ISO 2631-4:2001

NORME ISO
INTERNATIONALE 2631-4
Première édition
2001-02-01
Vibrations et chocs mécaniques —
Évaluation de l'exposition des individus à
des vibrations globales du corps —
Partie 4:
Lignes directrices pour l'évaluation des
effets des vibrations et du mouvement de
rotation sur le confort des passagers et du
personnel dans les systèmes de transport
guidé
Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to whole-
body vibration —
Part 4: Guidelines for the evaluation of the effects of vibration and
rotational motion on passenger and crew comfort in fixed-guideway
transport systems
Numéro de référence
©
ISO 2001
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiéeaux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude aledroit de fairepartie ducomité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments delaprésente partie de l’ISO 2631 peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 2631-4 a étéélaboréepar le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs
mécaniques, sous-comité SC 4, Exposition des individus aux vibrations et chocs mécaniques.
L'ISO 2631 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations et chocs mécaniques —
Évaluation de l'exposition des individus à des vibrations globales du corps:
� Partie 1: Spécifications générales
� Partie 2: Vibrations dans les bâtiments (1 Hz à 80 Hz)
� Partie 4: Lignes directrices pour l'évaluation des effets des vibrations et du mouvement de rotation sur le
confort des passagers et du personnel dans les systèmes de transport guidé
L’annexe A constitue un élément normatif de la présentepartiedel’ISO 2631.
Introduction
L'objet de la présente partie de l'ISO 2631 est d'apporter une aide à la conception et à l'évaluation des systèmes
de transport guidé en ce qui concerne l'influence des vibrations et des mouvements répétitifs sur le confort des
passagers. Ces informations sont requises pour les raisons suivantes.
Les véhicules guidés engendrent un ensemble de mouvements suivant plusieurs axes, prévisible mais complexe,
qui est fonction du système de guidage, du véhicule et du siège ou de la couchette. Les passagers évaluent le
confort de marche non seulement sur la base du mouvement mais également en fonction de leurs attentes
concernant la catégorie du service qu'ils ont acheté.Il n'a pas été démontré que la duréedu trajet était un
paramètre influant la prévision du confort (à la possible exception de cinétose), mais la duréeprévue du trajet est
liée aux types d'activités que les passagers prévoient de réaliser à bord. Les passagers de trajets supérieurs à
quelques minutes peuvent prévoir de lire, écrire, manger et boire; sur des trajets plus longs, ils espèrent dormir.
Dans la mesure où les vibrations induites par la marche interfèrent avec ces activités, les passagers peuvent avoir
une perception différente du confort des véhicules avec le même environnement vibratoire mais des niveaux de
service attendus différents ou des durées de trajet différentes. Les passagers sont susceptibles de juger le confort
sur la base de l'interaction des vibrations avec des facteurs tels que le bruit, la température, l'humidité, la qualité de
l'air et la conception des sièges.
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NORME INTERNATIONALE ISO 2631-4:2001(F)
Vibrations et chocs mécaniques—Évaluation de l'exposition des
individus à des vibrations globales du corps —
Partie 4:
Lignes directrices pour l'évaluation des effets des vibrations et du
mouvement de rotation sur le confort des passagers et du
personnel dans les systèmes de transport guidé
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 2631 donne des lignes directrices concernant l'application de l'ISO 2631-1 à l'évaluation
des effets des vibrations mécaniques sur le confort des passagers et du personnel dans les systèmes guidés. Elle
est destinée à servir aux organismes qui achètent, spécifient ou utilisent des systèmes guidéset àéclairer la
relation qui existe entre la conception de systèmes de guidage et autres caractéristiques du système d’une part, et
le confort des passagers et du personnel d’autre part. Ces lignes directrices établissent des méthodes pour évaluer
le confort relatif entre ces systèmes, par opposition aux niveaux absolus de confort.
La présente partie de l'ISO 2631 est applicable à des individus en bonne santé exposés à des vibrations de
translation le long des axes x, y et z ainsi qu'à des vibrations de rotation autour de ces axes (centrés sur le corps).
Elle est destinée à donner des indications pour l'estimation du confort en fonction des mouvements suivant et
autour des axes des véhicules, qui produisent les mouvements du corps. Elle n’est pas applicable aux chocs
uniques de grande intensité qui peuvent provoquer des traumatismes, tels qu’il s’en produit lors des accidents ou
des «réactions d’attelage» provoqués par un «effet d'accordéon», pas plus qu'elle n’est applicable aux vibrations
de grande intensité qui peuvent affecter la santé.
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 2631, les systèmes de transport guidé incluent les systèmes
ferroviaires (rail lourd et léger), les systèmes à sustentation magnétique (MAGLEV) et les systèmes sur
pneumatiques de type métro, ainsi que tous types de systèmes indiqués ci-dessus qui comportent une possibilité
d'inclinaison pour compenser l'accélération latérale lors du passage en courbes.
La présente partie de l'ISO 2631 donne des lignes directrices concernant les accélérations à très basse fréquence
(0,1 Hz à 0,5 Hz) subies comme des forces verticales qui peuvent causer une cinétose. Ces forces peuvent être
provoquées par des combinaisons de transition de courbe, de dévers et de technologie pendulaire. Toutefois, la
présente partie de l'ISO 2631 n'est pas destinée à donner des lignes directrices relatives aux implications pour le
confort des accélérations à très basse fréquence (inférieures à 0,5 Hz) subies comme des forces latérales ou
longitudinales. Ces accélérations peuvent être générées par la géométrie du système de guidage (alignement
horizontal et dévers).
La présente partie de l'ISO 2631 donne des lignes directrices quant à l'évaluation du confort du trajet uniquement
sur la base de l'environnement vibratoire.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 2631. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présentepartiedel'ISO2631sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 2631-1:1997, Vibrations et chocs mécaniques —Évaluation de l'exposition des individus à des vibrations
globales du corps — Partie 1: Spécifications générales.
CEI 61260, Électroacoustique — Filtres de bande d'octave et de bande d’unefractiond'octave.
3 Considérations particulières pour les systèmes de transport guidé
Les systèmes guidés peuvent entraîner des mouvements répétitifs et/ou vibratoires importants, qui nuisent au
confort des passagers. Les mouvements concernés sont, d’une part, le mouvement de translation le long de
chacun des trois axes mutuellement perpendiculaires du véhicule et, d’autre part, le mouvement de rotation autour
de ces mêmes axes. Il est manifeste que les mouvements verticaux, latéraux et de roulis jouent également un rôle
important dans le confort des passagers pour les véhicules ferroviaires. C’est pour les passagers et le personnel
en position debout que l'influence des mouvements latéraux et longitudinaux peut être la plus importante.
Les facteurs incluant le niveau de bruit, les stimuli visuels, la température et l'humidité interagissent avec les
vibrations dans la perception du confort par les passagers. Il convient de tenir compte de l'effet de ces facteurs
extérieurs au mouvement lorsqu'on utilise les résultats d'essais de mouvement de véhicule pour estimer le confort.
À titre d'exemple, il s'est avéré quelebruit était corrélé aux jugements relatifs au confort du trajet dans les
véhicules ferroviaires de passagers.
Un système de coordonnées centré sur le corps de l'individu n'est pas toujours bien adapté pour caractériser la
relation confort/mouvement pour les systèmes guidés. Les passagers peuvent se trouver en position debout,
assise ou couchée dans diverses orientations par rapport à la caisse du véhicule. Lorsque cela est possible, des
mesurages à l'interface corps/siège peuvent permettre une appréhension plus complète de l'environnement de
confort fourni par les mouvements de la marche. Lorsque les mesurages sont effectués à l'interface corps/siège,
les indications fournies par l'ISO 2631-1:1997, Figure 1, sur les axes basicentriques doivent être utilisées.
Le mesurage à l'interface corps/siège est la méthode privilégiée dans l'ISO 2631-1, mais elle n’est pas toujours
appropriéepour l'évaluationdesystèmes guidés. Ces mesurages sont également problématiques en raison de la
variabilité inhérente aux diverses postures ou mouvements volontaires des sujets. L'environnement vibratoire
produit par un système guidé est composé des contributions du système de guidage, de la suspension du véhicule,
de la caisse du véhicule et des sièges ou des couchettes. Les sièges et les couchettes ne sont pas des pièces
permanentes du véhicule et sont susceptibles d'être remplacés plusieurs fois pendant la duréedevieduvéhicule.
L’estimation de l'impact des vibrations sur le confort des passagers est rendue plus complexe par les attentes des
passagers et la durée du trajet. La longueur du trajet peut aller de quelques minutes à plusieurs jours; les
passagers peuvent espérer avoir un large éventail d'activités, notamment marcher, lire, écrire, taper sur un clavier,
manger, boire ou dormir. Non seulement certains mouvements peuvent interférer avec certaines de ces activités,
mais l'implication dans des activitésrequérant une concentration visuelle, comme la lecture ou l'écriture, est
susceptible d'augmenter la probabilité que le passager développelacinétose (mal des transports).
L'état des suspensions des véhicules d'essai et l'état de la voie ou des sections de voie utilisées doit être décrit de
façon à permettre des comparaisons significatives entre les véhicules ou les systèmes. En général, il convient de
réaliser les essais le long de sections représentatives de voie en alignement ou de courbe. Il convient que ces
sections incluent la gamme totale de qualité voie/guidage appropriée à la voiture soumise à essai. De même, il
convient de soumettre à l’essai les véhicules lorsqu’ils sont équipés de roues neuves et, si possible, aussi avec des
roues usées jusqu’aux limites de maintenance.
Il convient de réaliser les essais avec des voitures vides et, si possible, aussi avec des voitures entièrement
chargées. D'autres conditions de charge peuvent également être examinées. La position de la voiture dans le train
et, dans certains cas, le sens de déplacement peuvent affecter le résultat des essais. Des véhicules contigus à la
voiture soumise à l'essai peuvent aussi influer sur les résultats. Il convient d'enregistrer et de consigner la position
des voitures d'essai dans le train ou la rame et le sens de déplacement.
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4 Caractéristiques de mouvement des véhicules guidés
Les mouvements dans un véhicule guidé se caractérisent par
a) des accélérations de translation semi-aléatoires (dans les trois axes) et des accélérations de rotation semi-
aléatoires (autour des trois axes) en raison des imperfections des surfaces de contact voie-roue, des défauts
d'alignement de la voie, etc.;
b) des mouvements plus ou moins périodiques dus à des problèmes d'instabilité (lacet), à des mouvements de la
suspension, à des défauts de voie de grande longueur d'onde, à la périodicité des joints d’infrastructure, à une
voie décalée, etc.;
c) des amplitudes quasi statiques d'accélération suivant les axes latéral et vertical et de roulis (inclinaison
latérale) et mouvements de lacets dus à l'alignement et au dévers (surélévation), et des amplitudes quasi
statiques d'accélération le long de l'axe longitudinal dues à l'accélération ou au freinage du véhicule;
d) des mouvements soudains dus à des défauts importants des voies ou aiguillages, ou des modifications des
niveaux quasi statiques (jerk) dues à des changements des rayons de courbes avec ou sans raccordement de
courbes.
La gammedefréquences des mouvements qui a normalement un impact important sur le confort de marche dans
les véhicules ferroviaires classiques va de 0,1 Hz à 2 Hz lors des passages en courbe (roulis), de 0,5 Hz à 10 Hz
dans les directions latérale et longitudinale, et de 0,5 Hz à 20 Hz dans le sens vertical.
Pour les véhicules à très grande vitesse (250 km/h et plus) et pour les trains pendulaires, des accélérations
verticales dans la gamme de fréquences de 0,1 Hz à 0,5 Hz peuvent se produire. Ces accélérations verticales à
basse fréquence peuvent induire une cinétose (mal des transports). L'ISO 2631-1:1997, annexe D, donne des
indications sur la méthode de calcul d'une valeur dose cinétose baséesur les accélérations dans cette gamme de
fréquences.
Deux types de mouvements de roulis peuvent se produire:
� des mouvements de roulis à amplitude relativement élevée, à très basse fréquence, qui se produisent lors de
l'entréeoudelasortied'unesectionendévers d'une voie ou d’un système de guidage en courbe;
� des mouvements de balancement répétitifs d'un côté sur l'autre, résultant des interactions du système de
guidage et de la suspension.
Pour les systèmes qui comportent des niveaux importants de dévers du système de guidage et/ou des
mécanismes de suspension pendulaires, il convient de tenir compte de l'angle de roulis (inclinaison latérale) et de
la vitesse de roulis (degré d’inclinaison latérale) dans l'estimation des effets du mouvement sur le confort.
Des angles importants d’inclinaison latérale survenant pendant des virages coordonnés nettement supérieurs à 24°
se rencontrent couramment dans les voyages aériens. Lorsque ces angles d’inclinaison latérale sont obtenus
progressivement et qu’ils sont prolongés, ils ne semblent pas provoquer un inconfort des passagers. Mais une
exposition répétée à des degrés élevésd’inclinaison latérale nécessaires pour rapidement atteindre ces angles et
revenir à la normale peut provoquer le mal des transports. Ces taux de roulis élevés peuvent se produire lors de
l'utilisation de courbes de raccordement (raccordement entre entrée et sortie de courbe). À de très grandes
vitesses, les courbes de raccordement d'une longueur pratique sont une source potentielle d'inconfort des
passagers et de mal des transports.
5 Mesurage
Le système de guidage, les roues, la suspension, la structure de la caisse et les garnissages intérieurs (sièges et
couchettes) contribuent tous aux vibrations subies par les
...