Le projet GENIFER

Offrir un cadre d’étude pour améliorer la connaissance sur les facteurs acoustiques de la gêne instantanée due au bruit ferroviaire

Telle était l’ambition du projet GENIFER qui a débuté le 25 novembre 2022 et qui s’est achevé le 25 janvier 2025. Il a été coordonné par Bruitparif et a associé l’Université Gustave Eiffel (Unité Mixte de Recherche Épidémiologique et de Surveillance Transport Travail Environnement - Umrestte) et SNCF Réseau. Le projet a bénéficié du soutien de l’ANSES dans le cadre de l’appel à projets de recherche sur la santé environnement et la santé au travail.

Contexte

Le transport ferroviaire présente de nombreux atouts environnementaux en vue de la décarbonation de l’économie et des déplacements. Toutefois, le bruit généré par les circulations ferroviaires impacte les populations riveraines et représente une externalité négative importante de ce mode de transport, qui peut même parfois être un frein à son développement. D’après l’étude sur le coût social du bruit en France^[1] publiée en 2021 par l’Ademe et le Conseil national du bruit (CNB), le bruit du trafic ferroviaire représenterait un coût pour la société française de 11,1 milliards d’euros par an, soit 7,6% de l’ensemble des coûts sociaux engendrés par le bruit sous toutes ses dimensions en France. Ces coûts proviennent à 90% des impacts sur la santé du bruit ferroviaire, notamment la gêne de long terme et les perturbations du sommeil qui font partie des effets reconnus comme avérés selon l’OMS (2018). Au niveau national, près de 1,4 million de personnes seraient ainsi hautement gênées par le bruit des circulations ferroviaires et près de 700 000 personnes en seraient perturbées dans leur sommeil.

Les indicateurs acoustiques utilisés dans les réglementations françaises et européennes, qui reposent sur des niveaux équivalents annuels, sont jugés adaptés pour évaluer l’exposition de long terme des populations au bruit ferroviaire mais ils traduisent mal la dynamique de ce bruit qui consiste en une succession d’événements sonores, chacun doté de ses caractéristiques acoustiques propres (intensité, durée, signature fréquentielle…). En France, de nombreux riverains de voies ferroviaires souhaiteraient voir mieux prise en considération cette spécificité du bruit ferroviaire dans la réglementation. À cette fin, l’article 90 de la Loi d’Orientation des Mobilités (LOM) promulguée le 24 décembre 2019, et versé depuis dans le code de l’environnement (Article L571-10-2), demande d’introduire dans la réglementation des « indicateurs de gêne due au bruit des infrastructures de transport ferroviaire [qui] prennent en compte des critères d'intensité des nuisances ainsi que des critères de répétitivité, en particulier à travers la définition d'indicateurs de bruit événementiel tenant compte notamment des pics de bruit ». Dans ce cadre un arrêté conjoint des ministres chargés des transports, de l'environnement et du logement a été publié le 29 septembre 2022 pour lancer une expérimentation sur trois ans visant à quantifier la pertinence technique et fonctionnelle de différents indicateurs de bruit événementiel et leurs modalités de détermination et d'évaluation.

Objectif du projet GENIFER

Le projet GENIFER (Améliorer la connaissance sur les facteurs acoustiques de la GENe Instantanée due au bruit FERroviaire) s’est inscrit dans ce contexte et visait à mieux comprendre les facteurs acoustiques impliqués dans la gêne exprimée par les riverains vis-à-vis du bruit généré par le trafic ferroviaire. Ce projet consistait à élaborer et à tester sur le terrain un protocole d’enquête et de recueil de données destiné à explorer ce sujet. Il s’agissait en ce sens d’une étude de faisabilité dont le but était de déterminer si un tel protocole pourrait être utilisé à une échelle plus large afin de recueillir des résultats plus robustes d’un point de vue statistique.

Description des travaux réalisés

Le projet GENIFER a été réalisé en poursuivant trois objectifs opérationnels qui ont été déclinés en plusieurs tâches telles que décrites dans la figure 1.

Outils d’enquête, sélection du site pilote et recrutement des participants

Trois outils de recueil des données (Tâche 1) ont été élaborés par les partenaires : une grille d’entretien semi-directif, un questionnaire d’une cinquantaine de questions destinées à recueillir des informations sur les participants et sur leur perception du bruit ferroviaire, et un outil électronique (télécommande « Noisemote ») spécialement créé par Bruitparif, pour consigner des notes de gêne instantanée au passage des trains, assorties des conditions de notation.

Un site pilote (Tâche 2) a été sélectionné en Île-de-France dans le but d’y recruter de l’ordre de 60 participants répartis en trois groupes d’exposition au bruit ferroviaire (exposition forte avec un Lden^[2] ferroviaire supérieur à 73 dB(A), exposition intermédiaire avec un Lden ferroviaire compris entre 63 et 73 dB(A), exposition modérée avec un Lden ferroviaire compris entre 54 et 63 dB(A)). Le nombre cible de 60 participants a été déterminé de manière à disposer de suffisamment de données pour pouvoir faire des premières analyses statistiques tout en garantissant de pouvoir mener l’étude dans les délais impartis avec les moyens alloués. Les informations fournies par SNCF Réseau concernant les caractéristiques des trafics ferroviaires en Île-de-France ainsi que les cartes stratégiques du bruit élaborées dans le cadre de la quatrième échéance (2022) de la directive européenne 2002/49/CE ont été mobilisées pour la sélection du site qui devait répondre aux critères suivants :

• Un trafic ferroviaire compris entre 250 et 500 trains par jour ;
• Une variété de matériels roulants circulant sur les voies ferroviaires du site ;
• Peu ou pas d’exposition à d’autres sources majeures de bruit (routier, aérien ou industriel) ;
• La capacité à disposer de suffisamment de population riveraine des voies ferroviaires ;
• La capacité à pouvoir disposer d’un gradient suffisamment important de niveaux d’exposition au bruit ferroviaire permettant le recrutement du nombre de participants souhaités et relativement équitablement répartis dans les trois plages de niveaux de bruit ferroviaire visées.

Le site finalement retenu (cf. figure 2) se trouve sur la commune de Savigny-Sur-Orge (91) et s’étend sur environ 1,5 km de long et 200 mètres de part et d’autre des voies ferrées circulées par environ 355 trains par jour (RER à 63%, TER à 7%, trains de FRET à 17% et intercités (trains CORAIL) à 13%).

71 participants volontaires (un seul participant par logement, majeur, habitant son domicile depuis au moins un an et sans problème significatif d’audition), répartis à raison de 19 en exposition forte, 29 en exposition intermédiaire et 23 en exposition modérée, ont été recrutés par Bruitparif (Tâche 3). L’appel à participation a été réalisé sous différentes formes : information des conseils de quartier, des bailleurs et syndics, affichage dans les parties communes de logements collectifs, distribution de courriers dans les boîtes aux lettres, tractage sur la voie publique et démarchage en porte à porte. Une rétribution incitative de 100 € a été proposée aux participants pour encourager à participer à l’étude et à suivre scrupuleusement le protocole.

Mise en œuvre sur le terrain

Le site pilote a fait l’objet d’une instrumentation (Tâche 4) dans le but de caractériser le bruit ferroviaire. 16 systèmes de mesure du bruit dans l’environnement ont ainsi été déployés au cours du premier trimestre 2023 : 14 coffrets sonométriques classe 1 répartis sur l’ensemble de la zone d’étude et 2 capteurs experts « méduse » placés au centre de la zone. Les capteurs « méduse » disposent d’une fonctionnalité de détection automatique de la direction de provenance du son permettant d’identifier de manière exhaustive les événements sonores ferroviaires. Ces systèmes ont permis de mesurer les niveaux de bruit Leq^[3],_{100 millisecondes} en pondérations A et C. Deux caméras ont également été mises en place au centre de la zone d’étude de part et d’autre des voies ferrées pour caractériser le trafic ferroviaire. Les vidéos produites ont permis de déterminer précisément les heures de début et de fin de passage des trains, le type de train, sa voie, son sens et sa vitesse de circulation.

Une modélisation numérique du bruit ferroviaire a également été réalisée avec le logiciel CadnaA sur la totalité du territoire du site pilote dans le but de simuler les niveaux sonores générés au passage d’un train en tout point du territoire et de déterminer les correctifs à appliquer aux descripteurs acoustiques mesurés au droit des systèmes de mesure pour en obtenir une évaluation en façade des logements des participants.

Enfin, des enregistrements audionumériques ont été réalisés en complément en mars 2024, afin de constituer une base de données d’échantillons sonores représentatifs des grands types de trains empruntant les voies ferrées du site.

L’enquête auprès des participants a, quant à elle, été réalisée en deux phases :

• Une première phase (Tâche 5 – phase 1) (17 avril au 17 juillet 2023), a consisté en la passation, par un binôme d’enquêtrices de Bruitparif, d’entretiens semi-directifs auprès de 10 participants puis du questionnaire général en face à face auprès des 61 autres participants. Chaque participant s’est vu remettre à cette occasion une télécommande Noisemote avec des instructions de notation de la gêne instantanée au passage de trains, à utiliser au cours des trois semaines suivantes. Il s‘agissait de réaliser des sessions exclusivement dédiées à la notation (pas d’autre activité), d’au moins 30 ou 60 minutes consécutives chacune, à l’extérieur et à l’intérieur du logement, à des emplacements déterminés au préalable avec les enquêtrices Bruitparif. Le nombre de sessions devait être adapté pour arriver à une durée cumulée de notation de 3 heures minimum, avec au moins deux heures de notation en jours ouvrables et une heure en week-end/jour férié.
• Une seconde phase d’enquête (Tâche 5 – phase 2), menée de mars à avril 2024, a consisté en la passation d’écoutes commentées au domicile de 33 des participants initiaux. Ces participants ont été amenés à évaluer leur gêne instantanée ressentie à l’écoute au casque de 11 échantillons sonores de trains représentatifs du trafic ferroviaire sur le site pilote : 5 échantillons de trains RER, 2 trains TER, 2 trains FRET et 2 trains CORAIL.

Analyse des données

Un travail important a été fourni pour traiter les données de mesure dans le but de caractériser les événements sonores ferroviaires (Tâche 6). Une méthode spécifiquement développée par Bruitparif d’identification des événements sonores sur critères de niveau et de durée a tout d’abord été mise en œuvre. L’affectation des événements sonores à la source ferroviaire a ensuite été effectuée grâce à la fonctionnalité d’identification de la direction de provenance du son des capteurs « méduse ». Les informations de trafic ferroviaire relevées par les systèmes vidéo ont en outre été associées aux événements sonores ferroviaires par jointure temporelle à partir de la vitesse et du sens de circulation de chaque train. L’utilisation de la modélisation numérique a enfin permis d’estimer les principaux descripteurs acoustiques associés aux circulations ferroviaires en façade des logements des participants à l’enquête. Les notes de gêne instantanée renseignées par les participants (Tâche 7) ont alors pu être associées temporellement à ces données. Finalement, une base de données comprenant de l’ordre de 4 300 notes de gêne instantanée associées aux descripteurs acoustiques (LAeq,evt, SEL_A, LAmax recalés en façade de notation, ainsi que Leq,evt, SEL, Lmax en pondérations A et C et Tevt mesurés à proximité de la source en bordure immédiate de voie) – voir illustration de ces descripteurs acoustiques dans la figure 3 - et aux caractéristiques de circulation a pu être constituée afin de permettre la réalisation de premières analyses statistiques (Tâche 8).

Principaux résultats

L’étude GENIFER a permis de développer un dispositif de consignation de la gêne instantanée liée au bruit ferroviaire et un protocole d’enquête qui se sont avérés opérationnels et bien acceptés des participants.

L’étude aura ainsi permis de constituer une base de données expertisées d’environ 4300 notes de gêne instantanée associées aux caractéristiques des circulations ferroviaires et de réaliser de premières analyses descriptives. Les premiers résultats obtenus sont les suivants :

• 22 % des participants se déclarent hautement gênés par le bruit en général. Ce résultat passe à 41 % des participants dans le cas du bruit ferroviaire. Bien que les indicateurs acoustiques agrégés sur une journée moyenne (de type LAeq,fer,24h, NA65 ou NA70) s’avèrent significativement associés à la haute gêne de long terme (HA), les facteurs non-acoustiques (contextuels et individuels) restent en revanche ceux qui l’expliquent le mieux, ce qui rejoint les résultats observés dans de nombreuses autres études sur la gêne de long terme liée au bruit.
• L’étude montre que les trains CORAIL et les trains FRET sont perçus comme les plus bruyants et les plus gênants, à la fois au travers des questionnaires et des notes de gêne instantanée recueillies. Ainsi, 69 % des participants se déclarent hautement gênés au passage d’un train CORAIL et 62 % au passage d’un train de FRET contre 25% seulement au passage d’un RER. Lors des sessions de notation de la gêne instantanée, les trains CORAIL ont obtenu une note médiane de 7, les trains FRET de 6, contre 5 pour les TER et 4 pour les RER.
• Les descripteurs acoustiques Leq,evt, SEL, Lmax s’avèrent davantage corrélés aux notes de gêne instantanée que les autres variables (caractéristiques des circulations, Tevt, variables de sensibilité individuelle). Ils s’avèrent par ailleurs très fortement corrélés entre eux. Les corrélations avec la gêne instantanée sont plus fortes pour les descripteurs acoustiques recalés en façade des participants par rapport à ceux mesurés en bordure de voie.
• L’étude a par ailleurs montré que les deux méthodes d’évaluation de la gêne instantanée mises en œuvre, au moyen de la télécommande en conditions réelles d’exposition au domicile, et au moyen d’écoutes d’échantillons sonores audio-conformes au casque, donnaient des résultats très différents.
• L’étude suggère un lien entre gêne instantanée et gêne de long terme, le pourcentage de notes de gêne instantanée supérieures ou égales à 7 (%HAi) données par les participants et le fait de « parler souvent du bruit » ressortant comme les deux variables les plus explicatives (Nagelkerke R2 de 0,45) de la haute gêne de long terme.

Les analyses se poursuivent à l’aide de techniques d’analyses statistiques renforcées (modèles mixtes notamment) afin de tenir compte de l’effet intra-sujet, c’est-à-dire du fait que les notes de gêne ne peuvent pas être considérées comme indépendantes les unes des autres dans la mesure où chaque participant à l’étude a noté plusieurs trains (80 en moyenne par participant).

Perspectives et recommandations

Conduite sur un seul site (Savigny-sur-Orge dans l’Essonne) auprès d’un nombre réduit de participants (71), l’étude de faisabilité GENIFER avait vocation à tester un protocole de recueil de données sur la gêne instantanée liée au bruit ferroviaire et à émettre des recommandations en vue de la réalisation d’une étude à plus large échelle. Le but serait d’inclure un plus grand nombre de sites et un plus grand nombre de sujets, afin de disposer d’une part, d’une grande puissance statistique et d’autre part, d’une représentativité plus large des différentes typologies de trafic ferroviaire et d’expositions sonores rencontrées.

À cet égard, l’étude de faisabilité GENIFER a pu émettre les principales recommandations suivantes (non classées par ordre de priorité) pour la réalisation d’une étude à plus large échelle :

Recommandation 1 : Faire évoluer le mode de recrutement des participants en ayant recours à un institut de sondage. Le mode de recrutement utilisé dans la présente étude de faisabilité a nécessité le déploiement de moyens humains relativement conséquents sur le terrain. De tels moyens ne pourraient probablement pas être démultipliés en cas de réalisation d’une étude plus large comportant un nombre conséquent de sites éloignés les uns des autres.

Recommandation 2 : Le questionnaire général pourrait être optimisé afin de réduire la durée de passation, pour conserver les questions les plus essentielles et pour standardiser certaines questions pouvant l’être.

Recommandation 3 : Ajuster la télécommande de notation pour permettre de disposer des notes 0 à 10, la note 0 n’ayant pas été intégrée dans la version utilisée dans le cadre de l’étude de faisabilité. Cela permettra d’être conforme à l’échelle numérique proposée par la norme ISO 15666.

Recommandation 4 : Intégrer dans l’étude à plus grande échelle, des sites avec des circulations à grande vitesse. Aucun site en Île-de-France ne permettait de disposer de circulations LGV avec suffisamment de population alentour. Une étude à plus large échelle devra nécessairement comporter ce type de circulations dont les caractéristiques en termes de vitesse, temps de passage et signature sonore sont très différentes des autres types de trains.

Recommandation 5 : Imposer des sessions de notation de la gêne instantanée communes à l’ensemble des participants d’un site donné, dans l’optique d’homogénéiser les pratiques de notation et de rendre plus exploitables les résultats. Cela permettrait une comparaison directe des notes de gêne instantanées fournies par les participants pour les mêmes circulations ferroviaires, et de disposer du même nombre d’échantillons pour chaque participant.

Recommandation 6 : Inclure dans l’étude des sites fortement circulés par des trains de FRET, afin de garantir un plus grand nombre de notes de gêne associées à des trains FRET dans le jeu de données. L’étude de faisabilité a montré une sous-représentation de trains FRET notés en raison de leur circulation essentiellement en soirée et la nuit sur le site de Savigny-sur-Orge, rendant plus difficiles leur notation par les participants. Mieux caractériser les facteurs acoustiques impliqués dans la gêne instantanée générée par les trains de FRET semble particulièrement important dans le contexte actuel de forte évolution des matériels roulants FRET, avec l’augmentation progressive dans le parc des trains de FRET freinés composite, beaucoup moins bruyants que les trains de FRET freinés fonte.

Recommandation 7 : Améliorer la caractérisation de l’exposition individuelle au bruit ferroviaire de chaque participant en tenant compte notamment de l’isolement acoustique propre à son logement, pour les situations fenêtres fermées et lors de l’ouverture partielle des fenêtres ; pour cela, il serait nécessaire de procéder a minima à des mesures d’isolement acoustique chez les participants, ou idéalement d’équiper les participants d’exposimètres individuels, en complément des instrumentations en bordure de voie et dans la zone d’étude.

Recommandation 8 : Recourir à des méthodes expertes d’analyses statistiques, notamment à des modèles mixtes, qui permettraient de tenir compte de l’effet intra-sujet. Les analyses mises en œuvre dans le cadre de l’étude de faisabilité GENIFER se sont limitées à des analyses descriptives, ne permettant pas à ce stade d’exploiter la richesse du jeu de données qui a pu être constitué dans le cadre du projet.

1. https://librairie.ademe.fr/mobilite-et-transports/4815-cout-social-du-bruit-en-france.html ↑

2. L’indicateur Lden (pour Level day-evening-night) représente le niveau de bruit moyen pondéré au cours de la journée en donnant un poids plus fort au bruit produit en soirée (18-22h) (+ 5 dB(A)) et durant la nuit (22h-6h) (+10 dB(A)) pour tenir compte de la sensibilité accrue des individus aux nuisances sonores durant ces deux périodes. ↑

3. Le niveau Leq,T (pour Level equivalent) est le niveau de bruit constant qui aurait été produit avec la même énergie que le bruit existant réellement pendant la période T considérée. ↑