Jury

-* Directeur de these M. Régis COTTEREAU Aix Marseille Université -* Rapporteur M. Paulo AMADO MENDES Universidad de Coimbra -* Rapporteur M. Georges KOUROUSSIS Université de Mons -* Examinateur Mme Hélène BARUCQ INRIA -* Président M. Mohamed ICHCHOU Ecole Centrale de Lyon -* Examinateur M. Fernando LOPEZ-CABALLERO CentraleSupélec -* CoDirecteur de these M. Baldrik FAURE SNCF

Résumé

Le chemin de fer joue un rôle majeur dans le transport des personnes et des marchandises. Bien qu'étant un mode de transport respectueux de l'environnement, il est responsable de bruit et de vibrations générés aux abords des emprises ferroviaires. Ces problèmes environnementaux entravent le développement de ce mode de transport et doivent être contrôlés.
Cette thèse se concentre sur la prédiction des vibrations induites par le trafic ferroviaire et l'atténuation de ces vibrations à l'aide de barrières. L'approche classique pour l'estimation des ondes induites par le passage des trains considère souvent une hypothèse d'invariance par translation ou par périodicité de la voie. Cette hypothèse permet de résoudre efficacement ces problèmes dans le domaine fréquentiel en modélisant une voie infinie. Cependant, dans de nombreux cas d'intérêt industriel (par exemple, un changement de géométrie de la voie, une courbe, ou une transition entre une voie ballastée et une dalle en béton), cette hypothèse n'est plus valable. Dans ces cas, qui sont d'intérêt dans cette thèse, l'utilisation des méthodes dans le domaine temporel est une bonne alternative aux méthodes dans le domaine fréquentiel. Dans cette thèse, la méthode des éléments spectraux, qui est largement utilisée en géophysique et peut être efficacement parallélisée sur des milliers de processeurs, est considérée. Une première contribution de la thèse consiste à expliquer l'apparition d'ondes parasites à la frontière du domaine numérique, lorsque des charges mobiles sont considérées dans les méthodes dans le domaine temporel. Ce problème est atténué en introduisant des conditions initiales non-évanecentes dans la simulation concernée. Ces conditions initiales sont précalculées et peuvent être largement réutilisées dans un contexte industriel. Une deuxième contribution consiste à réévaluer l'approche classique en ingénierie ferroviaire où seule la partie dynamique de la charge mobile est considérée pour calculer les vibrations dans le champ lointain. Trois cas d'intérêt industriel sont considérés, où les contributions au champ lointain des charges statiques et dynamiques sont calculées. Les résultats suggèrent que, bien que la contribution statique soit négligeable pour la transition ballast-béton et la courbe, il peut être important de la considérer lorsque l'hétérogénéité de la voie ballastée est modélisée. Une dernière contribution de la thèse est de fournir des arguments pour soutenir l'utilisation de barrières granulaires pour atténuer les vibrations induites par les chemins de fer. Les résultats suggèrent qu'elles peuvent constituer une alternative efficace aux tranchées, sujettes à des problèmes d'instabilité, ou aux barrières homogènes, dont l'efficacité dépend fortement de la différence d'impédance avec le sol environnant.