En particulier en été, lorsque les températures sont élevées, l'exploitation des tramways dans les villes peut être nettement bruyante, ce qui peut être très gênant pour les riverains. Les bruits proviennent en principe du contact entre le métal des roues et le métal des rails. En particulier dans les courbes, les bruits peuvent s'amplifier et devenir des grincements, car à ces endroits, il y a une imbrication entre la roue et le rail - plus le rayon de la courbe est étroit, plus l'effet est important. Les températures élevées jouent un rôle supplémentaire. Les types de trains, la nature du sol et le système de rails sont également importants pour le développement du bruit. Afin de déterminer quelles sont les influences les plus importantes, un client a lancé un projet pilote visant à mettre en relation le comportement vibratoire et le bruit.

Système de mesure avec capteur de vibrations triaxial et microphone
Nous avons fourni un système de mesure à quatre canaux qui enregistre les vibrations dans les axes X/Y/Z via un capteur de vibrations triaxial ainsi que les bruits via un microphone directionnel. La tâche de mesure consiste à reproduire différents signaux de mesure - trois fois des vibrations et une fois des sons - de manière synchronisée dans le temps dans un système de mesure et de transmettre ultérieurement ces données à un système PC. Pour la mesure des vibrations, nous disposons de capteurs de vibrations adaptés dans notre portefeuille, tandis que pour l'acquisition audio et la réunion des données dans un système, nous avons dû regarder plus loin que le bout de notre nez. Nous avons trouvé ce que nous cherchions auprès de l'entreprise de logiciels Dewesoft, spécialisée dans les systèmes de saisie de données, avec ce que l'on appelle le système Krypto. Il s'agit d'un petit module d'acquisition de données, maniable et insensible aux influences environnementales, doté de quatre canaux d'entrée. Pour l'enregistrement des bruits, on utilise un microphone directionnel spécialement adapté à ce spectre de tons.
Préconfiguration sur mesure
Le module cryptographique a été préconfiguré en conséquence par nos spécialistes de la mesure et réglé sur les trois canaux de vibration ainsi que sur la valeur du microphone, de sorte que le client peut directement utiliser le module. En outre, le système fournit son propre axe temporel, qui peut être synchronisé à partir du programme. Les données sont envoyées à un PC via EtherCat. Le système permet de voir quand un bruit important se produit et comment il est en corrélation avec les amplitudes de vibration. Un système clé en main plug-and-play a été livré, qui peut être transporté de manière compacte d'un point de mesure à un autre dans une mallette.
Le capteur de vibrations lui-même est un capteur miniature compact, adapté à l'analyse modale et structurelle (entre autres pour la détermination des fréquences propres), qui est compatible TEDS. Une mémoire numérique intégrée au capteur transmet à l'appareil de mesure non seulement son type et son numéro de série, mais aussi ses sensibilités, de sorte que Krypto reconnaît lui-même quel type de capteur est raccordé et peut reprendre immédiatement cette configuration. Une haute résolution était également requise ; la plage de mesure est ici de 0 à 60g. Comme le capteur peut être exposé aux intempéries, une protection IP élevée est également importante, dans ce cas IP64. Il se caractérise également par un faible niveau de bruit et une faible coefficacité thermique.

Phase de test au dépôt
Le système de mesure sera d'abord utilisé dans une phase d'essai sur un dépôt municipal qui combine divers facteurs d'influence : différents types de rails, une structure spéciale du lit de la voie qui est sensible au bruit, ainsi que des rayons de rail étroits et des sorties dans les rails. Le microphone et le capteur de vibrations sont installés dans l'âme du rail via un support spécifique. Le câblage va jusqu'à une boîte à fusibles où toute l'électronique, y compris l'appareil de cryptographie, est connectée. Un ordinateur portable est également directement relié à Krypto afin d'enregistrer les données sur place - 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 - qui seront ensuite analysées séparément. La température et les conditions météorologiques sont également consignées, ainsi que les différents types de véhicules et leurs temps de passage respectifs. L'objectif est de créer à l'avenir une interface permettant de transférer les données en temps réel dans une sorte de tableau de bord.
Une fois la phase pilote terminée, le système de mesure sera utilisé dans les nœuds routiers centraux. Les séries de données de mesure obtenues jusqu'à présent montrent déjà les premières conclusions : Les trains à emmarchement bas, c'est-à-dire plus plats que les trains à plancher haut, sont plus bruyants. Les causes en sont notamment les suspensions d'essieux, qui sont chacune suspendues individuellement et permettent ainsi davantage de vibrations. En revanche, les essieux des téléphériques à plancher haut sont rigides et peuvent moins facilement entrer en vibration.

Les mesures visant à réduire le bruit sont nombreuses et dépendent toujours de la situation sur place. Cela peut aller du traitement du sous-sol, par exemple avec des plaques de béton rigides qui vibrent moins, à la modification des supports de rails avec différents systèmes d'amortissement. Dans tous les cas, les données de mesure doivent contribuer à optimiser les processus de maintenance, par exemple à utiliser de manière encore plus ciblée les installations de lubrification développées par l'entreprise, afin de toujours lubrifier les rails de manière à réduire le bruit des rails. Dans l'ensemble, il s'agit d'une bonne pratique de maintenance, car si le réseau ferroviaire est sain et entretenu en permanence, le bruit diminue automatiquement.
Valeur ajoutée pour la maintenance
Pour le client, le projet de mesure représente une nouvelle étape vers un niveau de numérisation plus élevé. Un tableau de bord adapté aux besoins du client offre un grand potentiel pour l'évaluation de tronçons individuels. L'effort de collecte des données de mesure est certes important, mais la valeur ajoutée que représente l'amélioration des pratiques de maintenance justifie les mesures prises. Les voies peuvent ainsi être encore mieux développées et les bruits réduits, de sorte que les riverains sont moins gênés.
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