ISO 10815:2016
(Main)Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains
ISO 10815:2016 establishes the basic principles for measuring, processing and evaluating vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains. By establishing a standard procedure, comparative data may be obtained on response of the tunnel elements from time to time, provided that the excitation source is the same. Data obtained in different tunnels may also be compared. The measurements considered in ISO 10815:2016 concern the response of the structure and secondary elements mounted in the tunnel. They do not concern the response of persons in the tunnel or in its vicinity, or of passengers on trains running through the tunnel.
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à l'intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
L'ISO 10815 :2016 établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et d'évaluation des vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage des trains. L'établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d'obtenir des données comparatives sur la réponse des différents éléments d'un tunnel, par intervalles, à condition que la source d'excitation soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels. Les mesurages considérés dans le cadre de l'ISO 10815 :2016 concernent la réponse des éléments de structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas la réponse des personnes se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains circulant sous le tunnel.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10815
Second edition
2016-09-15
Mechanical vibration — Measurement
of vibration generated internally in
railway tunnels by the passage of trains
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à
l’intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
Reference number
ISO 10815:2016(E)
©
 ISO 2016
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ISO 10815:2016(E)
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ISO 10815:2016(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3	 Terms	and	definitions . 1
4 Factors affecting vibration . 1
4.1 Tunnel-related factors . 1
4.1.1 General. 1
4.1.2 Tunnel types and conditions . 2
4.1.3 Natural frequencies and damping ratios. 2
4.1.4 Soil . 2
4.2 Source-related factors . 2
5 Quantities to be measured . 2
6 Measurement methods . 3
6.1 Positioning the transducers with respect to passage of trains . 3
6.2 Fastening the transducers . 4
6.3 Signal-to-noise ratio . 4
7 Measuring instruments . 5
8 Measurement for internal sources . 5
8.1 Conditions of the track . 5
8.2 Conditions of the train . 5
9 Types of test . 6
9.1 General . 6
9.2 Full tests . 6
9.3 Limited tests . 6
10 Evaluation of measurements . 7
11 Test report . 7
Annex A (informative) Tunnel vibration resulting from the passage of trains .9
Annex B (informative) Examples of railway tunnels .10
Bibliography .20
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ISO 10815:2016(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 2, Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied
to machines, vehicles and structures.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10815:1996), of which it constitutes a
minor revision with the following changes:
— normative references have been updated;
— subclause numbering has been updated;
— bibliography has been updated.
iv © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10815:2016(E)
Introduction
Railway tunnels are regularly exposed to vibration originating from internal sources (trains and
service carriages. maintenance work, etc.).
In this document, only vibration resulting from the passage of trains is considered.
Vibration is measured in tunnels for different purposes, which are summarized as follows.
When a tunnel is reported to be exposed to vibration which might cause concern regarding its integrity,
suitable measurements (see 9.2) should be taken to assess whether the levels are acceptable.
Measurements of vibration might be carried out in the following cases:
— when the maximum allowable vibration level has been established and a regular check is required
(see 9.3);
— when the dynamic performance of a newly built tunnel has been predicted and performance has to
be checked against design data (see 9.2);
— a special situation may arise when the tunnel has been exposed to abnormal external action (e.g.
due to fires, earthquakes, blasting, pile drivers or demolition of nearby buildings) and the integrity
of the structure has to be checked (see 9.2);
— when any modification to the track and/or internal vibration sources (e.g. load on vehicle axles) has
been made.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10815:2016(E)
Mechanical vibration — Measurement of vibration
generated internally in railway tunnels by the passage of
trains
1 Scope
This document establishes the basic principles for measuring, processing and evaluating vibration
generated internally in railway tunnels by the passage of trains.
By establishing a standard procedure, comparative data may be obtained on response of the tunnel
elements from time to time, provided that the excitation source is the same. Data obtained in different
tunnels may also be compared.
The measurements considered in this document concern the response of the structure and secondary
elements mounted in the tunnel. They do not concern the response of persons in the tunnel or in its
vicinity, or of passengers on trains running through the tunnel.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1683, Acoustics — Preferred reference values for acoustical and vibratory levels
ISO 5348, Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
3	 Terms	and	definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
tunnel
underground structure in which passenger trains, freight trains or service trains travel
3.2
background noise
sum of all the signals except the one under investigation
4 Factors affecting vibration
4.1 Tunnel-related factors
4.1.1 General
The dynamic characteristics of a tunnel depend largely on its geometry, secondary elements, depth of
the tunnel and soil properties.
© ISO 2016 – All rights reserved 1
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ISO 10815:2016(E)
A lined tunnel is usually a system of discrete elements (concrete, ventilation channels, etc.) each coupled
with the soil. They may have different response characteristics and coupling with the surrounding soil
and/or rock.
4.1.2 Tunnel types and conditions
There are many kinds of tunnels, all of which respond to vibration in a different way. Examples are
given in Annex B.
4.1.3 Natural frequencies and damping ratios
For this document, the frequencies of interest are likely to relate to the response of the tunnel elements
and not to a fundamental frequency of the tunnel cavity in the surrounding medium. The natural
frequencies of these elements can be determined as follows:
— measurement of the response of the tunnel elements when they are affected by a large, transient
external influence such as, for instance, pile driving or blasting;
— the use of a shaker as a mono-frequency source together with measurement of the response
amplitude;
— measurement of the response using ambient excitation and spectrum analysis.
Accurate determination of damping is a difficult task, especially for tunnels containing both lightly
damped elements, such as beams, and elements which are in firm contact with the tunnel surfaces and
therefore are highly damped due to wave radiation.
4.1.4 Soil
The soil surrounding the tunnel has an important effect on the stiffness of the tunnel and on the
tunnel response to vibration, and as such is therefore of main concern when making predictions about
response. Its characteristics depend on soil particle size, compaction, saturation, underground water
level and bedding, and upon amplitude, frequency and duration of the excitation.
4.2 Source-related factors
The vibration produced by the passage of trains may be classified according to the signal type, the
duration and the frequency range (see ISO 4866).
The signal depends on the mechanical properties of the train, the track, the wheel-rail contact and on
the loading and speed of the train.
The frequency range to be analysed depends on the spectral distribution of the excitation forces and
the transfer function from the source to the tunnel walls or linings.
The frequency range from 1 Hz to 100 Hz covers the responses of different elements of the tunnel. On
the rail, the frequency range of interest is usually up to 2 kHz, although higher frequencies are often
present.
5 Quantities to be measured
In the frequency range of interest for tunnel vibration, usually a kinematic value such as velocity or
acceleration is measured.
In the lower frequency range, velocity measurement is preferred although in the higher frequency
range, instrumental factors dictate that acceleration be measured.
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ISO 10815:2016(E)
6 Measurement methods
6.1 Positioning the transducers with respect to passage of trains
Ideally, a straight stretch of the tunnel, at least 200 m long, should be available for the readings. The
transducers should be placed away from any visible singular features (major cracks, water seepages,
switch points and crossings), unless the effect of such a feature is to be investigated. To investigate the
tunnel response, the transducers should preferably be oriented in line with the three principal axes of
the tunnel (one vertical, two horizontal; see Figure 1).
Dimensions in metres
Type of test Measurement points
Full (see 9.2) a, b, c, d, e
Limited (see 9.3) b, d, e
Figure 1 — Measurement points at a cross-section, depending on the type of test
In the following assignment of measurement points, it is assumed that the train is running over the left
track (see Figure 1).
For full and limited tests (see 9.2 and 9.3), the transducers should be arranged as follows:
— on the invert at the cross-section vertical centre line (point d of Figure 1), between two sleepers in
the case of tracks laid on ballast, or between two successive fasteners or rail spikes for other types
of track;
— on the vault (point e of Figure 1), directly above point d;
— on the tunnel wall close to the track where the train will run, 1,20 m above the level of the rails
(point b of Figure 1).
In order to investigate the relationship between trains as excitation sources and vibration transmitted
to the tunnel, measurements should be made on the foot of the rail perpendicular to the plane of the
rails (point a of Figure 1).
Position a is prone to local effects and its typicality and stability should be established before its
selection as a control point for a limited test.
Allowance should be made for the slope shaping the foot of the rail (see Figure 2).
If the invert is not accessible, the transducer should be placed at the nearest suitable point and any
element between the transducer and the invert should be indicated.
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ISO 10815:2016(E)
For full tests (see 9.2), readings shall also be taken at other two sections away from the middle section
(typically 20 m) in order to minimize local influences. However, when the signal issuing from two
corresponding points on two sections placed 20 m away from each other are equal, measurements may
 ...
ISO TC 108/SC 2
Date: 2016-09-15
ISO 10815:2016(F)
ISO TC 108/SC 2
Secrétariat: DIN
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites à l'intérieur des
tunnels ferroviaires par le passage des trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated internally in
railway tunnels by the passage of trains
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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	confiée	aux	comités	techniques	de	l'ISO.	Chaque	comité	membre	intéressé	par	une	étude	a	le
droit	de	faire	partie	du	comité	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	(IEC)	en	ce	qui
concerne	la	normalisation	électrotechnique.
Les	procédures	utilisées	pour	élaborer	le	présent	document	et	celles	destinées	à	sa	mise	à	jour	sont
décrites	dans	les	Directives	ISO/IEC,	Partie	1.	Il	convient,	en	particulier	de	prendre	note	des	différents
critères	d'approbation	requis	pour	les	différents	types	de	documents	ISO.	Le	présent	document	a	été
rédigé	conformément	 aux	règles	 de	rédaction	données	dans	les	 Directives	ISO/IEC,	 Partie	2
(voir	www.iso.org/directives).
L'attention	est	appelée	sur	le	fait	que	certains	des	éléments	du	présent	document	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.	Les	détails
concernant	les	références	aux	droits	de	propriété	intellectuelle	ou	autres	droits	analogues	identifiés
lors	de	l'élaboration	du	document	sont	indiqués	dans	l'Introduction	et/ou	dans	la	liste	des	déclarations
de	brevets	reçues	par	l’ISO	(voir	www.iso.org/brevets).
Les	appellations	commerciales	éventuellement	mentionnées	dans	le	présent	document	sont	données
pour	information,	par	souci	de	commodité	à	l'intention	des	utilisateurs	et	ne	sauraient	constituer	un
engagement.
Pour	une	explication	de	la	signification	des	termes	et	expressions	spécifiques	de	l'ISO	liés	à	l'évaluation
de	la	conformité,	ou	pour	toute	information	au	sujet	de	l'adhésion	de	l'ISO	aux	principes	de
l'Organisation	mondiale	du	commerce	(OMC)	concernant	les	obstacles	techniques	au	commerce	(OTC)
voir	le	lien	suivant:	www.iso.org/iso/fr/foreword.html.
Le	comité	chargé	de	l'élaboration	du	présent	document	est	l'ISO/TC	108,	 Vibrations et chocs
mécaniques, et leur surveillance,	sous‐comité	SC	2,	 Mesure et évaluation des vibrations et chocs
mécaniques intéressant les machines, les véhicules et les structures.
Cette	deuxième	édition	annule	et	remplace	la	première	édition	(ISO	10815:1996),	qui	a	fait	l'objet	d'une
révision	technique	avec	les	modifications	suivantes:
—	 les	références	normatives	ont	été	mises	à	jour;
—	 la	numérotation	des	paragraphes	a	été	mise	en	jour;
—	 la	Bibliographie	a	été	mise	à	jour;
—	 le	document	a	fait	l'objet	d'une	révision	éditoriale.
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Introduction
Les	tunnels	ferroviaires	sont	régulièrement	soumis	à	des	vibrations,	dont	les	sources	sont	de	nature
interne	(trains	et	voitures	de	service,	travaux	de	maintenance,	etc.).
Seules	les	vibrations	résultant	du	passage	des	trains	sont	prises	en	considération	dans	la	présente
Norme	internationale.
Les	différentes	raisons	justifiant	le	mesurage	des	vibrations	dans	les	tunnels	sont	présentées	comme
suit.
Lorsqu'on	sait	qu'un	tunnel	est	exposé	à	des	vibrations	susceptibles	de	mettre	en	doute	son	intégrité,	il
convient	d'effectuer	les	mesurages	appropriés	(voir	9.2)	afin	de	vérifier	si	les	niveaux	atteints	sont
acceptables.
Les	mesurages	des	vibrations	peuvent	être	effectués	lorsque
—	 le	niveau	de	vibration	maximal	acceptable	a	été	déterminé	et	qu'une	vérification	régulière	est
requise	(voir	9.3);
—	 les	performances	dynamiques	d'un	tunnel	construit	récemment	ont	été	prévues	et	qu'il	faut	les
vérifier	par	rapport	aux	données	de	conception	(voir	9.2);
—	 le	tunnel	subit	des	phénomènes	externes	à	caractère	exceptionnel	(par	exemple	en	raison
d'incendies,	de	tremblements	de	terre,	d'explosions,	d'engins	de	battage	ou	de	démolition	de
bâtiments	à	proximité)	et	que	l'intégrité	de	la	structure	doit	être	vérifiée	(voir	9.2);
—	 une	modification	quelconque	de	la	voie	et/ou	des	sources	de	vibration	interne	(par	exemple	la
charge	sur	l'essieu	des	véhicules)	a	été	effectuée.
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Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations produites
à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le passage des trains
1 Domaine d'application
La	présente	Norme	internationale	établit	les	principes	fondamentaux	de	mesurage,	de	traitement	et
d'évaluation	des	vibrations	produites	au	niveau	interne	dans	les	tunnels	ferroviaires	par	le	passage	des
trains.
L'établissement	de	modes	opératoires	normalisés	peut	permettre	d'obtenir	des	données	comparatives
sur	la	réponse	des	différents	éléments	d'un	tunnel,	par	intervalles,	à	condition	que	la	source	d'excitation
soit	la	même.	II	est	également	possible	de	comparer	les	données	obtenues	dans	différents	tunnels.
Les	mesurages	considérés	dans	le	cadre	de	la	présente	Norme	internationale	concernent	la	réponse	des
éléments	de	structures	et	des	éléments	secondaires	fixés	dans	le	tunnel.	Ils	ne	concernent	pas	la
réponse	des	personnes	se	trouvant	dans	le	tunnel	ou	à	proximité,	ni	celle	des	passagers	de	trains
circulant	sous	le	tunnel.
2 Références normatives
Les	documents	suivants,	en	tout	ou	partie,	sont	référencés	de	façon	normative	dans	le	présent
document	et	sont	indispensables	à	son	application.	Pour	les	références	datées,	seule	l'édition	citée
s'applique.	Pour	les	références	non	datées,	la	dernière	édition	du	document	de	référence	s'applique	(y
compris	les	éventuels	amendements).
ISO	1683,	Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO	5348,	Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
3 Termes et définitions
Pour	les	besoins	du	présent	document,	les	termes	et	définitions	suivants	s'appliquent.
3.1
tunnel
structure	souterraine	dans	laquelle	circulent	des	trains	de	voyageurs,	des	trains	de	marchandises	ou
des	trains	de	service
3.2
bruit de fond
somme	de	tous	les	signaux	à	l'exception	de	celui	en	cours	de	recherche
4 Facteurs influençant les vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les	caractéristiques	dynamiques	d'un	tunnel	dépendent	en	grande	partie	de	la	géométrie,	des	éléments
secondaires	et	de	la	profondeur	du	tunnel	ainsi	que	des	propriétés	du	sol.
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En	règle	générale,	un	tunnel	maçonné	est	un	système	d'éléments	discrets	(par	exemple	béton,	conduits
de	ventilation,	etc.),	chacun	de	ces	éléments	étant	couplé	au	sol.	Ces	éléments	peuvent	avoir	des
caractéristiques	de	réponse	différentes	et	un	couplage	différent	avec	le	sol	et/ou	la	roche	environnants.
4.1.2 Type et état des tunnels
Il	existe	de	nombreux	types	de	tunnels	répondant	tous	de	manière	différente	aux	vibrations.	Des
exemples	sont	donnés	dans	l'Annexe	B.
4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour	la	présente	Norme	internationale,	il	est	probable	que	les	fréquences	d'intérêt	soient	liées	à	la
réponse	des	éléments	du	tunnel	et	non	à	une	fréquence	fondamentale	de	la	galerie	du	tunnel	dans	le
milieu	ambiant.	Les	fréquences	naturelles	peuvent	être	déterminées	de	la	manière	suivante:
—	 mesurage	de	la	réponse	des	éléments	du	tunnel	lorsqu'ils	subissent	d'importants	phénomènes
externes	à	caractère	exceptionnel	et	transitoires	tels	que,	par	exemple,	engins	de	battage	ou
explosions;
—	 utilisation	d'un	vibreur	comme	source	monofréquentielle	et	mesurage	de	la	réponse	en	amplitude;
—	 mesurage	de	la	réponse	par	l'excitation	ambiante	et	l’analyse	de	spectrale.
La	détermination	exacte	de	l'amortissement	est	une	tâche	difficile,	notamment	pour	les	tunnels
comprenant	à	la	fois	des	éléments	légèrement	amortis,	tels	que	des	poutres,	et	des	éléments	en	contact
étroit	avec	les	surfaces	du	tunnel	et	donc	fortement	amortis	en	raison	du	rayonnement	d'onde.
4.1.4 Sol
Le
sol	environnant	le	tunnel	a	un	effet	important	sur	la	rigidité	du	tunnel	et	sur	la	réponse	du	tunnel	aux
vibrations;	par	conséquent,	le	sol	environnant	constitue	un	élément	majeur	à	prendre	en	compte	lors
des	prévisions	relatives	à	la	réponse.	Ses	caractéristiques	dépendent	de	la	taille	des	particules,	du
tassement,	de	la	saturation,	du	niveau	de	la	nappe	phréatique	et	des	couches	du	sol,	ainsi	que	de
l'amplitude,	de	la	fréquence	et	de	la	durée	de	l'excitation.
4.2 Facteurs liés à la source
Les	vibrations	produites	par	le	passage	des	trains	peuvent	être	classées	selon	le	type	de	signal,	la	durée
et	la	gamme	de	fréquence	(voir	l’ISO	4866).
Le	signal	dépend	des	caractéristiques	mécaniques	du	train,	de	la	voie,	du	contact	roue‐rail,	ainsi	que	de
la	charge	et	de	la	vitesse	du	train.
La	gamme	de	fréquence	à	analyser	dépend	de	la	répartition	spectrale	des	forces	d'excitation	et	de	la
fonction	de	transfert	depuis	la	source	jusqu'aux	parois	ou	aux	revêtements	du	tunnel.
La	gamme	de	fréquence	de	1	Hz	à	100	Hz	couvre	les	réponses	des	différents	éléments	du	tunnel.	Sur	le
rail,	la	gamme	de	fréquence	d'intérêt	s'étend	en	général	jusqu'à	2	kHz,	bien	que	des	fréquences	plus
élevées	soient	souvent	présentes.
5 Grandeurs à mesurer
Dans	la	gamme	de	fréquence	d'intérêt	pour	les	vibrations	du	tunnel,	une	valeur	cinématique,	telle	que	la
vitesse	ou	l'accélération,	est	habituellement	mesurée.
Dans	la	gamme	de	fréquence	inférieure,	le	mesurage	de	la	vitesse	est	préférable,	alors	que,	dans	la
gamme	de	fréquence	supérieure,	des	facteurs	instrumentaux	requièrent	le	mesurage	de	l'accélération.
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6 Méthodes de mesure
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement,	il	convient	qu'un	tronçon	droit	du	tunnel,	d'au	moins	200	m	de	long,	soit	disponible	pour
les	relevés.	Il	convient	de	placer	les	capteurs	loin	de	tout	élément	singulier	visible	(fissures	importantes,
suintements	d'eau,	aiguilles	et	appareils	de	voie),	à	moins	que	l'effet	d'un	tel	élément	ne	soit	étudié).
Pour	déterminer	la	réponse	du	tunnel,	il	convient	d'orienter	de	préférence	les	capteurs	selon	les	trois
axes	principaux	du	tunnel	(un	axe	vertical	et	deux	axes	horizontaux;	voir	Figure	1).
Dimensions	en	mètres
Type d'essai Points de mesurage
Complet	(voir	9.2)	 a,	b,	c,	d,	e
Partiel	(voir	9.3) b,	d,	e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d'essai
Lors	de	l'affectation	des	points	de	mesurage,	il	est	supposé	que	le	train	roule	sur	la	voie	de	gauche	(voir
Figure	1).
Pour	les	essais	complets	et	les	essais	partiels	(voir	9.2	et	9.3),	il	convient	de	disposer	les	capteurs	de	la
manière	suivante:
—	 sur	le	radier,	au	niveau	de	l'axe	vertical	de	la	section	transversale	(point	d	de	la	Figure	1),	entre
deux	traverses	posées	sur	voies	ballastées,	ou	entre	deux	fixations	successives	ou	deux	tirefonds	de
rail	successifs	pour	les	autres	types	de	voies;
—	 sur	la	voûte	(point	e	de	la	Figure	1),	directement	au‐dessus	du	point	d;
—	 sur	la	paroi	du	tunnel	à	proximité	de	la	voie	sur	laquelle	le	train	va	circuler,	à	1,20	m	au‐dessus	du
niveau	des	rails	(point	b	de	la	Figure	1).
Afin	d'établir	la	relation	entre	les	trains	en	tant	que	sources	d'excitation	et	les	vibrations	transmises	au
tunnel,	il	convient	d'effectuer	des	mesurages	sur	la	semelle	du	rail,	perpendiculairement	au	plan	des	 Deleted: effectués
rails	(point	a	de	la	Figure	1).
La	position	a	est	davantage	sujette	aux	effets	locaux	et	il	convient	d'établir	la	représentativité	et	la
stabilité	avant	de	choisir	cette	position	comme	point	de	contrôle	pour	un	essai	partiel.
Il	convient	de	tenir	compte	de	la	pente	liée	à	la	forme	de	la	semelle	du	rail	(voir	Figure	2).
---------------------- Page: 6 ----------------------
Si	le	radier	est	inaccessible,	il	convient	de	placer	le	capteur	à	l'endroit	approprié	le	plus	proche	et
d'indiquer	tout	élément	situé	entre	le	capteur	et	le	radier.
Pour	les	essais	complets	(voir	9.2),	des	relevés	doivent	être	également	effectués	en	deux	autres	sections
éloignées	de	la	section	médiane	(en	général	20	m)	afin	de	réduire	autant	que	possible	les	influences
locales.	Cependant,	lorsque	les	signaux	provenant	de	deux	points	correspondants	sur	deux	sections
situées	à	20	m	l'une	de	l'autre	sont	égaux,	il	est	possible	d'effectuer	les	mesurages	sur	une	seule	section.
Si,	toutefois,	ces	signaux	diffèrent	systématiquement	de	25	%	(2	dB)	ou	plus,	il	convient	de	ne	pas	en
tenir	compte	et	de	choisir	une	troisième	section.
Si	les	valeurs	issues	des	trois	sections	ne	concordent	pas,	il	convient	d'examiner	les	conditions	locales	et
de	choisir	une	autre	section	de	mesurage.
6.2 Fixation des capteurs
Pour	le	montage	des	capteurs,	les	principes	énoncés	dans	l'ISO	5348	doivent	être	suivis	de	façon	à
reproduire	le	mouvement	des	éléments	vibrants,	tout	en	réduisant	autant	que	possible	la	réponse	due
au	système	de	montage.
Par	conséquent,	le	système	de	montage	doit	être	rigide	et	aussi	léger	que	possible.
Lors	de	la	fixation	des	capteurs	à	la	semelle	du	rail,	il	convient	de	fixer	solidement	(de	préférence	par
soudure)	une	plaque	façonnée	en	acier	entre	le	capteur	et	le	rail;	sinon,	il	n'est	pas	possible	de	monter
les	capteurs	perpendiculairement	à	la	semelle	du	rail	(voir	Figure	2).
1
2
Légende
1	 capteur
2	 plaque	façonnée	en	acier
Figure 2 — Point de mesurage au niveau de la semelle du rail
Il	est	important	que	le	système	constitué	des	capteurs,	du	support	de	montage	et	de	la	visserie	ait	une
fréquence	de	résonance	beaucoup	plus	élevée	que	la	fréquence	supérieure	de	la	gamme	d'intérêt	(voir
l'ISO	5348).
Il	est	à	noter	que	les	accéléromètres	peuvent	être	très	sensibles	à	la	réponse	couplée	à	l'air	lors	du
passage	d'un	train.	Il	est	donc	nécessaire	de	les	protéger	contre	les	bruits	aériens.
---------------------- Page: 7 ----------------------
6.3 Rapport signal-bruit
Si	possible,	il	est	recommandé	de	mesurer	le	bruit	de	fond	(voir	3.2),	après	avoir	désactivé	les	sources
de	vibrations	à	mesurer.	Par	exemple,	lorsque	les	vibrations	engendrées	par	le	passage	d'un	train	sont
enregistrées,	il	convient	que	le	signal	présent	en	l'absence	du	train	soit	enregistré	et	traité	de	la	même
manière.	Les	résultats	des	deux	mesurages	sont	comparés;	leur	rapport	constitue	le	rapport	signal‐bruit
(S/N).
Lorsque	le	niveau	du	signal	est	supérieur	à	plus	de	trois	fois	le	niveau	du	bruit	(S/N	>	10	dB),	les
résultats	peuvent	être	acceptés	sans	correction.	Lorsque	le	niveau	du	signal	est	supérieur	de	deux	à
trois	fois	le	niveau	du	bruit	(6	dB	≤	S/N	≤	10	dB),	il	convient	de	corriger	les	résultats	et	de	mentionner
la	méthode	de	correction	dans	le	rapport	d’essai.	 Deleted: cela
Deleted: d'essai
Lorsque	le	niveau	du	signal	est	inférieur	au	double	du	niveau	de	bruit	(S/N	<	6	dB),	les	résultats	ne	sont
pas	fiables	et	ont	seulement	une	valeur	indicative.
7 Instruments de mesure
Le	choix	des	capteurs	est	important	pour	une	évaluation	correcte	du	mouvement	vibratoire	(voir
l'ISO	4866).	Il	convient	que	les	capteurs	soient	choisis	en	fonction	de	la	grandeur	à	mesurer,	en	tenant
compte	de	ses	gammes	de	fréquence	(voir	4.2)	et	d'amplitude,	ainsi	que	de	l'environnement	dans	lequel
il	convient	que	ces	capteurs	soient	utilisés.
La	fréquence	de	résonance	et	la	réponse	en	phase	des	capteurs,	ainsi	que	fonction	de	transfert	complexe
des	intégrateurs	pouvant	conduire	à	des	résultats	différents	pour	la	même	caractéristique	mécanique
constituent	des	paramètres	particulièrement	importants.
Un	accéléromètre	est	utilisé	dans	la	plupart	des	mesurages	effectués	sur	un	rail;	sur	les	autres	points,	il
est	recommandé	d'utiliser	des	géophones	avec	une	fréquence	propre	inférieure	à	la	fréquence	minimale
étudiée.
Il	convient	que	la	chaîne	de	mesurage	soit	étalonnée	avant	et	après	la	séquence	de	mesurages	et	que	les
composants	de	la	chaîne	de	mesurage	soient	é
 ...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10815
Deuxième édition
2016-09-15
Vibrations mécaniques — Mesurage
des vibrations produites à l’intérieur
des tunnels ferroviaires par le passage
des trains
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated
internally in railway tunnels by the passage of trains
Numéro de référence
ISO 10815:2016(F)
©
 ISO 2016
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ISO 10815:2016(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10815:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3	 Termes	et	définitions . 1
4	 Facteurs	influençant	les	vibrations . 2
4.1 Facteurs liés aux tunnels . 2
4.1.1 Généralités . 2
4.1.2 Type et état des tunnels . 2
4.1.3 Fréquences propres et amortissement . 2
4.1.4 Sol . 2
4.2 Facteurs liés à la source . 2
5 Grandeurs à mesurer . 3
6 Méthodes de mesure . 3
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains . 3
6.2 Fixation des capteurs. 4
6.3 Rapport signal-bruit . 5
7 Instruments de mesure . 5
8 Mesurage pour les sources internes . 6
8.1 État de la voie . 6
8.2 État des trains . 6
9 Types d’essais . 6
9.1 Généralités . 6
9.2 Essais complets. 6
9.3 Essais partiels . 7
10 Évaluation des mesurages . 7
11 Rapport d’essai . 8
Annexe A (informative) Vibration du tunnel résultant du passage des trains.9
Annexe B (informative) Exemples de tunnels ferroviaires .10
Bibliographie .20
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 10815:2016(F)
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 confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité 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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant
les machines, les véhicules et les structures.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10815:1996), dont elle constitue
une révision mineure avec les modifications suivantes:
— les références normatives ont été mises à jour;
— la numérotation des paragraphes a été mise en jour;
— la Bibliographie a été mise à jour.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10815:2016(F)
Introduction
Les tunnels ferroviaires sont régulièrement soumis à des vibrations, dont les sources sont de nature
interne (trains et voitures de service, travaux de maintenance, etc.).
Seules les vibrations résultant du passage des trains sont prises en considération dans le présent
document.
Les différentes raisons justifiant le mesurage des vibrations dans les tunnels sont présentées comme suit.
Lorsqu’on sait qu’un tunnel est exposé à des vibrations susceptibles de mettre en doute son intégrité,
il convient d’effectuer les mesurages appropriés (voir 9.2) afin de vérifier si les niveaux atteints sont
acceptables.
Les mesurages des vibrations peuvent être effectués lorsque
— le niveau de vibration maximal acceptable a été déterminé et qu’une vérification régulière est
requise (voir 9.3);
— les performances dynamiques d’un tunnel construit récemment ont été prévues et qu’il faut les
vérifier par rapport aux données de conception (voir 9.2);
— le tunnel subit des phénomènes externes à caractère exceptionnel (par exemple en raison d’incendies,
de tremblements de terre, d’explosions, d’engins de battage ou de démolition de bâtiments à
proximité) et que l’intégrité de la structure doit être vérifiée (voir 9.2);
— une modification quelconque de la voie et/ou des sources de vibration interne (par exemple la
charge sur l’essieu des véhicules) a été effectuée.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 10815:2016(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations
produites à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le
passage des trains
1 Domaine d’application
Le présent document établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et d’évaluation des
vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage des trains.
L’établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d’obtenir des données comparatives
sur la réponse des différents éléments d’un tunnel, par intervalles, à condition que la source d’excitation
soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels.
Les mesurages considérés dans le cadre du présent document concernent la réponse des éléments de
structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas la réponse des personnes
se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains circulant sous le tunnel.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 1683, Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
3	 Termes	et	définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
tunnel
structure souterraine dans laquelle circulent des trains de voyageurs, des trains de marchandises ou
des trains de service
3.2
bruit de fond
somme de tous les signaux à l’exception de celui en cours de recherche
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 10815:2016(F)
4	 Facteurs	influençant	les	vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les caractéristiques dynamiques d’un tunnel dépendent en grande partie de la géométrie, des éléments
secondaires et de la profondeur du tunnel ainsi que des propriétés du sol.
En règle générale, un tunnel maçonné est un système d’éléments discrets (béton, conduits de ventilation,
etc.), chacun de ces éléments étant couplé au sol. Ces éléments peuvent avoir des caractéristiques de
réponse différentes et un couplage différent avec le sol et/ou la roche environnants.
4.1.2 Type et état des tunnels
Il existe de nombreux types de tunnels répondant tous de manière différente aux vibrations. Des
exemples sont donnés dans l’Annexe B.
4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour le présent document, il est probable que les fréquences d’intérêt soient liées à la réponse des
éléments du tunnel et non à une fréquence fondamentale de la galerie du tunnel dans le milieu ambiant.
Les fréquences naturelles peuvent être déterminées de la manière suivante:
— mesurage de la réponse des éléments du tunnel lorsqu’ils subissent d’importants phénomènes
externes à caractère exceptionnel et transitoires tels que, par exemple, engins de battage ou
explosions;
— utilisation d’un vibreur comme source monofréquentielle et mesurage de la réponse en amplitude;
— mesurage de la réponse par l’excitation ambiante et l’analyse de spectrale.
La détermination exacte de l’amortissement est une tâche difficile, notamment pour les tunnels
comprenant à la fois des éléments légèrement amortis, tels que des poutres, et des éléments en contact
étroit avec les surfaces du tunnel et donc fortement amortis en raison du rayonnement d’onde.
4.1.4 Sol
Le sol environnant le tunnel a un effet important sur la rigidité du tunnel et sur la réponse du tunnel
aux vibrations; par conséquent, le sol environnant constitue un élément majeur à prendre en compte
lors des prévisions relatives à la réponse. Ses caractéristiques dépendent de la taille des particules,
du tassement, de la saturation, du niveau de la nappe phréatique et des couches du sol, ainsi que de
l’amplitude, de la fréquence et de la durée de l’excitation.
4.2 Facteurs liés à la source
Les vibrations produites par le passage des trains peuvent être classées selon le type de signal, la durée
et la gamme de fréquence (voir l’ISO 4866).
Le signal dépend des caractéristiques mécaniques du train, de la voie, du contact roue-rail, ainsi que de
la charge et de la vitesse du train.
La gamme de fréquence à analyser dépend de la répartition spectrale des forces d’excitation et de la
fonction de transfert depuis la source jusqu’aux parois ou aux revêtements du tunnel.
La gamme de fréquence de 1 Hz à 100 Hz couvre les réponses des différents éléments du tunnel. Sur
le rail, la gamme de fréquence d’intérêt s’étend en général jusqu’à 2 kHz, bien que des fréquences plus
élevées soient souvent présentes.
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10815:2016(F)
5 Grandeurs à mesurer
Dans la gamme de fréquence d’intérêt pour les vibrations du tunnel, une valeur cinématique, telle que la
vitesse ou l’accélération, est habituellement mesurée.
Dans la gamme de fréquence inférieure, le mesurage de la vitesse est préférable, alors que, dans la
gamme de fréquence supérieure, des facteurs instrumentaux requièrent le mesurage de l’accélération.
6 Méthodes de mesure
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement, il convient qu’un tronçon droit du tunnel, d’au moins 200 m de long, soit disponible pour les
relevés. Il convient de placer les capteurs loin de tout élément singulier visible (fissures importantes,
suintements d’eau, aiguilles et appareils de voie), à moins que l’effet d’un tel élément ne soit étudié).
Pour déterminer la réponse du tunnel, il convient d’orienter de préférence les capteurs selon les trois
axes principaux du tunnel (un axe vertical et deux axes horizontaux; voir Figure 1).
Dimensions en mètres
Type d’essai Points de mesurage
Complet (voir 9.2) a, b, c, d, e
Partiel (voir 9.3) b, d, e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d’essai
Lors de l’affectation des points de mesurage, il est supposé que le train roule sur la voie de gauche (voir
Figure 1).
Pour les essais complets et les essais partiels (voir 9.2 et 9.3), il convient de disposer les capteurs de la
manière suivante:
— sur le radier, au niveau de l’axe vertical de la section transversale (point d de la Figure 1), entre deux
traverses posées sur voies ballastées, ou entre deux fixations successives ou deux tirefonds de rail
successifs pour les autres types de voies;
— sur la voûte (point e de la Figure 1), directement au-dessus du point d;
— sur la paroi du tunnel à proximité de la voie sur laquelle le train va circuler, à 1,20 m au-dessus du
niveau des rails (point b de la Figure 1).
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ISO 10815:2016(F)
Afin d’établir la relation entre les trains en tant que sources d’excitation et les vibrations transmises
au tunnel, il convient d’effectuer des mesurages sur la semelle du rail, perpendiculairement au plan des
rails (point a de la Figure 1).
La position a est davantage sujette aux effets locaux et il convient d’établir la représentativité et la
stabilité avant de choisir cette position comme point de contrôle pour un essai partiel.
Il convient de tenir compte de la pente liée à la forme de la semelle du rail (voir Figure 2).
Si le radier est inaccessible, il convient de placer le capteur à l’endroit approprié le plus proche et
d’indiquer tout élément situé entre le capteur et le radier.
Pour les essais complets (voir 9.2), des relevés doivent être également effectués en deux autres sections
éloignées de la section médiane (en général 20 m) afin de réduire autant que possible les influences
locales. Cependant, lorsque les signaux provenant de deux points correspondants sur deux sections
situées à 20 m l’une de l’autre sont égaux, il est possible d’effectuer les mesurages sur une seule section.
Si, toutefois, ces signaux diffèrent systématiquement de 25 % (2 dB) ou plus, il convient de ne pas en
tenir compte et de choisir une troisième section.
Si les valeurs issues des trois sections ne concordent pas, il convient d’examiner les conditions locales et
de choisir une a
 ...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 10815
ISO/TC 108/SC 2
Vibrations mécaniques — Mesurage
Secrétariat: DIN
des vibrations produites à l’intérieur
Début de vote:
2016-06-15 des tunnels ferroviaires par le passage
des trains
Vote clos le:
2016-08-10
Mechanical vibration — Measurement of vibration generated
internally in railway tunnels by the passage of trains
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 10815:2016(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2016
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 10815:2016(F)
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3	 Termes	et	définitions . 1
4	 Facteurs	influençant	les	vibrations . 1
4.1 Facteurs liés aux tunnels . 1
4.1.1 Généralités . 1
4.1.2 Type et état des tunnels . 2
4.1.3 Fréquences propres et amortissement . 2
4.1.4 Sol . 2
4.2 Facteurs liés à la source . 2
5 Grandeurs à mesurer . 2
6 Méthodes de mesure . 3
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains . 3
6.2 Fixation des capteurs. 4
6.3 Rapport signal-bruit . 4
7 Instruments de mesure . 5
8 Mesurage pour les sources internes . 5
8.1 État de la voie . 5
8.2 État des trains . 5
9 Types d’essais . 6
9.1 Généralités . 6
9.2 Essais complets. 6
9.3 Essais partiels . 6
10 Évaluation des mesurages . 7
11 Rapport d’essai . 7
Annexe A (informative) Vibration du tunnel résultant du passage des trains.9
Annexe B (informative) Exemples de tunnels ferroviaires .10
Bibliographie .20
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
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 confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité 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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien
suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant
les machines, les véhicules et les structures.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10815:1996), qui a fait l’objet d’une
révision technique avec les modifications suivantes:
— les références normatives ont été mises à jour;
— la numérotation des paragraphes a été mise en jour;
— la Bibliographie a été mise à jour;
— le document a fait l’objet d’une révision éditoriale.
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Introduction
Les tunnels ferroviaires sont régulièrement soumis à des vibrations, dont les sources sont de nature
interne (trains et voitures de service, travaux de maintenance, etc.).
Seules les vibrations résultant du passage des trains sont prises en considération dans la présente
Norme internationale.
Les différentes raisons justifiant le mesurage des vibrations dans les tunnels sont présentées comme suit.
Lorsqu’on sait qu’un tunnel est exposé à des vibrations susceptibles de mettre en doute son intégrité,
il convient d’effectuer les mesurages appropriés (voir 9.2) afin de vérifier si les niveaux atteints sont
acceptables.
Les mesurages des vibrations peuvent être effectués lorsque
— le niveau de vibration maximal acceptable a été déterminé et qu’une vérification régulière est
requise (voir 9.3);
— les performances dynamiques d’un tunnel construit récemment ont été prévues et qu’il faut les
vérifier par rapport aux données de conception (voir 9.2);
— le tunnel subit des phénomènes externes à caractère exceptionnel (par exemple en raison d’incendies,
de tremblements de terre, d’explosions, d’engins de battage ou de démolition de bâtiments à
proximité) et que l’intégrité de la structure doit être vérifiée (voir 9.2);
— une modification quelconque de la voie et/ou des sources de vibration interne (par exemple la
charge sur l’essieu des véhicules) a été effectuée.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 10815:2016(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage des vibrations
produites à l’intérieur des tunnels ferroviaires par le
passage des trains
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale établit les principes fondamentaux de mesurage, de traitement et
d’évaluation des vibrations produites au niveau interne dans les tunnels ferroviaires par le passage
des trains.
L’établissement de modes opératoires normalisés peut permettre d’obtenir des données comparatives
sur la réponse des différents éléments d’un tunnel, par intervalles, à condition que la source d’excitation
soit la même. II est également possible de comparer les données obtenues dans différents tunnels.
Les mesurages considérés dans le cadre de la présente Norme internationale concernent la réponse
des éléments de structures et des éléments secondaires fixés dans le tunnel. Ils ne concernent pas
la réponse des personnes se trouvant dans le tunnel ou à proximité, ni celle des passagers de trains
circulant sous le tunnel.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 1683, Acoustique — Valeurs de référence recommandées pour les niveaux acoustiques et vibratoires
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
3	 Termes	et	définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
tunnel
structure souterraine dans laquelle circulent des trains de voyageurs, des trains de marchandises ou
des trains de service
3.2
bruit de fond
somme de tous les signaux à l’exception de celui en cours de recherche
4	 Facteurs	influençant	les	vibrations
4.1 Facteurs liés aux tunnels
4.1.1 Généralités
Les caractéristiques dynamiques d’un tunnel dépendent en grande partie de la géométrie, des éléments
secondaires et de la profondeur du tunnel ainsi que des propriétés du sol.
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
En règle générale, un tunnel maçonné est un système d’éléments discrets (par exemple béton, conduits
de ventilation, etc.), chacun de ces éléments étant couplé au sol. Ces éléments peuvent avoir des
caractéristiques de réponse différentes et un couplage différent avec le sol et/ou la roche environnants.
4.1.2 Type et état des tunnels
Il existe de nombreux types de tunnels répondant tous de manière différente aux vibrations. Des
exemples sont donnés dans l’Annexe B.
4.1.3 Fréquences propres et amortissement
Pour la présente Norme internationale, il est probable que les fréquences d’intérêt soient liées à la
réponse des éléments du tunnel et non à une fréquence fondamentale de la galerie du tunnel dans le
milieu ambiant. Les fréquences naturelles peuvent être déterminées de la manière suivante:
— mesurage de la réponse des éléments du tunnel lorsqu’ils subissent d’importants phénomènes
externes à caractère exceptionnel et transitoires tels que, par exemple, engins de battage ou
explosions;
— utilisation d’un vibreur comme source monofréquentielle et mesurage de la réponse en amplitude;
— mesurage de la réponse par l’excitation ambiante et l’analyse de spectrale.
La détermination exacte de l’amortissement est une tâche difficile, notamment pour les tunnels
comprenant à la fois des éléments légèrement amortis, tels que des poutres, et des éléments en contact
étroit avec les surfaces du tunnel et donc fortement amortis en raison du rayonnement d’onde.
4.1.4 Sol
Le sol environnant le tunnel a un effet important sur la rigidité du tunnel et sur la réponse du tunnel
aux vibrations; par conséquent, le sol environnant constitue un élément majeur à prendre en compte
lors des prévisions relatives à la réponse. Ses caractéristiques dépendent de la taille des particules,
du tassement, de la saturation, du niveau de la nappe phréatique et des couches du sol, ainsi que de
l’amplitude, de la fréquence et de la durée de l’excitation.
4.2 Facteurs liés à la source
Les vibrations produites par le passage des trains peuvent être classées selon le type de signal, la durée
et la gamme de fréquence (voir l’ISO 4866).
Le signal dépend des caractéristiques mécaniques du train, de la voie, du contact roue-rail, ainsi que de
la charge et de la vitesse du train.
La gamme de fréquence à analyser dépend de la répartition spectrale des forces d’excitation et de la
fonction de transfert depuis la source jusqu’aux parois ou aux revêtements du tunnel.
La gamme de fréquence de 1 Hz à 100 Hz couvre les réponses des différents éléments du tunnel. Sur
le rail, la gamme de fréquence d’intérêt s’étend en général jusqu’à 2 kHz, bien que des fréquences plus
élevées soient souvent présentes.
5 Grandeurs à mesurer
Dans la gamme de fréquence d’intérêt pour les vibrations du tunnel, une valeur cinématique, telle que la
vitesse ou l’accélération, est habituellement mesurée.
Dans la gamme de fréquence inférieure, le mesurage de la vitesse est préférable, alors que, dans la
gamme de fréquence supérieure, des facteurs instrumentaux requièrent le mesurage de l’accélération.
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6 Méthodes de mesure
6.1 Positionnement des capteurs en fonction du passage des trains
Idéalement, il convient qu’un tronçon droit du tunnel, d’au moins 200 m de long, soit disponible pour les
relevés. Il convient de placer les capteurs loin de tout élément singulier visible (fissures importantes,
suintements d’eau, aiguilles et appareils de voie), à moins que l’effet d’un tel élément ne soit étudié).
Pour déterminer la réponse du tunnel, il convient d’orienter de préférence les capteurs selon les trois
axes principaux du tunnel (un axe vertical et deux axes horizontaux; voir Figure 1).
Dimensions en mètres
Type d’essai Points de mesurage
Complet (voir 9.2) a, b, c, d, e
Partiel (voir 9.3) b, d, e
Figure 1 — Points de mesurage à un croisement, en fonction du type d’essai
Lors de l’affectation des points de mesurage, il est supposé que le train roule sur la voie de gauche (voir
Figure 1).
Pour les essais complets et les essais partiels (voir 9.2 et 9.3), il convient de disposer les capteurs de la
manière suivante:
— sur le radier, au niveau de l’axe vertical de la section transversale (point d de la Figure 1), entre deux
traverses posées sur voies ballastées, ou entre deux fixations successives ou deux tirefonds de rail
successifs pour les autres types de voies;
— sur la voûte (point e de la Figure 1), directement au-dessus du point d;
— sur la paroi du tunnel à proximité de la voie sur laquelle le train va circuler, à 1,20 m au-dessus du
niveau des rails (point b de la Figure 1).
Afin d’établir la relation entre les trains en tant que sources d’excitation et les vibrations transmises au
tunnel, il convient d’effectuer des mesurages effectués sur la semelle du rail, perpendiculairement au
plan des rails (point a de la Figure 1).
La position a est davantage sujette aux effets locaux et il convient d’établir la représentativité et la
stabilité avant de choisir cette position comme point de contrôle pour un essai partiel.
Il convient de tenir compte de la pente liée à la forme de la semelle du rail (voir Figure 2).
Si le radier est inaccessible, il convient de placer le capteur à l’endroit approprié le plus proche et
d’indiquer tout élément situé entre le capteur et le radier.
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ISO/FDIS 10815:2016(F)
Pour les essais complets (voir 9.2), des relevés doivent être également effectués en deux autres sections
éloignées de la section médiane (en général 20 m) afin de réduire autant que possible les influences
locales. Cependant, lorsque les signaux provenant de deux points correspondants sur deux sections
situées à 20 m l’une de l’autre sont égaux, il est possible d’effectuer les mesurages sur une seule section.
Si, toutefoi
 ...








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