Stage M2 – Modélisation de l’excitation vibratoire due au passage d’un appareil de voie ferroviaire

CONTEXTE

Lors du franchissement d’un appareil de voie par un véhicule ferroviaire, des chocs se produisent entre les roues et le cœur de l’appareil de voie. De tels chocs génèrent du bruit mais aussi des vibrations dans l’infrastructure et le sol qui sont susceptibles de se propager jusqu’aux bâtiments, provoquant alors une gêne chez les riverains. Dans les études d’impact précédent la construction ou la modification d’une infrastructure ferroviaire, ces appareils de voie sont généralement pris en compte de façon forfaitaire, via un facteur majorant issu d’une estimation expérimentale. Leur position ne peut généralement pas être modifiée et les solutions de réduction, vis-à-vis des vibrations notamment, sont très limitées.

De nombreux travaux permettent de modéliser l’excitation vibratoire associée au roulement d’un train sur une voie ferrée, l’objectif étant de pouvoir déterminer les efforts générés sur le rail à partir des caractéristiques géométriques et mécaniques du matériel roulant et de l’infrastructure. Les modèles utilisés considèrent généralement l’interaction dynamique entre une roue et une voie, engendrée par les irrégularités de surface au contact roue-rail. En l’absence de point singulier, le profil des défauts de surface est stationnaire et leur amplitude reste faible (on parle alors de rugosité roue/rail). Dans ce cas, l’interaction est couramment modélisée en 2D dans le domaine fréquentiel. Le passage sur un appareil de voie induit des phénomènes transitoires et non linéaires qu’il convient de traiter plutôt dans le domaine temporel.

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