Accélération de la voie au passage des roues avec des défauts

Les différentes accélérations mesurées sur la voie, au passage des roues avec les défauts identifiés, sont représentées sur la figure 2.21, à 60 et 80 km/h. L’influence de la rugosité du rail est ici aussi

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(a) Passage total à 60 km/h.

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2) (b) Passage total à 80 km/h. 102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(c) Passage de la roue de référence à 60 km/h.

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(d) Passage de la roue de référence à 80 km/h.

Figure 2.20 – Spectres 1/3 d’octave d’accélérations de la voie au passage total du train et au passage de la roue de référence (dB ref. 1 m/s2_{), à 60 et 80 km/h. ( ) accélération verticale du}

mise en évidence, malgré la présence des défauts de roue. On observe en effet des émergences aux fréquences f1

Ret fR2 ((2.8) ou (2.9) suivant la vitesse), dans les tiers d’octave à 500 et 1000 Hz, à 60

km/h (Figures 2.21(a), 2.21(c) et 2.21(e)), et dans les tiers d’octave à 630 et 1250 Hz, à 80 km/h (Figures 2.21(b), 2.21(d) et 2.21(f)). La correspondance entre les fréquences d’excitation dues à la rugosité et les fréquences de résonance de la voie fvert

pp (2.15) et fpplat (2.19) justifie aussi la réponse

importante des différentes accélérations du rail aux fréquences f1

R et fR2. Néanmoins, la réponse

verticale de la traverse semble moins influencée par la rugosité du rail à 60 km/h (Figures 2.21(a), 2.21(c) et 2.21(e)) que dans le cas du passage de la roue de référence et du passage total (Figures 2.20(a) et 2.20(c)). On observe une émergence à 500 Hz puis un niveau d’énergie constant entre 630 et 1250 Hz. On remarque enfin qu’à 80 km/h (Figures 2.21(b), 2.21(d) et 2.21(f)), l’émergence la plus élevée est dans le tiers d’octave centré à 1000 Hz, qui contient aussi la fréquence de résonance de la voie fvert

pp (2.15).

Dans le cas du passage de la roue avec un méplat, l’influence de l’excitation due à la rugosité de la roue f1

W et fW2 ((2.10) ou (2.11) suivant la vitesse) n’est pas mise en évidence. On n’observe

pas d’émergence particulière dans les tiers d’octave à 1250 et 1600 Hz, à 60 km/h (Figure 2.21(a)), ni dans les tiers d’octave à 1600 et 2000 Hz, à 80 km/h (Figure 2.21(a)).

Lors du passage de la roue avec un méplat à 60 km/h (Figure 2.21(a)), l’accélération verticale de la traverse domine jusqu’à 315 Hz, sauf pour le tiers d’octave de fréquence 160 Hz où le spectre de l’accélération latérale du rail admet une émergence légèrement plus élevée. A partir de 315 Hz, l’énergie de l’accélération verticale de la traverse devient faible devant les accélérations du rail. L’énergie chute ensuite de plus de 20 dB entre 1250 et 2000 Hz. Les énergies des accélérations ver- ticales et latérales du rail sont pratiquement équivalentes entre 315 et 500 Hz. Au-delà de 500 Hz environ, le spectre de l’accélération verticale du rail domine. L’énergie de l’accélération verticale du rail chute ensuite de presque 15 dB entre 1000 et 2000 Hz.

Le comportement à 80 km/h, au passage de la roue avec un méplat (Figure 2.21(b)), est sem- blable à celui à 60 km/h. L’accélération verticale de la traverse domine jusqu’à 260 Hz, sauf à la fréquence 160 Hz où le spectre de l’accélération latérale du rail admet une émergence légèrement plus élevée. Puis l’énergie chute de 20 dB entre 1250 et 2000 Hz. L’accélération verticale du rail domine ensuite à partir de 315 Hz. L’influence du passage d’une roue avec un méplat ne semble pas importante sur l’accélération latérale du rail. L’énergie de l’accélération verticale du rail chute de 10 dB environ, entre 1000 et 2000 Hz.

Lors du passage de la roue avec un AEL (Figures 2.21(c) et 2.21(d)), les fréquences d’excita- tion dues à la rugosité de la roue sont plus ou moins influentes. A basse fréquence (en-dessous de 100 Hz), il est difficile d’évaluer l’influence de l’état de surface de la roue à 67 ou 89 Hz (f3

W,

(2.12) ou (2.13) suivant la vitesse de la roue). Le niveau de l’énergie des spectres est plus élevé que dans le cas de la roue de référence mais on ne distingue pas d’émergence particulière. Néanmoins, on distingue une émergence dans les tiers d’octave à 250 Hz (Figure 2.21(c)) et 315 Hz (Figure

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(a) Passage de la roue avec un méplat à 60 km/h. 102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(b) Passage de la roue avec un méplat à 80 km/h. 102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(c) Passage de la roue avec un AEL à 60 km/h.

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(d) Passage de la roue avec un AEL à 80 km/h.

102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(e) Passage de la roue avec un faux-rond à 60 km/h. 102 103 −40 −30 −20 −10 0 10 20 30 fréquence (Hz) Spectre (dB ref. 1 m/s 2)

(f) Passage de la roue avec un faux-rond à 80 km/h.

Figure2.21 – Spectres 1/3 d’octave d’accélération de la voie au passage des roues avec des défauts (dB ref. 1 m/s2_{), à 60 et 80 km/h.( ) accélération verticale du rail ; ( ) accélération latérale}

2.21(d)), suivant la vitesse du train, correspondant à la fréquence f4

W (2.12) ou (2.13). La fréquence

f_W5 (2000 Hz) ne semble pas influencer le comportement vibratoire du rail de façon significative, les accélérations mesurées étant moins importantes à hautes fréquences.

On constate de plus un comportement vibratoire similaire à celui du passage de la roue avec un méplat. A 60 km/h (Figure 2.21(c)), l’énergie de l’accélération verticale de la traverse domine jusqu’à 200 Hz, puis s’affaiblit avec une chute de plus de 20 dB entre 1000 et 2000 Hz. L’énergie de l’accélération latérale du rail domine légèrement entre 200 et 550 Hz. Au-delà de 550 Hz, l’énergie de l’accélération verticale du rail est élevée. A 80 km/h (Figure 2.20(b)), l’énergie de l’accélération verticale de la traverse est dominante jusqu’à 250 Hz environ, puis c’est l’accélération verticale du rail qui montre l’énergie la plus importante. Dans le cas du passage de la roue avec un AEL, l’accélération latérale semble aussi être moins prépondérante.

Lors du passage de la roue avec un faux-rond (Figures 2.21(e) et 2.21(f)), l’influence des émergences détectées dans la rugosité de la roue est aussi difficile à évaluer. Cependant, les accélérations à basse fréquence sont plus importantes que dans le cas de la roue de référence.

Le comportement vibratoire est également similaire à celui du passage de la roue avec un méplat. A 60 km/h (Figure 2.21(e)), l’énergie de l’accélération verticale de la traverse domine jusqu’à 250 Hz, puis s’affaiblit avec une chute d’environ 25 dB entre 1000 et 2000 Hz. L’énergie de l’accéléra- tion latérale du rail domine légèrement entre 250 et 550 Hz. Au-delà de 550 Hz, c’est l’énergie de l’accélération verticale du rail qui domine. A 80 km/h (Figure 2.20(b)), l’énergie de l’accélération verticale de la traverse est dominante jusqu’à 280 Hz environ, puis c’est l’accélération verticale du rail qui montre l’énergie la plus importante. Ici encore, l’accélération latérale semble être moins prédominante.