Rossano Stefanelli de l’EPF de Zurich, étudie les
causes des bruits de grincement des roues des trams et des wagons
de chemin de fer. En guise d’introduction il a fait entendre
au public quelques bruits de grincement typiques à vous
hérisser les cheveux. Mais comment se produisent en fait ces
bruits désagréables? Et pourquoi un wagon grince-t-il
alors qu’un autre - parfaitement identique – roule
en silence? Une affaire fort compliquée qui résulte
des différences minimes entre les différents
composants des wagons.
Pourquoi les roues grincent-elles dans les
courbes?
On sait que les grincements sont provoqués par des
transitions très rapides entre glissement et
adhérence au point de contact entre la roue et le rail. Mais
ce n'est pas là l’unique cause, l’état des
rails, la température ou l’humidité de
l’air et d’autres «influences
extérieures» jouent encore un rôle. Pour
étudier ce problème sur des bases scientifiques, on a
procédé à des mesures de ces facteurs ainsi
que de leurs effets sur le développement du bruit sur
différents tronçons de voies. Après quoi les
ingénieurs de l’EPFZ ont tenté de
modéliser sur ordinateur le comportement au roulement des
wagons à l’aide de programmes de simulation
développés à cet effet pour ensuite comparer
les résultats des mesures avec ceux fournis par la
simulation. Après de nombreuses répétitions
lors desquelles le modèle de calcul a été sans
cesse adapté davantage à la réalité,
les chercheurs sont finalement parvenu à simuler le
grincement des roues sur leur ordinateur et à
préconiser des contre-mesures telles que l’utilisation
d’absorbeurs de bruit des roues, d’amortisseurs de bruit
sur les rails, de bandages en caoutchouc ou encore des parois
antibruit. Malgré tous ces progrès, les acousticiens
auront encore du pain sur la planche dans l’avenir, entre
autres pour comprendre pourquoi les grincements de roue
apparaissent parfois «spontanément» pour
disparaître à nouveau de manière tout aussi
inattendue.
Lutter contre le bruit à sa source
Un des avantages du rail est son utilisation
particulièrement efficace de l’énergie. Ce bon
bilan écologique est toutefois terni par des
émissions de bruit massives. Des dépassements des
valeurs limites de 20 décibel (dB) et plus font du train le
moyen de transport le plus bruyant. Les principaux fauteurs de
bruit sont les trains de marchandise roulants de nuit qui sont
encore souvent équipés de freins à sabots de
fonte.
Le Professeur Markus Hecht, qui dirige le département des
véhicules ferroviaires de la Technische Universität de
Berlin, place de grandes espérances dans une innovation pour
réduire le bruit des trains de marchandise. Il s’agit
là du nouveau bogie «Leila»,
développé par un consortium germano-suisse, qui est
plus silencieux de 18 dB que les bogies conventionnels avec freins
à sabots de fonte. De plus, ce bogie est encore plus
léger, moins sensible à l’usure et moins sujet
aux dérangements. Parmi ses raffinements techniques, on peut
encore citer des freins à disques à commande
électronique et un système électronique de
diagnostic. Les wagons de marchandise existants peuvent être
équipés relativement facilement avec des bogies
«Leila», ce qui permettrait de réduire
sensiblement la durée d’immobilisation actuelle des
wagons de marchandise et d’accroître ainsi la
rentabilité des chemins de fer - un avantage non
négligeable dans la lutte concurrentielle avec les
transports routiers.
Dès que «Leila» aura passé les
épreuves d’homologation nécessaires, les
premières transformations des wagons existants pourront
être réalisées et, selon Hecht, dans deux ans
ce nouveau bogie pourra même être mis en service dans
toute l’Europe.
Retard dans l’application de l’ordonnance sur
la protection contre le bruit
En Suisse, les émissions de bruit sont régies par
l’Ordonnance sur la protection contre le bruit (OPB) qui fixe
des valeurs limites d’émission pour le réseau de
chemin de fer existant, ce qui n’est pas le cas à
l’étranger. Les objectifs d’assainissement qui en
découlent ne sont malheureusement de loin pas encore
atteints, ainsi que l’a déclaré l’expert en
bruit et ingénieur en environnement Jean-Marc Wunderli. Ce
n’est qu’avec la loi sur le financement des transports
publics (FTP) que les moyens nécessaires promis laissent
espérer d’ici 2015 un assainissement de la
majorité des immeubles exposés à un bruit
dépassant les valeurs limites en vigueur.
L’assainissement du matériel roulant coûtera
près de 820 millions de francs et apportera une
amélioration dans environ 38% des cas. Une
amélioration de 31% supplémentaire pourra être
obtenue par la pose de parois antibruit à proximité
immédiate des sources de bruit et dont
l’efficacité est ainsi fort élevée. Pour
les 31 % restants, seules des mesures palliatives sont
possibles, telles que p. ex. la pose de fenêtres
antibruit.
Selon Jean-Marc Wunderli, il est aussi nécessaire de
revoir le modèle de calcul Semibel utilisé pour
l’établissement des documents de planification et
d’évaluation des situations de bruit. Ce modèle
date des années 80 et n’a pour ainsi dire jamais
été actualisé depuis. Les calculs comparatifs
réalisés par l’Empa avec des algorithmes
modernes montrent que ce modèle présente des erreurs
systématiques tant dans le calcul de la puissance des
sources que dans celui de la propagation du bruit.
Les effets du bruit sur les personnes demanderaient aussi
qu’on leur porte davantage d’attention. Bien que le
caractère du bruit ferroviaire ait nettement changé
au cours des années, aucune étude sur ce thème
n’a été réalisée depuis
l’entrée en vigueur de l’OPB. Wunderli
relève que les valeurs limites et les méthodes
d’évaluation ne sont pas des tables de commandement
gravées dans la pierre et qu’elles devraient être
vérifiées périodiquement et le cas
échéant adaptées.
Renseignements
Jean-Marc Wunderli, Laboratoire Acoustique, ,
tél. 044 823 47 48.
Que sont les apéros
scientifiques?
Lors des apéros scientifiques qu'elle organise
régulièrement, l'Académie Empa aborde des
thèmes choisis pour leur actualité sur le plan
scientifique ou social. Des personnalités des domaines de la
science, de la politique et de l'économie y
présentent les résultats de leurs travaux et leur
point de vue sur le thème proposé. Ces exposés
sont suivis d'un podium de discussion et d'un apéritif lors
desquels les orateurs se tiennent à disposition des
auditeurs, spécialistes ou non du domaine traité,
pour répondre à leurs questions.
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