Rapport du travaux pratiques sur les nuisances sonores dûes au tramway sur le campus de la Doua, Lyon 1.

1. Master 2 Professionnel CGA
Enseignant : Alain Miffre
Compte-rendu
Projet Pratique : Nuisances Sonores
par
Emmanuel SARRASIN
Christophe BELLISARIO
Sandra LAPEYRIE
Année Universitaire 2010-2011
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2. Table des matières
1 Introduction Générale 3
2 Modélisation du site 4
2.1 Système d’Information Géographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Tracé de la ligne T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Application de la norme 5
3.1 Niveau sonore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2 Création du trafic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.3 Résultat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4 Mesures sur le terrain 6
4.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Localisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.3 Mesure interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5 Résultat 9
5.1 Traitement des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5.2 Carte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6 Conclusion 11
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3. 1 Introduction Générale
Le 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 recréer
un environnement propice à un travail dans les meilleures conditions. Cependant, la présence du
boulevard du 11 Novembre 1918 et du boulevard Laurent Bonnevay qui entourent le domaine
scientifique peut être source de pollutions. La plus nuisante pour la santé est certainement la
pollution de l’air par les pots d’échappement. Cependant, altérant la santé à long terme et de
façon insidueuse, les nuisances sonores intéressent de plus en plus la population. Sur le campus
de la Doua, la ligne de Tramway T1 traversant d’ouest en est sur la longueur le site, s’avère être
à l’origine d’une pollution sonore importante. C’est en particulier sur ce point que notre projet
expérimental est basé.
La ligne T1 du tramway a fêté ses 10 ans le 2 janvier 2011. Partant du sud de la presqu’île
lyonnaise et s’arrêtant dans le campus de la Doua, elle transporte 83 000 passagers par jour en
2010 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, INSA
Einstein, Croix-Luizet et le terminus IUT-Feyssine. Cela valide un transit important qui peut
avoir 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 une
étude en amont, c’est-à-dire de visualiser par l’utilisation de normes et d’une modélisation du
trajet 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 de
la ligne et de porter les résultats sur la modélisation du campus pour en visualiser de la même
manière les résultats.
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4. 2 Modélisation du site
2.1 Système d’Information Géographique
On 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 logiciel
SoundPLAN, nous intégrons les données IGN (de l’Institut Géographique National) pour créer
les 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 par
exemple), la végétation (agissant dans l’atténuation des ondes sonores) et enfin les récepteurs
sur quelques bâtiments.
2.2 Tracé de la ligne T1
Ensuite, 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 son
arrêt à IUT-Feyssine (au nord-est du campus). Ainsi, point par point, le zonage du tramway est
défini. Bien entendu, cela est fait en regard de nos connaissances du site et avec l’appui d’une
vue 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 entre
la station Université Lyon 1 et la Bibliothèque Universitaire), et ainsi, on pourrait penser qu’il
est possible de s’abstenir d’entrer une quantité non négligeable de points. Cependant, comme il
sera vu dans la partie suivante, à chaque point sera associé un spectre sonore et une vitesse de
tramway. Il est alors important de quantifier de manière suffisante la ligne du tramway pour une
meilleure précision.
F IGURE 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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5. 3 Application de la norme
3.1 Niveau sonore
Le 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 aurait
été produit avec la même énergie que le bruit perçu pendant la même période. Il représente
l’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-dire
22h-6h qui ont été adoptées comme référence pour le calcul LAeq exprimé en dB(A). Pour
notre projet expérimental nous avons choisi le LAeq diurne (6h-22h) correspondant au temps
équivalent où la population du campus de Lyon est présente, et où le tramway est en fonction.
3.2 Création du trafic
Dans 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 entre
les stations Condorcet et Croix-Luizet. Ces données sont déduisibles des fiches horaires fournies
par l’agence TCL, mais aussi en comptage régulier. Ainsi, nous avons comptabilisé, d’après
l’agence TCL, pas moins de 270 passages réguliers de tramway (aller et retour) en considérant
un passage toutes les 7 minutes. Bien entendu, ce nombre est en dessous des vraies estimations
du fait d’un nombre accru de passage durant les périodes de pointes. Ainsi, l’histogramme
fourni 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 de
vitesse (jusqu’à 45 km/h), avec bien entendu des valeurs intermédiaires pour que la simulation
se rapproche au maximum de la réalité. Après cette étape, tous les points définissant le trajet
possèdent 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 rabattons
sur un moyen de locomotion très similaire, bien que plus imposant : le Bombardier, modèle
de train interurbain. D’ailleurs, le modèle Bombardier est dérivé en tramway dans certaines
villes du monde, comme Marseille, Strasbourg, Portland, ... [3]. Cela nous fournit alors un bruit
équivalent à un bruit de type ferroviaire soumis à la norme NF S31-008 ([4]) qui sera une base
de calcul référence nous permettant de créer la carte de bruit suivante (voir figure 2).
3.3 Résultat
Une 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 point
r par la formule suivante :
L(r) = 10 ∗ log 10Li /10 (1)
i
Ainsi, le logiciel nous donne en résultat la figure 2. Les niveaux sonores ont été calculés sur une
zone délimitée par celle en couleur, choisie de taille moyenne afin de ne pas créer un temps de
calcul trop long. On peut penser que le choix n’est pas très judicieux à la vue de la grande zone
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6. verte, correspondant à un niveau sonore inférieur à 30 dB(A), alors que la zone sud entre les
stations Gaston Berger et INSA Einstein n’est que peu représentée. On peut déjà tirer de cette
carte 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 suivant
leur taille.
Ensuite, les zones correspondant aux stations sont représentées de façon très verte, donc
peu sonores, du fait que les tramways sont alors à l’arrêt. Et le bruit comptabilisé ici est donc la
somme des points environnants.
On peut aussi percevoir l’effet d’un sol absorbant contre un sol non-absorbant en comparant
par exemple le square E. Galois versus l’arrêt INSA Einstein, le premier étant pavé d’herbe et
le second de goudron, on constate que le son va plus loin dans le second cas, car il est moins
absorbé.
F IGURE 2 – Carte des nuisances sonores du campus via l’application de la norme.
4 Mesures sur le terrain
4.1 Généralités
Afin 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 mesures
de prises, plus fine l’étude sera. Cependant, pour des raisons évidentes d’emploi du temps et de
possibilités, 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, forment
un 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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7. – 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 goudron
et sur l’herbe. En effet, un sol végétal peut jouer un rôle absorbant alors que le sol goudronné
va renvoyer les ondes sonores pour alors augmenter le niveau sonore. Ainsi les points les plus
représentatifs à différentes vitesses ont été sélectionnés.
Les mesures sont prises à la hauteur d’environ 1m50 et à une distance d’environ 7 mètres
afin d’optimiser la quantité de signal reçu sans saturation et en évitant la réverbération du sol.
F IGURE 3 – Photographie du sonomètre utilisé, en action sur la ligne T1 au niveau des bâtiments
Darwin.
4.2 Localisation
Le 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 de
mettre en évidence les caractéristiques des lieux.
Mesure Distance (m) Hauteur (m) Lieu Situations
1 6,80 1,27 Ligne droite sur goudron Deux tramways
2 6,20 1,27 Station La Doua - Gaston Berger Bus et voitures
6,40 1,27 Station La Doua - Gaston Berger Cris d’enfants
3 6,80 0,85 Virage BU Deux tramways + klaxon
4 6,50 1,27 Ligne droite sur herbe
5 6,80 0,85 Virage Université Lyon 1 Deux tramways
Nous disposons alors de mesures assez représentatives pour recréer la carte de bruit sur le
campus de Lyon 1. Nous avons procédé aussi à une autre mesure au plus près du tramway, avec
une 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 supportable
pour toute personne travaillant à côté du tramway.
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8. F IGURE 4 – Vue aérienne du campus de la Doua [2].
F IGURE 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 sur
goudron, 2 - station, 3 - virages sur goudron, 4 - vitesse rapide sur herbe, 5 - virage goudron.
4.3 Mesure interne
Nous 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 sonores
à l’intérieur du moyen de locomotion et à l’extérieur.
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9. Cependant, les moteurs du tramway étant situés à certains endroits du véhicule, un point
unique de mesure ne peut pas être représentatif. En effet, il est aisé de constater à l’aide du
schéma 6 que les frottements des roues dans les virages et les bruits de moteur sont différents
à l’intérieur du tram suivant l’endroit où l’on se place. On peut néanmoins parler d’un bruit
moyen à l’intérieur du tramway.
F IGURE 6 – Schéma d’un tramway de type T1 où les différentes sources de nuisances sonores
seront 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) les
bruits moteurs ainsi que les crissements des roues dans les virages. La plupart des nuisances
sonores seront produites par les frottements en mode de fonctionnement normal. On peut alors
se demander si la vitesse joue un rôle important ou non. Dans notre cas, on considère que oui
d’où les mesures prises à des vitesses différentes. L’équipement de toiture est lui négligé lorsque
le 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, comme
cela a été le cas dans la mesure à la station Gaston-Berger (voir le tableau récapitulatif des
points de mesure), la présence de nombreuses personnes peut fausser le spectre sonore de la
ventilation du tramway, mais ce sera alors une mesure dans des conditions plus réelles pour
notre cas : les stations présenteront toujours un volume sonore du fait de la présence d’étudiants
en attente du tramway.
5 Résultat
5.1 Traitement des données
À 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, sous
le logiciel "dB Trait" de faire des analyses temporelles et fréquentielles, mais aussi d’intégrer
les indices statistiques LN et LEQ .
Une fois ces données enregistrées, nous procédons de la même manière pour les rentrer
sur la carte SIG que nous l’avons fait dans la partie précédente. Ce seront alors les véritables
données mesurées qui permettront, après un run similaire de créer la carte de bruit suivante.
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10. 5.2 Carte
F IGURE 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, du
fait 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 les
valeurs 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 avant
et après l’arrêt, ainsi que le spectre et niveau sonore de la ventilation. Cependant, la présence
d’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 niveau
du square Evariste Galois la nuisance est toujours supérieure à 30 dB(A) une fois arrivée au
bâtiment Grignard.
Dans cette carte, on peut constater à regret une erreur commise sur la localisation de la
station Croix-Luizet, placée à proximité de la station INSA-Einstein et non au niveau du virage
à l’est du campus. Cependant, l’effet n’est pas préjudiciable du fait que la ligne est identique
tout le long du trajet. Il y aurait cependant une baisse juste avant le virage, comme c’est le cas
pour la station Université Lyon 1.
5.3 Comparaison
Une 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 mesures
est plus parlant en partie grâce au jeu de couleurs, la première méthode usant la norme est un
bon 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 touchés
par le bruit, en partie à cause du virage produisant des crissements des roues. Le bâtiments
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11. Présidence est lui aussi touché, de même que la Bibliothèque Universitaire. Il est cependant
compréhensible 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 Berthollet
sont eux aussi sujets à nuisances et la bibliothèque de l’INSA récemment construite (mais non
rajoutée sur la carte) souffre certainement de quelques nuisances.
Ces bâtiments cités semblent être les principaux pouvant subir les nuisances sonores dûes
au tramway. Il ne faut pas négliger non plus la présence des routes traversant la Doua à certains
endroits (comme l’avenue Gaston Berger) dont les nuisances sonores peuvent s’additionner à
celles du tramway. Ajouter à cette étude un questionnaire remis à toute personne travaillant de
façon permanente sur le campus leur demandant la perception qu’ils ont du bruit sur le lieu de
travail 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 long
terme sur ces nuisances sonores.
6 Conclusion
Le 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 de
l’Université Lyon 1. Pour cela, nous avons suivi deux méthodes. Les deux partent d’une base
commune visant à modéliser la zone concernée. Ensuite, l’une des méthodes se sert des normes
et des caractéristiques du tramway afin d’en évaluer les nuisances sonores, alors que la seconde
part 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 les
bâtiments 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 fait
qu’ils font écran.
Il n’en reste que pas moins que depuis son installation sur le campus de Lyon 1, le tramway
T1 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 se
transforme 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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12. F IGURE 8 – Différentes photographies prises durant les mesures. De haut en bas, de gauche
à 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. En
dessous, dans la station Gaston Berger. Et enfin, une mesure rapprochée du roulement et la
première mesure en ligne droite goudronnée.
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