The annoyance due to combined noise and vibration from railway traffic

Vibrations due to railway traffic propagate from the tracks to inside neighbour houses. Residents who are exposed to vibrations are also exposed to railway noise. This combined exposure to noise and vibration leads to annoyance, as well as to some health issues. Few studies have been conducted to investigate this combined exposure in terms of annoyance. The goal of the thesis is to improve the knowledge concerning the perceptual phenomena involved when both railway noise and railway vibration occur at the same time. Experiments are carried out in controlled conditions for that purpose, using acoustic and vibratory recordings obtained in the vicinity of a railway track, inside a dwelling. A first study was conducted in order to test the validity of an experimental procedure allowing to collect annoyance responses in laboratory conditions. For several combinations of noise and vibration at different noise and vibration levels, annoyance responses were collected: 1) partial annoyance due to noise, 2) partial annoyance due to vibration and 3) total annoyance due to combined noise and vibration. Results of this first study led to a common procedure used for the rest of the experiments carried out during this thesis work. Studies about annoyance due to combined railway noise and vibration often use indices which only describe an amount of energy for each single exposure. Results can be contradictory. A second study was conducted in the laboratory in order to evaluate the influence of (noise and vibration) intensity on annoyance and to determine the reason of the contradictory results observed in the literature. The initial hypotheses made in the current work were that those could be due to the different ranges of variation of noise and vibratory levels, or to the different spectral contents of the stimuli used in the studies of interest. In the literature, there is a reported need of further investigations about the influence of parameters not related to vibration level (\textit{e.g.} frequency content, modulation) on railway vibration annoyance. During this thesis, work was done in the aim of a better understanding of the role of vibratory spectral content in specific annoyance due to vibration in the absence of noise. An experiment was conducted using artificial vibration stimuli based on the railway vibration recording spectra. The importance of parameters other than overall noise or vibration levels on variations of the annoyance due to combined railway noise and vibration was investigated during a last study. The stimuli were based on 19 noise and vibration recordings obtained inside a dwelling, after having reduced their duration to 10s and with controlled variations of noise and vibration levels. The results showed that the relative importance of temporal and spectral parameters of the combined exposure to noise and vibration was low as compared to that of energetic parameters.
La co-exposition au bruit et aux vibrations est source de gêne pour les riverains et peut engendrer des troubles de la santé. L’objectif de la thèse est d’apporter des éléments de compréhension au regard des phénomènes perceptifs mis en jeux lors de l’exposition combinée au bruit et aux vibrations ferroviaires. Des expériences sont menées dans ce but, en conditions contrôlées et à l'aide d'enregistrements acoustiques et vibratoires réalisés à proximité d'une voie ferrée, à l'intérieur d'un logement. Une première étude a été réalisée afin de valider un protocole expérimental permettant de recueillir en laboratoire des réponses de gêne. Pour plusieurs combinaisons d'enregistrements de bruit et de vibrations ferroviaires présentés à différents niveaux, la gêne 1) partielle due au bruit, 2) partielle due aux vibrations et 3) totale due à la co-exposition au bruit et aux vibrations étaient recueillies. Les résultats de cette première étude ont été utilisés afin d'adopter un même protocole expérimental tout au long de ces travaux de thèse. Les études traitant de la gêne due aux bruit et vibrations ferroviaires sont majoritairement basées sur des indices ne reflétant que la quantité d’énergie liée à chaque exposition et leurs résultats peuvent être contradictoires. Une seconde étude a été menée en laboratoire dans le but d'évaluer l’influence de l’intensité (sonore, vibratoire) sur la gêne et afin de déterminer l'origine des différences de résultats dans la littérature. Les hypothèses testées étaient que ces différences pourraient être dues aux différentes plages de niveaux sonores et vibratoires étudiées, ou à des différences de contenus fréquentiels au sein des stimuli utilisés dans les différentes expériences. Dans la littérature, un besoin d’autres études en laboratoire est souligné afin de mieux comprendre l’influence des paramètres autres que le niveau global vibratoire (p. ex. contenu spectral, modulation) sur la gêne due aux vibrations ferroviaires. Un travail a été réalisé afin de mieux comprendre le rôle du contenu spectral vibratoire dans la gêne spécifique due aux vibrations, en l'absence de bruit. Une expérience a été conduite en utilisant des stimuli vibratoires artificiels, créés à partir des spectres d'enregistrements de vibrations ferroviaires. L'importance des paramètres autres que les niveaux de bruit et de vibrations globaux sur les variations de la gêne due à la co-exposition aux bruit et vibrations ferroviaires a fait l'objet d'une dernière étude. Les stimuli utilisés étaient obtenus à partir de 19 enregistrements sonores et vibratoires réalisés chez un riverain d'une voie ferrée, en les ramenant à une durée de 10s et en contrôlant les variations de niveau de bruit et de vibrations. Cette étude a montré que l'importance relative des paramètres temporels et fréquentiels de la co-exposition au bruit et aux vibrations était faible au regard de celle des paramètres énergétiques.