Vibroacoustical and perceptual study of sound radiated inside a TGV (French high speed train) coach
Etude vibroacoustique et perceptive du bruit rayonné à l'intérieur d'une voiture de Train à Grande Vitesse
Résumé
The vibroacoustical modeling of a TGV may be simplified by analysing the relationships between the mechanical parameters of a structure, the acoustical parameters of radiated signals and the perception of a passenger. This analysis indicates which structural elements induce the percieved sound. The study of these relationships is carried out in parallel on a TGV coach and on a system composed of a vibrating plate closing a cavity. The point in studying this simpler structure is to test and to validate methods of vibration analysis, acoustic and perceptual analysis. The whole study thus comprises two parts for each of the two structures: vibroacoustical modeling and perceptual testing. The vibroacoustical behaviour of the plate/cavity system is described with a analytical modal method. Experiments carried out inside an experimental set up and comparisons with finite-element computations validated this method. Perceptual tests on synthesized and recorded signals highlight, among other factors , the influence on perception of the type of plate and the damping of the cavity walls. The vibroacoustical behaviour of the TGV is described with an experimental modal analysis with no a priori knowledge of exciting sources (LSCE, AR and SSI methods). These methods also allow the synthesis of sound signals from the identified modal parameters. The perceptual tests done with recorded signals allow to characterise the perceptual difference between several architectures of train coaches, several positions inside the coach and several speeds of the whole train.
La modélisation vibroacoustique d'un TGV peut être simplifiée par l'analyse des relations entre les paramètres mécaniques d'une structure, les paramètres acoustiques des signaux rayonnés et la perception du voyageur. Cette analyse indique quels éléments structuraux sont responsables du bruit perçu. L'étude de ces relations est menée en parallèle sur une voiture de TGV et sur un système constitué d'une plaque vibrante fermant une cavité. L'intérêt de cette structure plus simple est de tester et valider des méthodes d'analyses vibratoires, acoustiques et perceptives. L'étude se décompose donc en deux parties pour chacune des deux structures : la modélisation vibroacoustique et les tests perceptifs. Le comportement vibroacoustique du système plaque/cavité est décrit par une méthode modale analytique. Les expériences menées à l'intérieur d'un modèle expérimental et des comparaisons avec un logiciel de calcul par éléments finis ont validé cette méthode. Les tests perceptifs sur des signaux de synthèse et enregistrés mettent en évidence entre autres l'influence sur la perception du type de plaque et de l'amortissement des parois. Le comportement vibroacoustique du TGV est décrit par une analyse modale expérimentale sans connaissance a priori de la source excitatrice (méthodes LSCE, AR et SSI). Ces méthodes permettent aussi de resynthétiser des signaux à partir des paramètres modaux identifiés. Les tests perceptifs à partir de signaux enregistrés permettent de différencier la perception des architectures de voitures de trains, de la position à l'intérieur d'une voiture et de la vitesse du train.