Services – Recherche & développement

RIVAS

Solutions pour la réduction des vibrations ferroviaires

Contrat: SCP0-GA-2010-265754
Site web: www.rivas-project.eu
Acronyme: RIVAS
Titre complet: Railway Induced Vibration Abatement Solutions
Date de démarrage: 1^er février 2011
Coordinateur du projet: UIC, Paris (FR)
Durée (en mois): 36
Budget: € 8,242,131.20
Contribution UE: € 5,199,995.00

Contexte

Les systèmes de transport constituent la colonne vertébrale de la prospérité économique et sociale de l’Europe. C’est pourquoi, dans son Livre Blanc sur la future politique en matière de transports, l’Union Européenne a exprimé sa vision de ses besoins futurs de transports sur l’ensemble du continent sous la forme d’un système de transports de grande capacité, efficace, économique, tout en rencontrant également ses objectifs environnementaux. Le rail est plébiscité comme le moyen de transport de surface le plus durable pour les transports régionaux et internationaux, aussi bien pour le fret que pour le transport de passagers. Une stratégie spécifique de l’Union Européenne est de promouvoir le transport de fret ferroviaire comme le moyen le plus durable d’augmenter l’activité économique entre états membres de l’Union. Les prévisions pour le transport ferroviaire en Europe soulignent cette approche. Le Strategic Rail Research Agenda 2020 [1] du European Rail Research Advisory Council (ERRAC) prévoit, dans ses Railway Business Scenarios, que le rail double ses parts de marché aussi bien pour le fret que pour le transport de passagers, par rapport à l’an 2000.

Cependant, le bruit et les vibrations sont souvent perçus comme les points faibles parmi les performances environnementales par ailleurs excellentes des transports ferroviaires. Alors que le bruit est un problème qu’on rencontre pour tous les modes de transport, les vibrations sont propres aux voies ferrées et dès lors ressortent comme une critique spécifique au transport ferroviaire.

Ceci représente une entrave significative à la modernisation de certaines lignes afin de les intégrer dans un corridor de fret européen. Dans le cas de nouvelles lignes, l’atténuation des vibrations pèse lourd dans les efforts nécessaires pour emporter l’adhésion du public. L’opposition aux nouvelles lignes est due autant aux effets vibratoires qu’à tout autre aspect, y compris le bruit.

Plusieurs études ont été effectuées en Europe afin de déterminer la nature et l’amplitude de l’impact des vibrations ferroviaires sur les habitants.

Objectifs

L’objectif du projet RIVAS est de réduire l’impact environnemental des vibrations transmises dans le sol tout en sauvegardant la compétitivité commerciale du secteur ferroviaire. Pour beaucoup de zones problématiques, les vibrations devraient pouvoir être réduites à des niveaux proches ou même inférieurs au seuil de perception de l’être humain. L’objectif du projet est donc de fournir les outils permettant de résoudre les problèmes vibratoires pour les lignes à ciel ouvert vers 2013.

Le projet vise donc à contribuer aux technologies les plus avancées et pertinentes pour un contrôle efficace de l’exposition des personnes aux vibrations et au bruit solidien causés par le trafic ferroviaire. Ces technologies seront appliquées au contrôle vibratoire à la source (meilleure maintenance des voies et des roues aussi bien que du matériel roulant et des voies), ceci couvrant également des mesures de propagation le long des voies, au droit des infrastructures ferroviaires. RIVAS inclura également les effets au niveau du récepteur (càd nuisances et exposition des habitants aux vibrations).

L’exploitation des résultats de RIVAS:

sera principalement axée sur les lignes de fret;
sera applicable aux opérations d’autres secteurs ferroviaires (local (sub-urbain), régional et lignes à grande vitesse);
augmentera l’attractivité du trafic ferroviaire;
augmentera l’acceptabilité des voies ferrées par les citoyens européens;
renforcera la compétitivité du chemin de fer par rapport aux autres moyens de transport;
renforcera l’industrie ferroviaire européenne également sur les marchés hors d’Europe.

Principaux objectifs techniques

Une isolation vibratoire efficace nécessite:

un ensemble de technologies d’isolation vibratoire efficaces (matériel roulant/voies/transmission) pour une large gamme d’applications;
des procédures claires pour l’évaluation de l’effet des technologies d’isolation vibratoire aussi bien en termes de paramètres physiques que de perception humaine. Ceci permet et simplifie le choix optimal de solutions d’isolation et réduit par conséquent considérablement les coûts des infrastructures ferroviaires et augmente les effets bénéfiques pour les riverains..

RIVAS s’inscrit dans cette logique en combinant les innovations techniques avec le développement de procédures de mesure et d’évaluation unifiées. Ses principaux objectifs sont par conséquent:

le développement de technologies permettant de réduire les vibrations à la source. L’accent sera mis sur des solutions qui peuvent être implémentées sur des lignes existantes (modernisation). Elles porteront sur la conception des véhicules ferroviaires, la maintenance du matériel roulant, la conception des voies, la maintenance des voies, l’ingénierie des assises, les voies de propagation au sein de l’infrastructure ferroviaire;
le développement de procédures de test économiques incluant un protocole de mesures pour assurer un suivi et contrôler les performances des dispositifs d’isolation vibratoire, donnant ainsi des résultats comparables dans toute l’Europe;
une évaluation technologique en termes de rapport qualité-prix, de sécurité, d’opérabilité, d’impact potentiel sur les émissions de bruit de roulement et d’aspects sociaux.

Description du projet

Ces contraintes se reflètent dans la structure globale du projet, avec un total de huit work packages. Les activités RTD sont concentrées dans les WP1 à WP5. Les activités de dissémination, d’exploitation et de formation constituent le WP6. Les WP0 et WP7 concernent les activités de coordination et de gestion du projet.

L’objectif principal du WP1 est l’établissement de procédures de test pour un suivi et un contrôle efficaces des performances des mesures antivibratoires dans des conditions réalistes et de leur effet sur les riverains.

Le WP2 a pour but de définir, optimiser et démontrer une sélection de mesures liées à la maintenance des voies et du matériel roulant pour réduire l’excitation des vibrations solidiennes à la source.

Ceci inclut:

l’identification des irrégularités des voies et des roues et leur influence sur la génération de vibrations,
le développement de solutions de maintenance optimisées pour les voies et les roues afin de minimiser efficacement les émissions vibratoires,
et la démonstration en taille réelle de quelques mesures importantes pour les roues et les voies.

Le WP3 se concentre sur les vibrations solidiennes à la source en développant et optimisant des mesures antivibratoires au droit de la voie elle-même. Vu que les caractéristiques de la voie jouent un rôle majeur dans la génération des vibrations solidiennes, des mesures d’isolation efficaces peuvent être conçues en modifiant la réponse de la voie afin de réduire les émissions vibratoires dans le sol.

L’objectif du WP4 est de développer et optimiser des technologies de réduction des vibrations transmises à partir des infrastructures ferroviaires, en agissant soit en-dessous soit juste à côté des voies. Dans les fréquences observées pour les vibrations ferroviaires, la couche supérieure du sol joue un rôle important qui est souvent négligé. Cette couche entraîne une fréquence de coupure, au-dessus de laquelle on observe une augmentation rapide du spectre de transmission vibratoire. L’idée est de prendre en compte la structure stratifiée du sol ou de modifier son influence pour faire barrage à la propagation.

Le WP5 commence par l’identification et la quantification des paramètres liés au véhicule qui influencent la génération de vibrations, pour se poursuivre par l’optimisation des mesures correspondantes pour réduire les vibrations, en tenant compte des contraintes fonctionnelles et des aspects économiques. Les solutions anti-vibratoires les plus prometteuses seront testées sur site.

Résultats

RIVAS va se concentrer sur la problématique des vibrations basses fréquences le long des lignes à ciel ouvert, problématique principalement liée au fret. Cependant, on peut s’attendre à ce que les résultats de RIVAS soient aussi applicables aux exploitations suburbaines, régionales et grande vitesse.

Finalement, les résultats de RIVAS contribueront aux standards européens, en particulier pour l’harmonisation des systèmes métriques.

Les principaux résultats fournis par RIVAS seront:

des solutions d’isolation vibratoire pour voies ballastées et pose directe;
des lignes directrices pour la conception de solutions d’isolation de la propagation des vibrations en-dessous et à côté de la voie;
des lignes directrices pour la conception de véhicules bien amortis;
une évaluation des gains obtenus grâce aux solutions d’isolation en termes de perception de l’être humain et des protocoles standardisés pour la quantification des nuisances et de l’exposition aux vibrations;
des protocoles de mesures standardisés pour l’évaluation et le monitoring des performances des solutions d’isolation;
des protocoles standardisés pour la caractérisation des propriétés de réponse vibratoire des sols;
des lignes directrices pour la maintenance des voies et du matériel roulant pour un bon contrôle vibratoire.