Les méthodes de détection des événements sonores ferroviaires
Pour calculer la contribution liée au trafic ferroviaire dans le bruit ambiant, il faut avoir la capacité d’identifier les pics de bruit associés aux passages des trains. Lors des mesures de courte durée avec présence d’un opérateur sur site, le codage des passages de trains se fait en direct par l’opérateur. C’est la méthode privilégiée par les bureaux d’étude pour les mesures de quelques heures. Pour des mesures de quelques jours, il est généralement procédé à un post traitement des niveaux sonores, à partir d’une méthode semi-automatique : un algorithme détecte les pics de bruit qui dépassent un certain seuil, puis un technicien vérifie que ces pics de bruit correspondent bien à des circulations ferroviaires, soit en écoutant l’enregistrement audio (si de tels enregistrements ont été réalisés en conformité avec les dispositions du RGPD), soit en examinant les signatures temporelles ou les spectrogrammes. Dans le cas de mesures de longue durée comme celles réalisées par Bruitparif (plusieurs mois à plusieurs années), il devient nécessaire de développer un traitement automatisé pour identifier et coder les événements sonores ferroviaires, compte tenu du nombre très élevé de pics de bruit.
Bruitparif a ainsi mis au point une méthode qui est utilisée en opérationnel sur la plupart de ses sites de mesure. La détection des événements sonores est assurée au moyen d’une méthode de dépassement de seuils acoustiques et de critères de durée minimale et maximale ajustables selon les sites (voir figure ci-dessous). Elle repose sur un lissage préalable des niveaux mesurés à la résolution temporelle très fine de 100 ms (LAeq,100ms), à l’aide de deux filtres passe-bas Butterworth :
- Un filtre de fréquence de coupure de 0,1 Hz et d’ordre 5 (lissage rapide) – courbe Lf en bleu ;
Un filtre de fréquence de coupure de 0,01 Hz et d’ordre 1 (lissage lent) – courbe seuil en rose.
Illustration du principe de la méthode de détection des événements proposée par Bruitparif et basée sur un double filtrage temporel.
Un dépassement significatif de la courbe « lissage rapide » par rapport à la courbe « lissage lent » définit un événement sonore. Des paramètres en niveau sonore et en durée permettent d’ajuster cette détection. Sur chaque site de mesure, une phase préalable d’observation de quelques jours est nécessaire pour vérifier et ajuster manuellement ces paramètres pour s’assurer de la bonne détection des trains.
Les événements détectés sont ensuite mis en correspondance avec les données de trafic ferroviaire de l’Observatoire de la Régularité (ORE), à savoir les horaires précis des passages de trains et leur identifiant. Ces dernières sont récoltées par SNCF Réseau grâce à un système de balises réparties sur certains points remarquables du réseau ferré. Ce croisement entre événements sonores ferroviaires détectés et caractéristiques des trains permet de produire des analyses du bruit émis par les différentes familles de trains (Transilien, TER, TGV, Fret…). Enfin, sur certains de ses sites de mesure, Bruitparif utilise un capteur expert méduse qui permet de localiser à chaque instant la provenance du son dominant. Cette information permet de détecter automatiquement lorsque le bruit provient des voies de circulation des trains et donc d’identifier les pics de bruit ferroviaire en temps réel. Des résultats ont été publiés sur la fiabilité de cette méthode de détection. Le score dépasse 95%, y compris dans des cas complexes, à condition de choisir judicieusement l’emplacement du capteur en amont (voir article publié à ce sujet).
