Understanding, assessing and mitigating environmental and human impacts

Air pollution and noise are transport’s two main externalities, and their adverse impacts on health are proven. The WHO has just highlighted in a recently published guide that noise poses a major threat to the environment and public health. IFSTTAR studied the health impacts of exposure to aircraft noise in the context of the DEBATS study, whose novelty lies in its several-year follow-up and the various impacts studied (disturbance, impact on sleep, as well as pathophysiological effects). IFSTTAR is also working on quantifying and characterising the noise emitted by vehicles (such as public transport vehicles) and modelling its propagation in order to better predict and manage the noise environment in which we live.

Regarding air pollution, considerable progress has been made in recent years to limit vehicle emissions. The characterisation of pollutant emissions from vehicle exhaust continues to be the subject of much research. On the other hand, non-tailpipe particulate emissions have been less studied, despite the fact that they pose an equally significant health risk and are completely unregulated. This is a gap in our knowledge that IFSTTAR is trying to fill, through the CAPTATUS project in particular.

Projet DEBATS - Effets du bruit des aéronefs sur le sommeil

Le bruit émis par les avions constitue une nuisance importante et un problème majeur de santé publique, notamment en termes de perturbations du sommeil. L’objectif du travail de thèse de Ali-Mohamed Nassur soutenue le 7 décembre 2018 était de mieux connaître et de mieux quantifier les effets du bruit des avions sur la qualité du sommeil des riverains des aéroports en France, en distinguant la qualité du sommeil évaluée subjectivement grâce à un questionnaire et la qualité du sommeil mesurée objectivement grâce à un actimètre (montre enregistrant les mouvements du corps au cours du sommeil). Pour répondre à ces objectifs, les données recueillies dans le programme de recherche épidémiologique appelé DEBATS (Discussion sur les Effets du Bruit des Aéronefs Touchant la Santé) ont été analysées.

Un lien a été montré entre l’exposition au bruit des avions la nuit et la qualité du sommeil évaluée par questionnaire et caractérisée par un risque de déclarer dormir moins de 6 heures par nuit et de se sentir fatigué au réveil. Une relation a également été observée entre l’exposition au bruit des avions et les paramètres objectifs de la qualité du sommeil avec une augmentation du temps d’endormissement et de la durée des éveils intra-sommeil, une diminution de l’efficacité du sommeil, mais aussi une augmentation du temps total de sommeil et du temps passé au lit (cette dernière pouvant être interprétée comme un mécanisme d’adaptation à la privation de sommeil). Enfin, une augmentation significative de l’amplitude de la fréquence cardiaque pendant un événement sonore associé au passage d’un avion et le niveau maximum de bruit de cet événement a été décelée.

Ces résultats, pour la plupart similaires à ceux de la majorité des études de la littérature internationale, confirment que l’exposition au bruit des avions peut diminuer la qualité du sommeil, que celle-ci soit évaluée subjectivement par questionnaire ou mesurée objectivement.

Projet OPALHA2 - Un code de calcul open source pour la prévision acoustique dans des espaces architecturaux complexes

Le projet OPALHA2 a porté sur le développement d’un outil de prévision acoustique pour l’acoustique architecturale et urbaine, applicable dans des espaces complexes et couplés, notamment afin de pallier les limitations des outils de prévision classiques dans ce type d’espace. Cet outil repose sur un modèle de diffusion, qui permet de calculer la distribution spatiale et temporelle de l’énergie sonore dans un espace complexe et diffus, grâce à des équations de diffusion. Si ce modèle a déjà été étudié par le passé, de nouveaux travaux ont été nécessaires, pour améliorer le comportement du modèle (verrous scientifiques), mais également pour proposer un code de calcul opérationnel. Ainsi, nous nous sommes attachés à étudier le comportement du modèle dans des cas spécifiques, pour lesquels le modèle de diffusion a parfois été mis en défaut : en présence de conditions de réflexion mixte sur les parois, à proximité directe des zones de couplage et pour des géométries de formes allongées. En parallèle, nous avons développé un code de calcul spécifique (code MD_Octave), intégré dans la plateforme de simulation acoustique I-Simpa. Un travail important a également été entrepris pour valoriser l’ensemble des travaux autour du modèle de diffusion (et plus largement de l’environnement I-Simpa), à travers la diffusion libre de l’ensemble des codes de source et de la mise à disposition de ressources grâce à un site web spécifique.

Application du code de calcul (MD) à la cartographie du niveau sonore dans un ensemble de locaux couplés (© Ifsttar/UMRAE)

Emission acoustique d'autobus – Expertise pour Keolis/Rennes

En 2018, l’Ifsttar a été sollicité par Rennes Métropole pour évaluer les émissions de bruit d’un autobus à motorisation électrique et d’un autobus à motorisation classique représentatif du parc actuel du Service des Transports en Commun de l’Agglomération Rennaise (STAR) exploité par Keolis Rennes.

Cette campagne expérimentale, basée sur des mesures effectuées dans des conditions représentatives de l’usage réel des véhicules (vitesse stabilisée, phases d’accélération et de décélération), met en évidence un net bénéfice (en termes de bruit émis) pour l’autobus électrique dans les conditions de vitesse pour lesquelles le bruit de roulement n’est pas la source prédominante. Les résultats obtenus sont tout à fait conformes à ce qui a été observé par ailleurs sur d’autres véhicules équipés d’une motorisation électrique.

Projet CAPTATUS

Ce projet financé par l’Ademe a pour objectif de caractériser physiquement et chimiquement les particules hors échappement (PHE). Ces particules sont générées au cours des frottements au sein du compartiment moteur, du système de freinage ou au contact pneu-chaussée. Le suivi et la collecte des PHE ont eu lieu sur banc moteur à rouleau, sur piste d’essai et sur route. Les essais ont mis en évidence des changements prononcés de la composition chimique des PHE, de leurs granulométries et de leurs dynamiques d’émission avec le style de conduite, les caractéristiques du véhicule et l’infrastructure. Ceci a permis de proposer des styles de conduite susceptibles de limiter l’intensité des émissions de PHE. Enfin, des indicateurs chimiques ainsi que des signatures granulométriques permettant de tracer les PHE dans l’atmosphère autour des routes ont été proposés.

Particules hors échappement (©S. Khardi)