Master 2 Professionnel CGA

Enseignant : Alain Miffre

Compte-rendu

Projet Pratique : Nuisances Sonores

par

Emmanuel SARRASINChristophe BELLISARIO

Sandra LAPEYRIE

Année Universitaire 2010-2011

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Table des matières1 Introduction Générale 3

2 Modélisation du site 42.1 Système d’Information Géographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Tracé de la ligne T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Application de la norme 53.1 Niveau sonore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Création du trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.3 Résultat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 Mesures sur le terrain 64.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 Localisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.3 Mesure interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5 Résultat 95.1 Traitement des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.2 Carte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.3 Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6 Conclusion 11

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1 Introduction GénéraleLe campus de l’Université Lyon 1, à Villeurbanne, bénéficie d’un cadre exceptionnelle-

ment vert pour les étudiants qui y travaillent. Son éloignement du centre ville permet de recréerun environnement propice à un travail dans les meilleures conditions. Cependant, la présence duboulevard du 11 Novembre 1918 et du boulevard Laurent Bonnevay qui entourent le domainescientifique peut être source de pollutions. La plus nuisante pour la santé est certainement lapollution de l’air par les pots d’échappement. Cependant, altérant la santé à long terme et defaçon insidueuse, les nuisances sonores intéressent de plus en plus la population. Sur le campusde la Doua, la ligne de Tramway T1 traversant d’ouest en est sur la longueur le site, s’avère êtreà l’origine d’une pollution sonore importante. C’est en particulier sur ce point que notre projetexpérimental est basé.

La ligne T1 du tramway a fêté ses 10 ans le 2 janvier 2011. Partant du sud de la presqu’îlelyonnaise et s’arrêtant dans le campus de la Doua, elle transporte 83 000 passagers par jour en2010 pour des fréquences allant de 3 min 30 à 7 minutes avec une capacité de 200 voyageurs[1]. Il y a 5 stations qui jalonnent le site : Université Lyon 1, La Doua - Gaston Berger, INSAEinstein, Croix-Luizet et le terminus IUT-Feyssine. Cela valide un transit important qui peutavoir une incidence forte sur les conditions de travail dans le campus de la Doua.

Notre but est d’étudier l’impact sonore du tramway T1 sur la population de la Doua.Pour cela, nous opérons de deux manières différentes. La première a pour but d’effectuer uneétude en amont, c’est-à-dire de visualiser par l’utilisation de normes et d’une modélisation dutrajet du tramway les niveaux sonores sur les bâtiments du campus. La seconde, plus réaliste,vise à mesurer sur le terrain le niveau sonore dû au passage du tramway sur différents points dela ligne et de porter les résultats sur la modélisation du campus pour en visualiser de la mêmemanière les résultats.

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2 Modélisation du site

2.1 Système d’Information GéographiqueOn désire ici modéliser le campus de la Doua, ses bâtiments, ses zones vertes et la zone de

tramway, de façon à pouvoir l’utiliser dans les calculs de nuisance sonore. À l’aide du logicielSoundPLAN, nous intégrons les données IGN (de l’Institut Géographique National) pour créerles géo-files concernés : l’altimétrie (définissant les différentes altitudes du site), les bâtiments(aire, hauteur, coefficient de réflexion des parois, densité d’occupants), l’absorption du sol (al-lant de 0 pour les sols non absorbants à 1 pour tout ce qui est absorbant comme l’herbe parexemple), la végétation (agissant dans l’atténuation des ondes sonores) et enfin les récepteurssur quelques bâtiments.

2.2 Tracé de la ligne T1Ensuite, toujours à l’aide de SoundPLAN, nous délimitons le passage du tramway en créant

un géo-file de type rail dès la station Condorcet (située à l’extérieur du campus) jusqu’à sonarrêt à IUT-Feyssine (au nord-est du campus). Ainsi, point par point, le zonage du tramway estdéfini. Bien entendu, cela est fait en regard de nos connaissances du site et avec l’appui d’unevue aérienne de type GoogleMap (voir figure 4, [2]).

Lors de cette étape, plus il y aura de points créés, plus la précision du zonage sera grande.Or le tramway suit des portions parfois recctilignes sur une grande distance (par exemple entrela station Université Lyon 1 et la Bibliothèque Universitaire), et ainsi, on pourrait penser qu’ilest possible de s’abstenir d’entrer une quantité non négligeable de points. Cependant, comme ilsera vu dans la partie suivante, à chaque point sera associé un spectre sonore et une vitesse detramway. Il est alors important de quantifier de manière suffisante la ligne du tramway pour unemeilleure précision.

FIGURE 1 – Carte SIG intermédiaire représentant le campus de la Doua avec le tracé corres-pondant à la voie empruntée par le tramway.

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3 Application de la norme

3.1 Niveau sonoreLe LAeq est défini par la norme NF S 31-110 " Caractérisation et mesurage des bruits de

l’environnement - Grandeurs fondamentales et méthodes générales d’évaluation " comme étant :" le niveau équivalent LAeq d’un bruit variable est égal au niveau d’un bruit constant qui auraitété produit avec la même énergie que le bruit perçu pendant la même période. Il représentel’énergie acoustique moyenne perçue pendant la durée d’observation ".

En France, ce sont la période diurne c’est-à-dire 6h-22h et la période nocturne c’est-à-dire22h-6h qui ont été adoptées comme référence pour le calcul LAeq exprimé en dB(A). Pournotre projet expérimental nous avons choisi le LAeq diurne (6h-22h) correspondant au tempséquivalent où la population du campus de Lyon est présente, et où le tramway est en fonction.

3.2 Création du traficDans cette partie, nous nous basons sur la modélisation du site opérée au préalable et nous

rentrons les données correspondantes sur les délimitations de la ligne T1.La première étape concerne l’histogramme du trafic des tramways. Celui-ci est fourni dans

la base des données et permet de savoir en moyenne combien de tramways passent par jour entreles stations Condorcet et Croix-Luizet. Ces données sont déduisibles des fiches horaires fourniespar l’agence TCL, mais aussi en comptage régulier. Ainsi, nous avons comptabilisé, d’aprèsl’agence TCL, pas moins de 270 passages réguliers de tramway (aller et retour) en considérantun passage toutes les 7 minutes. Bien entendu, ce nombre est en dessous des vraies estimationsdu fait d’un nombre accru de passage durant les périodes de pointes. Ainsi, l’histogrammefourni permettra une réelle estimation du temps global de la nuisance sonore.

La seconde étape consiste à insérer les vitesses du tramway aux différentes parties du trajet.Ainsi, on différenciera les périodes d’arrêts aux stations (vitesse nulle) des périodes de pointe devitesse (jusqu’à 45 km/h), avec bien entendu des valeurs intermédiaires pour que la simulationse rapproche au maximum de la réalité. Après cette étape, tous les points définissant le trajetpossèdent les vitesses du tramway et sa fréquence temporelle.

Dernière étape, très importante, est de définir le bruit du tramway. A l’heure d’aujourd’hui,il n’y a pas de caractérisation sonore du tramway en mode normal. Ainsi, nous nous rabattonssur un moyen de locomotion très similaire, bien que plus imposant : le Bombardier, modèlede train interurbain. D’ailleurs, le modèle Bombardier est dérivé en tramway dans certainesvilles du monde, comme Marseille, Strasbourg, Portland, ... [3]. Cela nous fournit alors un bruitéquivalent à un bruit de type ferroviaire soumis à la norme NF S31-008 ([4]) qui sera une basede calcul référence nous permettant de créer la carte de bruit suivante (voir figure 2).

3.3 RésultatUne fois toutes ces données rentrées dans SoundPLAN, le logiciel va calculer les niveaux

sonores en considérant la source linéique du tramway comme une multitude de sources ponc-tuelles. Ainsi, le logiciel va sommer tous les niveaux sonores pour en déterminer celui au pointr par la formule suivante :

L(r) = 10 ∗ log

(∑i

10Li/10

)(1)

Ainsi, le logiciel nous donne en résultat la figure 2. Les niveaux sonores ont été calculés sur unezone délimitée par celle en couleur, choisie de taille moyenne afin de ne pas créer un temps decalcul trop long. On peut penser que le choix n’est pas très judicieux à la vue de la grande zone

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verte, correspondant à un niveau sonore inférieur à 30 dB(A), alors que la zone sud entre lesstations Gaston Berger et INSA Einstein n’est que peu représentée. On peut déjà tirer de cettecarte l’enseignement que les bâtiments font office d’écran autour de la ligne de tramway, em-pêchant ainsi le son de se propager (au moins en partie) derrière ceux-ci, en particulier suivantleur taille.

Ensuite, les zones correspondant aux stations sont représentées de façon très verte, doncpeu sonores, du fait que les tramways sont alors à l’arrêt. Et le bruit comptabilisé ici est donc lasomme des points environnants.

On peut aussi percevoir l’effet d’un sol absorbant contre un sol non-absorbant en comparantpar exemple le square E. Galois versus l’arrêt INSA Einstein, le premier étant pavé d’herbe etle second de goudron, on constate que le son va plus loin dans le second cas, car il est moinsabsorbé.

FIGURE 2 – Carte des nuisances sonores du campus via l’application de la norme.

4 Mesures sur le terrain

4.1 GénéralitésAfin d’être au plus près des conditions de nuisances sonores réellement subies, il faut

se contraindre à certaines lois issues de la logique. Tout d’abord, le plus il y aura de mesuresde prises, plus fine l’étude sera. Cependant, pour des raisons évidentes d’emploi du temps et depossibilités, nous choisissons de séparer les mesures selon les caractéristiques sonores du pas-sage du tramway. Ainsi, nous avons mis en avant quelques cas particuliers qui réunis, formentun bon exemple de modélisation sonore :

– Mesure sur ligne droite (revêtement au sol : goudron, maximum de vitesse ∼ 45 km/h).– Mesure sur ligne droite (revêtement au sol : herbe).

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– Mesure en virage.– Mesure à l’arrêt du tramway, en station.

Nous avons décidé de marquer une séparation entre les mesures en ligne droite sur goudronet sur l’herbe. En effet, un sol végétal peut jouer un rôle absorbant alors que le sol goudronnéva renvoyer les ondes sonores pour alors augmenter le niveau sonore. Ainsi les points les plusreprésentatifs à différentes vitesses ont été sélectionnés.

Les mesures sont prises à la hauteur d’environ 1m50 et à une distance d’environ 7 mètresafin d’optimiser la quantité de signal reçu sans saturation et en évitant la réverbération du sol.

FIGURE 3 – Photographie du sonomètre utilisé, en action sur la ligne T1 au niveau des bâtimentsDarwin.

4.2 LocalisationLe tableau ci-dessous résume les différents points de mesure que nous avons prélevés avec

les situations correspondantes. L’image 5 permet de situer géographiquement ces points et demettre en évidence les caractéristiques des lieux.

Mesure Distance (m) Hauteur (m) Lieu Situations1 6,80 1,27 Ligne droite sur goudron Deux tramways2 6,20 1,27 Station La Doua - Gaston Berger Bus et voitures

6,40 1,27 Station La Doua - Gaston Berger Cris d’enfants3 6,80 0,85 Virage BU Deux tramways + klaxon4 6,50 1,27 Ligne droite sur herbe5 6,80 0,85 Virage Université Lyon 1 Deux tramways

Nous disposons alors de mesures assez représentatives pour recréer la carte de bruit sur lecampus de Lyon 1. Nous avons procédé aussi à une autre mesure au plus près du tramway, avecune hauteur bien inférieure afin de constater le niveau sonore à proximité immédiate des roues.Nous avons trouvé des valeurs allant jusqu’à 85 dB(A), ce qui serait difficilement supportablepour toute personne travaillant à côté du tramway.

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FIGURE 4 – Vue aérienne du campus de la Doua [2].

FIGURE 5 – Vue aérienne du campus de la Doua ainsi que les différents points de mesure,choisis comme étant les plus représentatifs de la situation, à savoir : 1 - vitesse rapide surgoudron, 2 - station, 3 - virages sur goudron, 4 - vitesse rapide sur herbe, 5 - virage goudron.

4.3 Mesure interneNous avons aussi procédé à une mesure interne au tramway entre les stations Condorcet et

INSA-Einstein. L’intérêt est de pouvoir faire une comparaison du ressenti des nuisances sonoresà l’intérieur du moyen de locomotion et à l’extérieur.

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Cependant, les moteurs du tramway étant situés à certains endroits du véhicule, un pointunique de mesure ne peut pas être représentatif. En effet, il est aisé de constater à l’aide duschéma 6 que les frottements des roues dans les virages et les bruits de moteur sont différentsà l’intérieur du tram suivant l’endroit où l’on se place. On peut néanmoins parler d’un bruitmoyen à l’intérieur du tramway.

FIGURE 6 – Schéma d’un tramway de type T1 où les différentes sources de nuisances sonoresseront le crissement des roues et les bruits moteurs (source : Citadis).

À prendre en compte dans les sources de bruits, nous avons déjà cité (voir schéma 6) lesbruits moteurs ainsi que les crissements des roues dans les virages. La plupart des nuisancessonores seront produites par les frottements en mode de fonctionnement normal. On peut alorsse demander si la vitesse joue un rôle important ou non. Dans notre cas, on considère que ouid’où les mesures prises à des vitesses différentes. L’équipement de toiture est lui négligé lorsquele tramway est en mouvement.

En station, le cas est plus difficilement descriptible. En effet, la source principale d’un tram-way vide sera alors la ventilation inhérente au fonctionnement du véhicule. Cependant, commecela a été le cas dans la mesure à la station Gaston-Berger (voir le tableau récapitulatif despoints de mesure), la présence de nombreuses personnes peut fausser le spectre sonore de laventilation du tramway, mais ce sera alors une mesure dans des conditions plus réelles pournotre cas : les stations présenteront toujours un volume sonore du fait de la présence d’étudiantsen attente du tramway.

5 Résultat

5.1 Traitement des donnéesÀ l’aide des mesures prises par le sonomètre, nous pouvons les récupérer et les transférer

via un câble USB. Les données se trouvent sous forme de fichiers .bil. Il est possible alors, sousle logiciel "dB Trait" de faire des analyses temporelles et fréquentielles, mais aussi d’intégrerles indices statistiques LN et LEQ.

Une fois ces données enregistrées, nous procédons de la même manière pour les rentrersur la carte SIG que nous l’avons fait dans la partie précédente. Ce seront alors les véritablesdonnées mesurées qui permettront, après un run similaire de créer la carte de bruit suivante.

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5.2 Carte

FIGURE 7 – Carte du bruit sur le campus de la Doua suite aux mesures sur le terrain.

Des niveaux sonores supérieurs à 54 dB(A) seraient intéressants à visualiser, cependant, dufait que les zones correspondantes sont proches de la ligne elle-même, il faudrait zoomer dessus.Dans ce cas, on perdrait l’information sur l’impact des premiers bâtiments, mais on aurait lesvaleurs des niveaux sonores à proximité du tramway.

Les points de moindre niveau sonore représentent les stations d’arrêt, en l’occurence Uni-versité Lyon 1, Gaston Berger, ... . Ces baisses sont représentatives de l’ajout du bruit avantet après l’arrêt, ainsi que le spectre et niveau sonore de la ventilation. Cependant, la présenced’usagers du tramway fausse les données, car elle couvre alors le bruit produit par le tramway.

On peut constater aussi de façon concrète l’écran que forme les bâtiments : par exemple,derrière le bâtiment Darwin, le niveau sonore descend jusqu’à 30 dB(A), alors qu’au niveaudu square Evariste Galois la nuisance est toujours supérieure à 30 dB(A) une fois arrivée aubâtiment Grignard.

Dans cette carte, on peut constater à regret une erreur commise sur la localisation de lastation Croix-Luizet, placée à proximité de la station INSA-Einstein et non au niveau du virageà l’est du campus. Cependant, l’effet n’est pas préjudiciable du fait que la ligne est identiquetout le long du trajet. Il y aurait cependant une baisse juste avant le virage, comme c’est le caspour la station Université Lyon 1.

5.3 ComparaisonUne fois les deux cartes de bruit obtenues, on constate une forme similaire quant à l’organi-

sation de la propagation du son dans le campus. Même si le graphique produit suite aux mesuresest plus parlant en partie grâce au jeu de couleurs, la première méthode usant la norme est unbon moyen de visualiser et d’évaluer a priori quelles seront les nuisances sonores.

Nous pouvons dès à présent prétendre que les bâtiments Géode et Darwin sont très touchéspar le bruit, en partie à cause du virage produisant des crissements des roues. Le bâtiments

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Présidence est lui aussi touché, de même que la Bibliothèque Universitaire. Il est cependantcompréhensible de penser que les fenêtres de la bibliothèque ont été dotées de double vitrage,mais l’été, celles-ci sont la plupart du temps ouvertes. Ensuite, les bâtiments Pascal et Bertholletsont eux aussi sujets à nuisances et la bibliothèque de l’INSA récemment construite (mais nonrajoutée sur la carte) souffre certainement de quelques nuisances.

Ces bâtiments cités semblent être les principaux pouvant subir les nuisances sonores dûesau tramway. Il ne faut pas négliger non plus la présence des routes traversant la Doua à certainsendroits (comme l’avenue Gaston Berger) dont les nuisances sonores peuvent s’additionner àcelles du tramway. Ajouter à cette étude un questionnaire remis à toute personne travaillant defaçon permanente sur le campus leur demandant la perception qu’ils ont du bruit sur le lieu detravail serait intéressant pour comparer les résultats avec nos travaux.

De même, ajouter les projets expérimentaux de nos collègues sur les boulevards du 11 No-vembre et Laurent Bonnevay permettrait d’orchestrer une étude plus importante et à plus longterme sur ces nuisances sonores.

6 ConclusionLe travail que nous avons effectué lors de ce projet expérimental avait pour but de

répondre à une question : quel est l’impact du tramway T1 sur la population du campus del’Université Lyon 1. Pour cela, nous avons suivi deux méthodes. Les deux partent d’une basecommune visant à modéliser la zone concernée. Ensuite, l’une des méthodes se sert des normeset des caractéristiques du tramway afin d’en évaluer les nuisances sonores, alors que la secondepart de mesures concrètes sur le terrain et les insère dans la modélisation du campus.

Ainsi, les deux résultats obtenus montrent bien que le tramway impacte durablement tous lesbâtiments avoisinant la ligne du tramway à un niveau d’au moins 54 dB(A) à certains endroits,alors que d’autres bâtiments seront eux protégés par la distance, ou tout simplement du faitqu’ils font écran.

Il n’en reste que pas moins que depuis son installation sur le campus de Lyon 1, le tramwayT1 rend service à un très grand nombre d’étudiants travaillant ici. Même, entendre le tram-way s’avère être un point positif pour les jours de grèves ce qui fait que la nuisance sonore setransforme parfois en réconfort d’un transport assuré.

Références[1] http ://www.sytral.fr/410.0.html

[2] http ://maps.google.fr

[3] http ://www.bombardier.com/fr/transport/produits-et-services/index

[4] Norme NF S31-088. Caractérisation et mesurage du bruit dû au trafic ferroviaire. AFNOR,1996.

Annexes photographiques

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FIGURE 8 – Différentes photographies prises durant les mesures. De haut en bas, de gaucheà droite, nous avons la mesure sur ligne droite goudronnée, puis sur ligne droite dans l’herbe.En dessous, les virages avant Université Lyon 1 et à côté de la Bibliothèque Universitaire. Endessous, dans la station Gaston Berger. Et enfin, une mesure rapprochée du roulement et lapremière mesure en ligne droite goudronnée.

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