MDSE : Management, Développement & Stratégie d’Entreprise  
Une société de la marque e.riviera

Si vous souhaitez vous lancer dans l'innovation, merci de nous rejoindre sur le développement de ce projet ambitieux :

PROPOSITION DE RESORBTION  DES NUISANCES SONORES 


                                        

Dans les villes, la première nuisance, c’est le bruit.

En effet, scooters, bruits de voisinage, aboiements, le bruit, véritable « pollution sonore », est de plus en plus difficilement supporté en ville.

Le bruit est un terme générique permettant de définir des variations aléatoires ou indésirables. Le bruit est considéré comme une nuisance.

Selon une étude de l’INSEE sur la qualité de vie dans les agglomérations de plus de 50 000 habitants, le bruit reste la première source de nuisances ressenties par les populations citadines. 

L’intensité du niveau sonore dans le milieu environnant (centre ville, voisinage d’une route ou d’une voie ferrée) est une nuisance importante pour les riverains. Aussi, les constructeurs du bâtiment et travaux public en charge de nouvelles voies de communications (ligne de tramway, ligne TGV) s’intéressent de manière croissante à l’amélioration du confort acoustique.

L’objectif de ce programme est de résoudre le problème du niveau sonore dans un environnement donné.


1 La thématique acoustique

L'émission acoustique du véhicule

Les recherches à l'échelle du véhicule concernent essentiellement l'évaluation des lois d'émission c'est à dire la détermination des niveaux de bruit émis par le véhicule en fonction de ses conditions de fonctionnement.

Le véhicule est constitué d'un ensemble de sources dont la contribution individuelle au bruit global dépend de ses conditions de fonctionnement.

Pour un véhicule routier léger par exemple, le bruit moteur prédomine en général aux basses vitesses, le bruit de roulement aux vitesses moyennes et élevées.

Pour un train, le bruit de roulement prédomine aux vitesses moyennes et élevées, le bruit aérodynamique aux très hautes vitesses.

Selon l'application envisagée, voire selon l'échelle même du véhicule, celui-ci sera caractérisé par une zone d'émission unique ou par des zones d'émission distinctes.

L'analyse des émissions en fonction des différentes conditions (vitesse, régime moteur, accélération) permet d'identifier globalement les sources (bruit lié au moteur, bruit lié au roulement), de quantifier leur contributions au bruit global, de déterminer leurs lois d'évolution et d'évaluer par exemple la réduction apportée par un revêtement plus silencieux.

La localisation des sources de bruit est effectuée expérimentalement à l'aide d'un réseau de microphones.

 

Le bruit de trafic routier

La maîtrise du bruit en milieu urbain est aujourd'hui une nécessité.

Les pouvoirs publics veillent à limiter l'impact sonore des aménagements neufs et tentent de réduire celui associé aux aménagements existants.

L'estimation du bruit de trafic en milieu urbain devient un véritable enjeu.

Les méthodes « statiques » utilisées à ce jour considèrent le trafic comme un flux stationnaire, caractérisé par un débit horaire et une vitesse moyenne uniforme sur toute la voie.

Ces méthodes s'avèrent inadaptées. Elles ne permettent pas une estimation précise, des répercussions, en matière de bruit, de singularités spatiales (deux tricolores,…) ou de restrictions de capacité (création de voies dédiées aux transports en commun,…).

Cela implique de pouvoir évaluer les cinématiques des différentes catégories de véhicules empruntant la voirie (véhicules particuliers, véhicules de livraison, transports en commun de surface,…), les émissions acoustiques associées et, in fine, le bruit effectivement reçu en façade d'habitation.

Les sources de bruit routières

La recherche à l'échelle des sources de bruit routier porte sur l'étude et la modélisation du bruit de roulement provoqué par le contact entre pneumatique et chaussée.

Plusieurs phénomènes participent à la génération du bruit de contact pneumatique-chaussée. Ces phénomènes prennent plus ou moins d'importance suivant les caractéristiques de la chaussée et du pneumatique.

La recherche est actuellement centrée sur l'influence des caractéristiques de la chaussée sur le bruit. Ces caractéristiques sont :


  • la texture de la chaussée (ou son relief) dans la plage de longueurs comprises entre quelques dizaines de centimètres et quelques millimètres,
  • la porosité de la chaussée, et les propriétés d'absorption acoustique qui en découlent,
  • la "raideur" de la chaussée, dans une moindre mesure.


Acoustique générale

La dimension acoustique est de plus en plus prise en compte lors de la conception et de la réalisation et de la normalisation des produits et des services qui nous sont proposés (confort des moyens de transport, isolation des bâtiments, réduction des nuisances sonores, qualité et signature acoustique des appareillages).

Acoustique : confort et environnement

L’acoustique possède deux facettes importantes :

 

  • l’aspect Environnement d’une part, plutôt orienté vers les problèmes de propagation à l’extérieur et de nuisances auxquelles sont soumis les riverains des systèmes de transport,
  • et d’autre part, l’aspect Confort, plutôt associé à des problèmes en espace intérieur confiné (véhicules ou salles).

Contrôle actif du bruit, des vibrations et des écoulements

Le développement des systèmes de contrôle actif a connu un réel essor depuis seulement une quinzaine d’année; malgré la simplicité du principe de base.

En effet, d’une manière schématique, il s’agit pour réduire une perturbation indésirable de générer une onde en opposition de phase afin de réaliser par superposition des interférences destructives.

Ondes acoustiques dans les fluides inhomogènes en mouvement

Prise en compte des effets des inhomogénéités et du mouvement du milieu de propagation sur les ondes sonores. Effets non linéaires ainsi qu’à l’influence du caractère aléatoire du milieu de propagation sur les ondes sonores.

2 Présentation générale

Problème physique

De manière simplifiée, le bruit dans un milieu environnant peut provenir de nombreux phénomènes, comme par exemple les vibrations d’une structure (rails de chemin de fer), ou encore de certaines fréquences de résonance acoustique.

Une première approche pour réduire le niveau sonore, consiste à utiliser des matériaux, dits ”absorbants” en certains endroits (mur de protection acoustique) ou encore à aménager des espace verts.

Ces techniques permettent de diminuer de manière sensible l’intensité sonore.

Les matériaux absorbants ou les plantes amortissent en partie l’énergie acoustique.

Une seconde approche pour réduire le niveau sonore, consiste à utiliser de petits émetteurs (par exemple des ”synapses”) qui produisent un bruit supplémentaire, lequel est en déphasage avec le bruit initial.

Ce nouveau bruit déphasé permet, par annulation du bruit initial, d’obtenir un niveau sonore très faible.

Il existe un produit commercial en forme d’écouteur qui réduit considérablement le bruit ambiant.


3 Hypothèse de solution 

Utiliser l’alimentation électrique des  candélabres qui éclairent les villes   pour des  mesureurs  de bruit et générateurs de bruit opposé pour l’annuler.

4 La technologie de l’annulation de bruit

La technologie de l’annulation de bruit se met en place en deux temps.

Tout d’abord, l’isolation consiste à mettre en place des écouteurs à isolation acoustique bloquant naturellement la majorité des bruits extérieurs pour une écoute claire et détaillée.

Puis, la technologie de l’annulation de bruits utilise des circuits actifs pour contre-balancer les bruits de fond. Ceci génère des artefacts dans votre écoute.

L’annulation du bruit traite les bruits ambiants en diffusant un signal en opposition de phase. Ce contre signal cible essentiellement des fréquences sélectives et introduisent donc des artefacts acoustiques améliorant la qualité d’écoute.

5 Pourquoi le choix de cette solution 

Plusieurs facteurs militent en faveur de cette solution :


  • Densité candélabre,
  • Multiplier les services rendus par ce mobilier urbain
  • Alimentation possible en permanence de tous les candélabres,
  • Les communes maîtrisent leur réseau d’éclairage.

6 Le son

La phase

Deux ondes sont en phase lorsqu’elles ne sont pas décalées dans le temps.


On appelle déphasage d’une onde par rapport à une autre leur décalage dans le temps.

 

NB : Deux ondes en opposition de phase s’annulent en monophonie. En stéréophonie, une opposition de phase entre la gauche et la droite se traduit par l’impression d’un trou au centre de l’espace stéréophonique et par un manque de fréquences basses.

 

Phase électrique : les fils conducteurs (câbles microphones, câbles haut-parleurs) devront être soudés de la même manière, en respectant les normes de câblage. Attention aux inversions dans les connecteurs !

 

Phase acoustique : la phase acoustique dépend essentiellement de l’emplacement des microphones captant une source identique.

Le signal audio : ses principaux termes

L’enveloppe

L’enveloppe du son est son évolution dans le temps. On découpe cette évolution en quatre parties :


Les quatre parties sont : Attaque - Decay - Sustain - Release :

Attaque = c’est l’apparition du son

Decay = formation du son

Sustain = Tenue du son

Release = disparition du son

Il est important de connaître ces quatre étapes pour comprendre la vie d’une note, d’un son.


Bande Passante

La bande passante est une bande de fréquence comprise entre deux valeurs extrêmes.

L’exemple le plus connu est la bande passante de l’oreille humaine qui est 20 Hz - 20 000Hz. Ce sont les deux valeurs extrêmes des fréquences que l’on peut entendre.

Si on parle de bande passante d’enceintes cela correspondra aux valeurs extrêmes des fréquences que cette dernière pourra émettre.

C’est important de bien comprendre ce qu’est une bande passante car beaucoup de matériel audio est défini par cette dernière.


Décibel

Le décibel est l’unité dont on se sert pour parler de puissance acoustique.

Tout d’abord, il faut savoir que sa progression logarithmique, cela est dû à la perception de notre oreille.

Le décibel est une unité de comparaison, on comparera toujours à une valeur connue.

Dans le cadre de la puissance acoustique, traduisez volume du son, on parle de dB SPL (Sound Presure Level) l’unité de référence est le 0 Db SPL qui correspond à 2.10-5 Pa. Cette valeur correspond en théorie au plus petit son que l’on peut entendre.

Il faut savoir qu’il y a toujours autour de nous un bruit de fond d’au moins une vingtaine de décibel dans un endroit très calme. Cela est dû au son de notre propre corps, au bruit de la terre et à tous les autres parasites.

Dynamique

La dynamique s’exprime souvent en dB SPL, c’est la différence entre le niveau le plus fort et le bruit de fond.

Par exemple : l’oreille humaine a une dynamique de 120 dB SPL. Le son le plus petit que l’on peut entendre est 0 dB SPL et au delà de 130 dB SPL le son est douloureux et dangereux.

Phase et opposition de phase

Pour pouvoir parler de phase et opposition de phase il faut plusieurs signaux de même fréquence. En effet, ces termes servent à comparer la position d’un signal par rapport à un autre.

 

 

Deux signaux dits en phase, sont deux signaux dont les crêtes correspondent d’un point de vue spatial. Le mouvement de l’air est alors accentué par ces deux mouvements vibratoires donnant la même impulsion. Deux signaux en phase donnent au final un même signal audio augmenté de trois dB dans le cas où ils étaient tous les deux au même niveau.

Dans tous les cas, deux signaux en phase (donc de même fréquence) donnent un signal de pression acoustique plus fort.


 

Ce n’est pas la même chose quand ces deux signaux se retrouvent en opposition de phase. On entend par là que la crête positive est au même endroit que la crête négative. Ces signaux transmettent à l’air (ou au milieu de propagation étudié) des mouvements vibratoires radicalement opposés.

Dans le cas où ces signaux sont au même niveau sonore, il en résulte une perte de signal.

L’annulation réelle du signal est très rare pour ne pas dire impossible et inexistante. Il faudrait trop de paramètres pour cela : deux signaux exactement identiques (presque impossible car même deux enceintes identiques sonnent toujours un peu différemment surtout qu’elles ne peuvent être mise au même endroit et que l’acoustique ne sera donc pas rigoureusement la même), à même niveau exactement (très dur à obtenir également) et des fréquences en parfaite opposition de phase.

Il est néanmoins possible lors de diffusion sonore d’avoir des pertes dans les basses à cause d’une opposition de phase.

Les basses sont toujours atteintes en premier car leur longueur d’onde est plus grande.

8 Mise en place du projet

Celui-ci peut comporter plusieurs  phases.

1ère phase : Validation de la solution technique

-          Nous allons nous servir des candélabres pour récupérer l’alimentation qui permettra au mesureur de bruit et générateur de bruit opposé de fonctionner

Dans cette phase, les appareils sont installés soit sur le candélabre, soit sur d’autres supports si les candélabres sont trop éloignés les uns des autres. Le nombre d’appareils n’est donc pas égal au nombre de candélabres.

-          Apprentissage du site en vue de pouvoir programmer par intelligence artificielle la carte de bruit entre deux candélabres et diminuer ainsi le besoin de capteurs. 

2ième phase : Le candélabre évolue pour devenir le corps de la solution

Nous allons nous servir du corps des candélabres qui sont généralement creux comme caisse de résonnance et allons installer dans ce corps une lame dont la vibration sera calculée pour générer le bruit opposé

Des capteurs insérés au candélabre permettront de mesurer le bruit ambiant, calculer le bruit à générer pour éliminer le bruit sur la zone (calculé par l’intelligence artificielle) et pas seulement le bruit au niveau du candélabre.

3ième phase : Processus d’amélioration continu du niveau de bruit éliminé

Nous allons travailler pour que le niveau de bruit éliminé s’améliore en recherchant des solutions complémentaires efficaces selon la nature des bruits à éliminer

9 Recherche de partenaires

Pour rallier le GIE en charge de développer ce projet nous recherchons :

-          Un fabriquant de matériel capable de mesurer le bruit et générer un bruit opposé

-          Un fabriquant de candélabre

-          Des financeurs

-          Une collectivité test

-          Un bureau d’étude capable de mener les développements d’intelligence artificielle

Merci de contacter Eric GAUTIER à eric.gautier@e-riviera-sarl.com

 

Directive européenne 2002/49/CE sur le bruit dans l'environnement


La directive 2002/49/CE sur l’évaluation et la gestion du bruit dans l’environnement vient en complément de l'abondante législation communautaire sur les sources. Ses objectifs ? Permettre une évaluation harmonisée, dans les vingt-cinq Etats européens, de l’exposition au bruit dans l’environnement, au moyen de cartes de bruit stratégiques ; prévenir et réduire les bruits excessifs au moyen de plans d’action ; protéger les zones calmes ; faire en sorte que l’information et la participation du public soient au cœur du processus. Précieux outil que cette directive pour, qu’enfin, puissent être collectées des données harmonisées, portant sur des indicateurs communs, et que des actions puissent être menées à l’échelon communautaire.

Routes, voies ferrées, aéroports, industries, telles sont les grandes sources de bruit ambiant ciblées par cette directive, qui s’applique notamment aux agglomérations de plus de 100 000 habitants.

Une approche en deux étapes a été adoptée : les grandes agglomérations de plus de 250 000 habitants sont concernées par la première (2006 : cartes de bruit – 2007 : plans d’action), les plus petites agglomérations par la seconde (2012–2013). Si la Directive 2002/49 détaille précisément les prescriptions techniques relatives à la cartographie, elle laisse en revanche aux Etats le soin de désigner les autorités responsables de l’élaboration des cartes, des plans d’action et de la collecte des données au niveau national.

Les liens vers les ressources :

Comment réaliser les cartes de bruit stratégiques en agglomération ? Mettre en oeuvre la directive 2002/49/CE - Fichier au format pdf (1,8 Mo) - Guide publié en juillet 2006 par le Certu, à l’attention des agglomérations de plus de 100 000 habitants. La première partie du guide traite des enjeux et de l’organisation à mettre en place, la seconde partie traitant quant à elle des aspects techniques de la cartographie du bruit. L'édition papier de ce guide est disponible depuis décembre 2006 (la version pdf proposée ici correspond à la nouvelle édition papier du guide).

Les effets du bruit sur la santé : brochure réalisée par l'Afsset - Fichier au format pdf (614 Ko) - Brochure d'information, réalisée en avril 2006 par l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail, dressant un état des lieux de la problématique des effets du bruit sur la santé : Que sait-on des expositions ? Quelle est la situation en milieu de travail ? Quelle est l'importance du problème ? Quelles sont les mesures réglementaires ? Quels sont les axes à renforcer ? Autant de questions auxquelles ce guide de 6 pages répond de manière synthétique.

Guide de bonnes pratiques de la cartographie du bruit - Version française - Fichier au format Word (18 Mo) - Le groupe de travail de la Commission européenne sur l'évaluation de l'exposition au bruit (WG-AEN) a publié en janvier dernier un guide de bonnes pratiques de la cartographie du bruit stratégique et la production de données associées sur l'exposition au bruit. La version française de ce guide est désormais disponible.

La directive sur le bruit dans l'environnement : plus qu'une obligation, une opportunité - Fichier au format pdf (3,9 Mo) - Brochure d'information précisant les principaux enjeux liés à la mise en œuvre de la directive 2002/49/CE (territoires concernés, autorités compétentes, principes d'élaboration d'une carte de bruit et d'un plan de prévention du bruit dans l'environnement, notion de zone calme, obligations, bénéfices, organismes ressources ainsi que les principaux textes réglementaires).

Les réponses aux questions les plus fréquemment posées sur le sujet de la mise en œuvre de la directive sur le bruit dans l'environnement.

Les diaporamas présentés au colloque du 4 avril 2006 "Evaluer et gérer le bruit dans l'environnement. Comment mettre en œuvre la directive 2002/49/CE ?".

Les diaporamas présentés lors de la journée organisée par BruitParif le 5 avril 2006 sont disponibles sur le site bruitparif.fr.

Le site général de la Commission européenne consacré au bruit.
http://europa.eu.int/comm/environment/noise/

Le site dédié aux travaux du Noise steering group et à la mise en œuvre de la directive 2002/49/CE. Une base de données exhaustive compilée par la DG Environnement de la Commission européenne, recueil de l'information, européenne comme nationale, relative à la directive sur le bruit dans l'environnement.
http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/noisedir/library

Le site de la Commission européenne rassemblant les données rapportées par les Etats.
http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/d_2002_49/home

Le site de la Commission européenne Questions-Réponses sur la cartographie du bruit du groupe de travail WG AEN.
http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/noise_map/home

Le livre vert de la Commission européenne sur la politique future de lutte contre le brui (1996). Version en français. Site du ministère de l'écologie. 47 pages - 221 Ko.
www.ecologie.gouv.fr/IMG/pdf/Livre-Vert-1996.pdf

Les textes officiels :

Arrêté du 4 avril 2006 relatif à l’établissement des cartes de bruit et des plans de prévention du bruit dans l’environnement
(JO du 5 avril 2006)

Arrêté du 3 avril 2006 fixant la liste des aérodromes mentionnés au I de l’article R. 147-5-1 du code de l’urbanisme
(JO du 8 avril 2006)

Décret n° 2006-361 du 24 mars 2006 relatif à l’établissement des cartes de bruit et des plans de prévention du bruit dans l’environnement et modifiant le code de l’urbanisme
(JO du 26 mars 2006)

Ratification de l'ordonnance n° 2004-1199 du 12 novembre 2004 prise pour la transposition de la directive 2002/49/CE du Parlement européen et du Conseil, du 25 juin 2002, relative à l'évaluation et à la gestion du bruit dans l'environnement
(Jo du 27 octobre 2005)

Code de l'environnement
(Chapitre II - Evaluation, prévention et réduction du bruit dans l'environnement - articles L572-1 à L572-11)

Projet de loi ratifiant l'ordonnance n° 2004-1199 du 12 novembre 2004
prise pour la transposition de la directive 2002/49/CE. Renvoyé à la commission des Affaires économiques et du Plan, sous réserve de la constitution éventuelle d'une commission spéciale dans les conditions prévues par le Règlement, n° 157 (2004-2005) déposé le 26 janvier 2005.

Ordonnance n° 2004-1199 du 12 novembre 2004 prise pour la transposition de la directive 2002/49/CE du Parlement européen et du Conseil du 25 juin 2002 relative à l'évaluation et à la gestion du bruit dans l'environnement, JO du 14 novembre 2004

Directive 2002/49/CE du 25 juin 2002 relative à l'évaluation et à la gestion du bruit dans l'environnement

Les articles du dossier

Sont regroupés dans ce dossier les articles (actualités, commentaires, articles de fond) consacrés à l'application de la directive européenne sur le bruit dans l'environnement.

02/01/2007
   Guide de la cartographie du bruit : édition papier maintenant disponible

13/07/2006
   Parution : Mettre en œuvre la directive 2002/49/CE

13/07/2006
   Agenda : 3ème atelier d’acoustique environnementale sur l’application de la directive 2002/49

24/05/2006
   Cartographie du bruit : le guide du WG-AEN disponible en français

06/04/2006
   Directive sur le bruit dans l’environnement : la transposition achevée

03/04/2006
   Le décret d’application de la directive sur le bruit dans l’environnement publié

24/03/2006
   Les principaux logiciels de cartographie du bruit

01/03/2006
   Les autorités compétentes, dans les grandes agglomérations, pour mettre en œuvre la directive 2002/49/CE

22/02/2006
   Parution : données d’émission sonore des trains de la SNCF

14/02/2006
   Deux journées d'information sur la mise en œuvre de la directive 2002/49/CE sur le bruit dans l'environnement

26/01/2006
   Tout savoir sur la directive sur la gestion et l’évaluation du bruit dans l’environnement

26/01/2006
   Les cartes de bruit anglaises en plein essor

25/01/2006
   Application de la directive 2002/49 : nouveau guide de bonnes pratiques

22/12/2005
   Les communes concernées par les cartes de bruit stratégiques

28/10/2005
   Transposition de la directive sur le bruit dans l'environnement : la loi de ratification publiée au journal officiel

12/10/2005
   Transposition de la directive européenne 2002/49

03/08/2005
   Transposition de la directive sur le bruit ambiant : la France avertie par la Commission européenne

26/05/2005
   Directive sur le bruit dans l’environnement : où trouver l’information ?

17/11/2004
   La directive sur le bruit ambiant transposée par ordonnance


Les fichiers au format pdf :

A l'écoute de la ville : articulation entre outils et expertise (150 Ko)
Pourquoi cartographier et surveiller le bruit dans l'environnement, quels sont les enjeux ? Quels sont les outils disponibles ? Pour quelles finalités ? Typologie des problèmes acoustiques rencontrés au milieu urbain et péri-urbain et exemples de solutions à mettre en oeuvre. (article rédigé à l'occasion du colloque CIDB "cartographie", Paris, 25 mars 2003). Echo Bruit n° 102 - Juin 2003 - Pages 23-26.


La cartographie dynamique du bruit routier à Paris (170 Ko)
La ville de Paris a confié à son service de l'Ecologie urbaine la mission d'étudier la modélisation du bruit des transports sur l'ensemble de la capitale. Bases de donnée et logiciels utilisés ; présentation des cartes finales du bruit dans l'espace public en façade ; cartes disponibles sur Internet pour information de la population (article rédigé à l'occasion du colloque CIDB "cartographie", Paris, 25 mars 2003). Echo Bruit n° 102 - Juin 2003 - Pages 27-30.


Cartes de bruit stratégiques pour la région de Bruxelles-Capitale (200 Ko)
Présentation du travail effectué par l'Institut Bruxellois de Gestion de l'Environnement (IBGE). Les étapes du calcul des cartes, la présentation, l'utilisation comme outil d'aide à la décision. (article rédigé à l'occasion du colloque CIDB "cartographie", Paris, 25 mars 2003). Echo Bruit n° 102 - Juin 2003 - Pages 31-35.


Bourg-Saint-Maurice sur écoute (120 Ko)
Système expérimental ARC-EN-CIEL mis en place par la société 01 dB, constitué de 10 balises légères pour étudier le bruit de trafic routier en fonction de l'existant et du contournement de la ville envisagé (article rédigé à l'occasion du colloque CIDB "cartographie", Paris, 25 mars 2003). Echo Bruit n° 102 - Juin 2003 - Pages 36-37.


Le système de surveillance du bruit de la route nationale RN 66 (252 Ko)
La RN66 écoule dans sa section du Haut Rhin des trafics qui peuvent etteindre 28 000 véhicules par jour. Méthodes et moyens mis en oeuvre, description des stations fixes de mesure. Résultats (article rédigé à l'occasion du colloque CIDB "cartographie", Paris, 25 mars 2003). Echo Bruit n° 102 - Juin 2003 - Pages 38-43.