d'un ensemble de sources dont la contribution individuelle au bruit global dépend de ses conditions de fonctionnement. Selon l'application envisagée, voire selon l'échelle même du véhicule, celui-ci sera caractérisé par une zone d'émission unique ou par des zones d'émission distinctes.

Dans le premier cas, l'analyse des émissions en fonction de différents paramètres (par exemple vitesse, régime moteur, accélération pour un véhicule routier) permet d'identifier globalement certains types de contributions (bruit lié au moteur, bruit de roulement), de quantifier leur part dans le bruit total, de déterminer leurs lois d'émission et d'évaluer par exemple la réduction apportée par un revêtement plus silencieux.

Dans le second cas, l’information sur la localisation des sources sur le véhicule est apportée par l’utilisation de techniques d’antennerie acoustique, déployées en bordure de voie de circulation. Un réseau de microphones, associé au logiciel UNISSON développé au LTE, permet d'éditer des cartographies acoustiques du véhicule, et d’analyser les propriétés et le comportement des sources principales.. Dans cette approche, l’amélioration des performances du système de mesure et d’analyse est une préoccupation forte tant au niveau du traitement d’antenne que de l’architecture du réseau de microphones utilisé, en regard des spécificités des sources.

La recherche comporte une forte composante expérimentale. Les mesures sont effectuées, pour les véhicules routiers aussi bien sur pistes d'essais (véhicule maîtrisé) que sur site (poids lourds), et pour les véhicules ferroviaires (train, tramway) sur site en conditions contrôlées.

Cette thématique se poursuit au travers de plusieurs actions : la prise en compte du comportement du conducteur, l’émission des véhicules lourds, en particulier de démonstrateurs de véhicules à technologie innovante, l’émission de bruit des deux-roues motorisés, et enfin l’évaluation du rayonnement acoustique du rail au moyen de réseaux de microphones. Cette dernière action s’appuie sur les compétences en physique des sources ferroviaires.

Contact : Marie-Agnès Pallas
 

Le bruit de trafic routier :

La maîtrise du bruit en milieu urbain est aujourd'hui une nécessité : les pouvoirs publics veillent à limiter l'impact sonore des aménagements neufs et tentent de réduire celui associé aux aménagements existants. L'estimation du bruit de trafic en milieu urbain devient un véritable enjeu.

Les méthodes « statiques » utilisées à ce jour considèrent le trafic comme un flux stationnaire, caractérisé par un débit horaire et une vitesse moyenne uniforme sur toute la voie. Ces méthodes s'avèrent inadaptées : elles ne permettent pas une estimation précise des répercussions, en matière de bruit, de singularités spatiales (feux tricolores,…) ou de restrictions de capacité (création de voies dédiées aux transports en commun,…). Il est nécessaire de disposer d'outils capables d’évaluer les stratégies de gestion de trafic mises en oeuvre dans le cadre des Plans de Déplacement Urbain (PDU). Cela implique de pouvoir évaluer les cinématiques des différentes catégories de véhicules empruntant la voirie (véhicules particuliers, véhicules de livraison, transports en commun de surface,…), les émissions acoustiques associées et, in fine, le bruit effectivement reçu en façade d'habitation.

Le modèle Symubruit est développé pour répondre à ces objectifs. Il est le fruit d’une collaboration initiée entre le Laboratoire Ingénierie Circulation Trafic (LICIT) et le LTE, et prolongée par un partenariat avec le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB). Il est basé sur l’interfaçage d’un modèle de simulation dynamique du trafic (LICIT), de lois d’émissions acoustiques de véhicules (LTE), et d’un modèle de propagation du bruit en milieu urbain (CSTB). Parallèlement aux recherches théoriques, le modèle fait l’objet du développement d’une plateforme logicielle.

Des réflexions et travaux sont également menés sur la définition d’indicateurs acoustiques sensibles à la dynamique du trafic ainsi que  sur le croisement entre niveaux de bruit reçus et exposition de la population afin de mieux traduire l’exposition globale au bruit le long d’un aménagement (développement d’un outil SIG par le CETE de Lyon).

Les travaux sur le développement de l’outil lui-même et sur son utilisation vont se poursuivre. Il est notamment prévu l’intégration des avancées réalisées dans le cadre des modèles d’émission avec la prise en compte des véhicules de grandes dimensions, de lois d’émissions intégrant les phases de conduite spécifiques au milieu urbain, l’évaluation à l’échelle d’un quartier, avec étude de scénarios de réaménagement.

Contact : Joël Lelong