QuieterRail

« L’objectif global de QuieterRail est de fournir des méthodes et des outils numériques au monde du rail »

Contexte et problématique

QuieterRail (2024-2027) est un projet de recherche lauréat du programme européen Horizon Europe – Europe’s Rail, composé de seize partenaires industriels et académiques. Le projet est piloté par l’UNIFE, assisté de Vibratec en tant que coordinateur Technique. QuieterRail s’inscrit dans la continuité des projets précédents Shift2Rail  SILVARSTAR  et TRANSIT.

Bien que le rail soit un mode de transport le plus sûr et respectueux du climat, le bruit et les vibrations restent des préoccupations environnementales fortes. En France plus de 11 millions de personnes sont exposés au bruit du transport ferroviaire, dont près de 1 million sont exposés à des forts niveaux (source ADEME, 2021). Les personnes vivant à proximité des voies ferrées n’acceptent plus les nuisances sonores et vibratoires, et l’augmentation prévisible du trafic exige une réduction des émissions.

Enjeux du projet

01

Améliorer les méthodes utilisées dans la cartographie du bruit

02

Atténuer le bruit et les vibrations transmises par le sol en tenant compte des impacts économiques

03

Adapter à des configurations urbaines le logiciel de prédictions des vibrations SILVARSTAR

04

Valider les modèles développés par des mesures de bruit et de vibrations in situ

Un projet autour de 4 axes

Axe 1 :

Améliorer les méthodes utilisées dans la cartographie du bruit et dans les procédures d’homologation acoustique de matériel roulant. Côté modélisation numérique, les améliorations concernent les situations de trains circulant en courbe (bruit de roulement, bruit de crissement, bruit de frottement boudin de roue/rail). Côté expérimental, les travaux portent principalement sur la transposition du bruit au passage d’un site d’essai à un autre et sur les méthodes de certification de nouveaux trains tout en considérant les incertitudes.

Axe 2 :

Atténuer le bruit et les vibrations transmises par le sol tout en tenant compte des impacts économiques et en recherchant le meilleur compromis coût / bénéfice. Le projet procédera à une évaluation des systèmes de monitoring embarqué de la rugosité acoustique du rail et des stratégies de meulage, permettant de réduire les émissions « à la source ». En parallèle, des méthodes et outils seront développés pour évaluer et optimiser simultanément les coûts du cycle de vie (e.g. coût d’installation et de maintenance des solutions d’atténuation) et les bénéfices attendus (monétisation des bénéfices sur la santé et l’environnement).

Axe 3 :

Compléter le logiciel de prédiction des vibrations transmises par le sol développé dans SILVARSTAR en l’adaptant à des configurations urbaines (vibration en courbe, excitation par impact, base de données de fonctions de transfert sols et bâtiments, etc.). Développer un indicateur permettant de caractériser l’émission vibratoire de véhicule indépendamment de la voie. Poursuivre l’intégration de ces méthodes dans une plateforme logicielle.

Axe 4 :

Effectuer des mesures de bruit et de vibration in situ nécessaires pour la validation des modèles développés pour la prédiction du bruit et des vibrations. Deux sites d’essai sont sélectionnés à cette fin : le réseau de tramway de Lyon et un site d’essai grande ligne.

Résultats et présentation

Des méthodes de prédiction du bruit et des vibration sols validées par l’expérimentation

Le bruit en courbe est de plus en plus mentionné dans les cahiers des charges techniques des nouveaux matériel roulant, avec un « droit » à produire du bruit limité à quelques dB par rapport à une circulation en alignement droit. Selon la géométrie de la courbe, différents types de bruit peuvent être générés : bruit de roulement, bruit de frottement boudin de roue et rail, bruit de crissement en courbe de faible rayon. Des modèles seront développés et validés pour chacun de ces bruits.

D’autre part la transposition du bruit au passage est une problématique récurrente lors des essais de réception acoustique de nouveaux matériels roulants, pour lesquels la voie sur laquelle le véhicule sera exploité n’est pas nécessairement la même que celle utilisée pour les essais de réception. Des méthodes de transposition ont été proposées et partiellement évaluées lors de projets précédents (ACOUTRAIN et TRANSIT). QuieterRail étendra le champ de validation de ces méthodes en considérant des configurations de circulation fréquentes en zone urbaine (pose de voie souple, pose de voie sur dalle).

 

Des recommandations techniques pour les systèmes embarqués de lecture de la qualité acoustique des voies

Un moyen efficace de réduction du bruit de roulement ferroviaire consiste à surveiller la rugosité acoustique de la voie au moyen de systèmes de mesure embarqués puis de réaliser un meulage acoustique du rail si nécessaire. Une analyse comparative des systèmes de mesure embarqués utilisés pour la surveillance de la rugosité des rails par les gestionnaires d’infrastructure et les prestataires de services de meulage sera réalisée. L’objectif sera d’établir une procédure harmonisée pour déterminer les niveaux de rugosité des rails à partir des données des capteurs embarqués.

Un logiciel pour l’optimisation simultanée bruit, vibration et coût du cycle de vie

Les solutions de réduction du bruit et/ou des vibrations seront quantifiées en termes de coût du cycle de vie (coûts d’installation, de maintenance, etc.), en intégrant une valeur financière associée aux impacts environnementaux et sanitaires. Un outil web open-source sera développé pour optimiser l’ensemble du système en considérant simultanément le bruit, les vibrations sol et le coût du cycle de vie sur les voies ferrées.

 

Un logiciel pour étudier simultanément dans une même plateforme logiciel l’impact environnemental bruit et vibrations à large échelle

La collaboration avec Wölfel, l’ISVR, KU Leuven et Vibratec aboutira à une plateforme logicielle unique qui, permettra aux ingénieurs de réaliser des études d’impact environnemental du bruit et des vibrations dans un même environnement logiciel. L’approche modulaire hybride calcul/mesure proposée ainsi que les bases de données intégrées au logiciel (matériel roulant, voie, sol et bâtiment) offrent une flexibilité totale de modélisation à chaque étape du processus de conception. Les capacités du logiciel développé dans seront étendues en tenant compte des passages en courbe et des excitations par impact (e.g. franchissement d’appareil de voie). Les bases de données associées au logiciel, en particulier les fonctions transfert bâtiment, seront élargies.

 

Equipe Vibratec pour QuieterRail

Pascal BOUVET, PhD

Technical coordinator

Martin Rissmann

WP1 leader

Rita Tufano, PhD

Noise in curve

Julien Vernay

Ground vibration

Chiffres clés

4 M€

de financement

36

mois de travail

16

logiciels outils développés

Financement

UE

quiter rail

Europe’s Rail (EU-Rail) est la nouvelle entreprise commune européenne pour la recherche et l’innovation dans le secteur ferroviaire, établie dans le cadre du programme Horizon Europe (2020-2027). Europe’s Rail prend la suite de Shift2Rail. Le projet QuieterRail est financé par ce programme de recherche et d’innovationdans le cadre de la convention de subvention n°10117686.

Les points de vue et les opinions exprimés sur ce site web n’engagent que leurs auteurs et ne reflètent pas nécessairement ceux de l’Union européenne ou de Europe’s Rail. Ni l’Union européenne ni l’autorité subventionnaire ne peuvent en être tenues pour responsables.