Les origines du bruit ferroviaire

Le bruit ferroviaire est produit à la fois par le rail et le matériel roulant.

Son origine dépend de plusieurs éléments dont l’importance varie selon la vitesse du train :

• le bruit de roulement résultant du contact roue/rail, qui est prédominant aux vitesses d’exploitation classiques (entre 40 et 300 km/h). Ponctuellement, au freinage ou dans les courbes, des bruits de crissement peuvent s’ajouter ;
• le bruit lié à l’effort de traction provenant des moteurs et des ventilateurs, qui est prépondérant à faible vitesse (en-dessous de 40 km/h) ;
• le bruit des équipements tels que moteurs, ventilateurs ou climatisation ainsi que ceux liés à l’ouverture et la fermeture des portes, qui sont prépondérants à l’arrêt ;
• le bruit aérodynamique lié à la pénétration dans l’air, qui devient prépondérant aux vitesses très élevées (au-dessus de 300 km/h).

Le bruit de roulement

L’émission sonore d’une voie ferrée résulte donc d’une combinaison entre le matériel roulant et l’infrastructure.

Chaque type de matériel a une « signature acoustique » spécifique, fonction de sa masse, de son mode de freinage, de la longueur du matériel, du nombre d’essieux. Les caractéristiques du matériel roulant sont en constante amélioration, en particulier les organes de freinage, permettant une limitation des niveaux sonores sur l’ensemble du parcours et pas uniquement dans les zones de freinage. Entre les TGV orange de première génération (1981) et les rames actuelles, un gain de plus de 14 dB(A) a été constaté. Les nouveaux matériels sont conçus en respectant des normes acoustiques de plus en plus contraignantes. Le niveau sonore à la source dépend donc du type de matériel, du nombre de rames en circulation, et des vitesses.

Des défauts de quelques microns (rugosité) sur les surfaces de la roue et du rail génèrent des vibrations lors du contact : la roue vibre, des ondes vibratoires sont engendrées dans le rail qui rayonne à son tour et transmet, par l’intermédiaire des semelles reliant la traverse au rail, la vibration qui fait rayonner les traverses.

Le bruit de roulement dépend donc :

• de l’état de surface de la roue (rugosité) qui varie selon le système de freinage (roue freinée par des semelles en fonte ou en matériaux composites ou utilisation de frein à disque)
• de la rugosité du rail, fonction de son usure, des meulages, …
• du taux de décroissance de l’énergie dans le rail (ou comment les vibrations sont dissipées dans la voie) fonction de l’armement de la voie, c’est-à-dire le type de rail, de traverses (béton/bois), de fixations, de semelles sous rail ou sous traverses.