CHAPITRE 2 CONSTITUTION DU MATERIEL SONORE : ENREGISTREMENTS IN SITU
1. Proposition d’une typologie physique a priori de bruit de la circulation routière
La directive Européenne 2002/49/CE [PECE02] préconise d’employer la méthode Française NMPB-96 pour calculer les émissions acoustiques dues au trafic routier. Le nouveau Guide du Bruit [SETRA09a, SETRA09b] liste l’ensemble des éléments à même d’influencer l’émission acoustique d’un trafic routier, ainsi que les éléments influençant sa propagation jusqu’à un récepteur. C’est à partir de ces éléments que nous nous proposons de construire une typologie physique de bruits routiers en milieu urbain.
1.1. Eléments influençant l’émission et la propagation du bruit de la circulation routière
Le Tableau 2.1 résume l’ensemble des éléments influençant l’émission et la propagation du bruit de la circulation routière. Il est réalisé à partir du Nouveau Guide du Bruit [SETRA09a, SETRA09b].
Facteurs influençant l’émission Facteurs influençant la propagation
− Type de véhicules ;
− Débit moyen horaire pour chaque type de véhicules ;
− Vitesse et allure représentative de chaque type de véhicules ;
− Catégorie de revêtement de chaussée ;
− Déclivité de la route.
− Conditions météorologiques ;
− Topographie (nature du sol, présence de bâtiments, etc.)
Tableau 2.1 : Facteurs influençant l’émission et la propagation du bruit de la circulation routière [SETRA09a, SETRA09b].
Le nouveau Guide du Bruit fournit les lois permettant de quantifier les effets de ces différents facteurs. Pour plus de détails à ce propos, le lecteur peut se référer à [SETRA09a, SETRA09b].
Pour rappel nous nous plaçons en milieu urbain où (1) les vitesses des véhicules sont réduites et généralement limitées (à 50km/h ou 30km/h en fonction des zones), (2) les distances entre source et récepteur (en façade des bâtiments par exemple) sont réduites, et (3) le bruit du groupe moto-propulseur domine généralement le bruit du contact pneumatique/chaussée (cf. Chapitre 1 ).
Dès lors certains de ces éléments peuvent être négligés. Il s’agit par exemple des conditions météorologiques, lesquelles, dès lors que la distance source-récepteur est inférieure à 100m, n’ont que peu d’influence [AFNOR02]. Pour simplifier et en envisageant un revêtement de sol urbain généralement réfléchissant entre source et récepteur, nous considèrerons que la nature du sol est homogène en zone urbaine et que par conséquent son influence sur la propagation n’est pas discriminatoire. Etant donné que la catégorie du revêtement de chaussée influe sur le bruit de contact pneumatique/chaussée (cf. Chapitre 1 ), cet élément peut également être négligé, puisque le bruit du groupe moto-propulseur est considéré dominant par rapport au bruit du contact pneumatique/chaussée. La déclivité de la route soit influe sur la vitesse des véhicules, soit modifie le niveau de bruit émis par le groupe moto-propulseur [SETRA09a], donc ce paramètre sera pris en compte au travers du bruit du groupe moto-propulseur dominant en zone urbaine à des vitesses limitées. Enfin sur le terrain, il est difficile d’avoir la connaissance de certains types de véhicules. En effet, les
67 comptages automatiques classiquement utilisés ne permettent pas une identification des deux-roues par rapport aux véhicules légers ou des bus et autocars par rapport aux poids lourds.
Les éléments restants (types de véhicules, présence de bâtiments, type d’allures) sont examinés plus précisément dans les sections suivantes.
1.1.1. Type de véhicules
Pour rappel, nous avons défini 4 types de véhicules au Chapitre 1 :
− Les véhicules légers ;
− Les poids lourds ;
− Les deux-roues motorisés ;
− Les bus et autocars.
Nous avons vu également que ces types de véhicules peuvent être subdivisés en sous-catégories de véhicules suivant un ensemble de paramètres tels que le type de motorisation, le nombre d’essieux, la cylindrée, etc. Ces paramètres peuvent effectivement influencer l’émission acoustique.
Du point de vue de la perception sonore, à notre connaissance, peu de travaux font état de discrimination entre sous-catégories de types de véhicules. Nous pouvons citer l’étude de Gulbol et al. [GVK03a] qui ont montré que différents véhicules légers (de la voiture compacte au minivan en passant par la berline de luxe) de cylindrée et de motorisation différente (« essence » ou « diesel ») sont perçus différemment par les auditeurs d’un test d’écoute. En effet, les véhicules « diesels » sont jugés plus forts/gênants que les véhicules à essence. Ces jugements apparaissent également dépendants de l’allure du véhicule (vitesse constante, accélération ou décélération). Notons tout de même que les enregistrements qui ont servi à la réalisation de ce test d’écoute ont été réalisés en conditions contrôlées (sur une piste d’essai, en champ libre), et donc les caractéristiques des véhicules étaient connues a priori. In situ, il apparaît difficile de pouvoir contrôler de telles caractéristiques et de discriminer les véhicules d’un même type selon ces critères.
Enfin si des expériences de ce type ont été menées pour les véhicules légers, nous n’avons pas connaissance de telles expériences pour les autres types de véhicules. Nous faisons donc le choix pour les raisons évoquées ci-dessus de conserver ce critère (type de véhicule) avec le niveau de détail (véhicules légers, poids lourds, deux-roues motorisés, bus et autocars) tel que donné ici.
1.1.2. Présence de bâtiments
La présence de bâtiments détermine la nature du tissu urbain et le type morphologique des rues33 dans lesquelles circulent les véhicules. La norme NF S 31-130 [AFNOR08]
distingue deux types de morphologies : (1) rues en « U », et (2) rues en tissu ouvert.
Les rues en « U » sont considérées comme un ensemble constitué par une infrastructure de transport et des bâtiments disposés de part et d’autres de façon quasi- continue et de hauteurs homogènes répondant aux critères suivants [AFNOR08] :
− Hauteur (H) des bâtiments supérieure à 5m de chaque côté de l’infrastructure ;
33 La rue réunit la voie de circulation et ce qui l’entoure, c'est-à-dire ses abords et la première rangée de façade qui la borde [CETUR81].
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− Le profil minimal d’une rue en « U » doit afficher un rapport d’au moins 0.3 entre la hauteur moyenne des façades de chaque côté et la largeur entre façades sur un arc34 ;
− La longueur des discontinuités (en rouge sur la Figure 2.1) entre façades doit être inférieure ou égale à 20% de la longueur totale de l’arc. Les discontinuités doivent être réparties le long de l’arc (pour chaque côté de l’infrastructure).
Figure 2.1 : Profil d’une rue en « U ».
Une rue en « U » ressemble alors à un espace acoustiquement semi-fermé dans lequel par le biais de réflexions multiples sur les façades en vis-à-vis s’établit un champ acoustique proche d’un champ diffus35. Elles sont plus fréquemment rencontrées dans les centres urbains et plus rarement en périphérie.
Les rues en tissu ouvert sont définies par opposition aux rues en « U ». C’est principalement le cas des zones non-bâties, de certaines zones pavillonnaires, ou des zones bordées de bâtiments de part et d’autre de l’infrastructure routière, mais ne remplissant pas les conditions de la rue en « U » [AFNOR08]. Suivant les cas, le champ acoustique s’établissant en tissu ouvert peut se rapprocher d’un champ libre36.
Notons que dans les premières versions de la norme NF S 31-130 [AFNOR08], on faisait apparaître un troisième type de morphologie : les rues en « L » (avec des bâtiments d’un seul côté de l’infrastructure routière). Cette notion de rue en « L » se justifiait uniquement par des considérations pratiques et ne correspondait pas à l’existence d’un champ acoustique particulier [CERTU98]. Elle a donc été abandonnée.
Le type de morphologies a une influence sur les niveaux de bruit émis par les véhicules constituant le trafic. La Figure 2.2 présente la différence de niveau sonore entre une rue en « U » et une rue en tissu ouvert de même largeur. Plus la rue est étroite, plus cette différence de niveau sonore est élevée.
Du point de vue de la perception sonore, peu de travaux à notre connaissance étudient l’influence du type de morphologies. Nous pouvons citer à ce titre les travaux en laboratoire de Gulbol et al. [GKV03b] qui, à partir d’enregistrements in situ de bruits de passage de véhicules légers dans trois rues aux morphologies différentes (rue en « L » assimilée à une rue en tissu ouvert, rue en « U » large, rue en « U » étroite), ont montré que le bruit est perçu plus intense/gênant lorsque la rue est étroite. Citons également la typologie morphologique
34 Un arc est défini comme une portion de rue entre deux intersections.
35 Les ondes acoustiques d’un champ diffus subissent réflexions et diffractions. En un point, il existe donc une superposition du champ direct (onde directe) et du champ réverbéré (ondes réfléchies et diffractées). Dans un champ diffus « idéal », le champ acoustique est homogène en tout point de l’espace.
36 Les seules ondes acoustiques qui parviennent au récepteur dans un champ acoustique libre
« idéal » sont celles du champ direct, en provenance de la source.
69 proposée par Polack et al. [PBRL+07], réalisée à partir de mesures in situ et du recueil d’un ensemble d’informations, puis testée en laboratoire via une procédure de catégorisation libre et verbalisation libre, qui conduit à une distinction entre rues en tissu ouvert et rues en « U ».
D’un point de vue pratique sur le terrain, il semble assez aisé de pouvoir discriminer rue en « U » et rue en tissu ouvert. Pour cela nous conservons ce critère (type de morphologies) avec ce degré de détail (rue en « U », rue en tissu ouvert).
Figure 2.2 : Différence de niveau sonore pour une rue en « U » et une rue « ouverte » [CERTU98].
1.1.3. Types d’allures
Le Nouveau Guide du Bruit [SETRA09] distingue trois types d’allures que peuvent avoir les véhicules composant le trafic routier : allure stabilisé, allure décélérée, allure accélérée. En allure stabilisée, on considère que la vitesse du véhicule ou du flux de véhicules est sensiblement constante. Les allures accélérées et décélérées sont définies de manière similaire. On considère que le véhicule ou le flux de véhicules sont respectivement globalement en accélération ou en décélération.
A notre connaissance, peu d’études ont porté sur les différences de perception entre les bruits émis par un véhicule (ou un flux de véhicules) dans les différents types d’allure. En ce qui concerne la gêne, le lecteur est invité à se référer au Chapitre 1 de ce mémoire de thèse (section 3.2).
Sur le terrain il semble aisé de pouvoir discriminer ces trois allures et nous choisissons donc de conserver ce critère (type d’allures) avec ce degré de détail (stabilisée, accélérée, décélérée).
1.2. Typologie physique a priori
Dans le cadre que nous nous sommes fixés, nous proposons de croiser trois critères physiques a priori : (1) type de véhicules, (2) type de morphologies, (3) type d’allures, pour former une typologie physique a priori de bruits routiers (cf. Tableau 2.2) :
70 Allure stabilisée Allure accélérée Allure décélérée Véhicules
légers
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert Poids
lourds
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert Bus et
autocars
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert Deux-
roues
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert
Rue en
« U »
Tissu ouvert Tableau 2.2 : Typologie physique a priori du bruit routier en milieu urbain.
Nous faisons l’hypothèse qu’il est possible de reconstruire différents types de trafics routiers en milieu urbain à partir d’éléments correspondant à cette typologie physique a priori. Dès lors il nous apparait pertinent de procéder à l’enregistrement in situ de bruits de passage de véhicules routiers correspondant aux 24 éléments de cette typologie, pour, dans un premier temps, tester sa pertinence perceptive. Les enregistrements devront être de bonne qualité et nous permettre, dans un deuxième temps, de pouvoir reconstituer, à partir de l’ensemble des bruits de passage enregistrés, des séquences sonores de circulation routière, comme cela a pu être fait dans de précédents travaux (par exemple [GSPG07]).