«Je suis né à Capolago et j’ai grandi avec le bruit du chemin de fer», témoigne Alberto Valli, ancien conseiller communal. C’est le revers de la décision stratégique suisse de favoriser le transport de marchandises sur les rails, inscrite en 1994 dans la Constitution avec l’initiative des Alpes. Ce choix provoque des nuisances sonores ferroviaires. «Nous devions garder les fenêtres fermées en permanence, même l’été lorsqu’il faisait chaud. Et la nuit, c’était pire qu’en journée.»
Un phénomène pas anodin . «Une exposition prolongée au bruit nuit à la santé et, par conséquent, engendre des coûts pour la collectivité», précise Fabio Fineschi, collaborateur scientifique à l'Office fédéral de l’environnement (OFEV).
Depuis 2000, de nombreuses mesures ont été mises en place afin de réduire l’exposition au bruit: «La législation prévoit de protéger deux tiers des personnes exposées au bruit ferroviaire. Selon les estimations de cette année, ce but est atteint, mais il reste encore 33 000 personnes exposées à un bruit dépassant les limites admises», détaille l’expert.
Réduire le bruit à la source
La Suisse est pionnière au niveau européen dans la lutte contre le bruit ferroviaire. Dès le début des années 2000, elle a été le premier pays à tester les semelles de frein de type K et, sur la base de ces essais, elle a engagé, dans les années suivantes, la conversion progressive du matériel roulant suisse. Les vieux freins, bruyants appelés freins à sabots en fonte grise dont étaient équipés les trains sont remplacés par ceux appelés semelle K en matériaux composites.. En 2020, elle a été le premier pays à interdire définitivement l’utilisation des freins à sabots en fonte grise sur les wagons de marchandises, ce qui a également contraint les wagons étrangers circulant en Suisse à remplacer leurs sabots de frein (voir encadré).
En outre, une réduction supplémentaire du bruit ferroviaire est possible grâce à l’introduction de la technologie des freins à disques. La Suisse se situe à l’avant-garde de l’application de cette nouvelle technologie pour les wagons de marchandise, notamment à travers des projets de recherche visant à en démontrer la faisabilité technique, l’efficacité acoustique et l’aptitude à l’exploitation.
Cette démarche est conforme à l’objectif principal de la Loi fédérale sur la réduction du bruit émis par les chemins de fer LBCF entrée en vigueure en 2000. En effet, l’objectif est que le moins de bruit possible découle des freins, afin d’éviter le plus possible des mesures de protections telles que les murs antibruit, par exemple.
Entre 1990 et 2020, les CFF ont adopté des mesures majeures. «Un premier volet d’interventions a concerné la réduction des émissions acoustiques au niveau de l'interface de contact entre la roue et le rail», indique Gabriele Pasteris, chef de projets environnementaux aux CFF, précisant que des améliorations ont été apportées au niveau du développement technologique et des matériaux, notamment en ce qui concerne la conversion de freins en fonte avec des semelles K.
Parmi les mesures toujours en cours et celles à venir, Gabriele Pasteris cite l'assainissement de ponts métalliques «qui génèrent beaucoup de bruit». D'autres stratégies sont étudiées, signale-t-il, comme la pose de couches d’atténuation en matériau synthétique entre les rails et les traverses . «Des expériences sont conduites pour trouver les matériaux les plus efficaces pour absorber le bruit. Des systèmes de lubrification des roues et des virages sont également testés.»
La Confédération a par ailleurs mis à disposition 30 millions de francs de subventions destinées aux constructeurs et détenteurs de matériel roulant ayant leur siège en Suisse, pour la fabrication de wagons de marchandises silencieux.
Pare-bruit et fenêtres à isolation phonique
Il est aussi possible d’agir entre la source et les points récepteurs, là où vivent et travaillent des personnes, poursuit l’ingénieur environnemental . C’est le deuxième volet d’intervention. «Nous avons installé plus de 300 kilomètres de parois antibruit – des infrastructures acoustiques d’une hauteur d’environ deux mètres, faites de matériaux phono-absorbants tels que le lavabéton – qui bloquent et absorbent les ondes sonores le long du réseau ferroviaire national.» Enfin, le troisième volet s’applique aux bâtiments de plusieurs étages où des fenêtres à isolation phonique ont été posées.
À Capolago, une commune lacustre tessinoise, un travail important a été mené dès 2005 pour lutter contre le bruit dû au transport international de marchandises. «Le matériel roulant est souvent vieux, très bruyant et circule surtout la nuit, alors que la voie ferrée traverse la vieille ville qui est densément peuplée, explique Roberto Tettamanti, collaborateur scientifique à l’Office tessinois pour la prévention du bruit. De nombreux résidents se plaignaient de ne plus dormir.»
Un vif débat entre autorités et population
«Le bruit était assourdissant, alors nous nous sommes adressés aux CFF pour trouver une solution», raconte Alberto Valli. Le canton a proposé un projet d'assainissement phonique incluant des matériaux choisis en tenant compte du paysage lacustre. Initialement, celui-ci prévoyait une barrière antibruit en ciment totalement opaque le long de la ligne ferroviaire et, pour les bâtiments les plus exposés, des fenêtres à double ou triple vitrage, signale Roberto Tettamanti. «Le pare-bruit a suscité de vives réactions, provoquant un débat animé entre les autorités cantonales et communales, et les habitants. Des résidents craignaient que ces protections créent une sensation de fermeture et compromettent la vue sur le lac.»
Finalement, à la suite de nombreux échanges, il a été décidé que la partie supérieure de la paroi serait transparente, de façon à garantir la vue sur ce panorama, tandis que la partie inférieure serait constituée de matériau insonorisant. «Il a fallu du temps pour s’accorder sur la hauteur du pare-bruit et sur la proportion de la partie transparente, mais à la fin, le projet a garanti à la fois une bonne efficacité acoustique et l'acceptation esthétique par les riverains.» Un avis partagé par Alberto Valli. «Visuellement, c’est très bien. En revanche, la partie du mur qui va vers Mendrisio est opaque: ce n’est pas joli, mais mettre des panneaux transparents coûterait une fortune. Sur le plan sonore, la situation est aujourd’hui optimale. Il faut dire qu’en plus, les trains de passagers sont beaucoup plus silencieux; seuls les vieux trains de marchandises sont encore bruyants.»
Pour réduire la nuisance sonore ferroviaire, de nombreuses recherches se font au niveau national et international, avec la participation des CFF. En Suisse, le Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (EMPA) a développé des outils de calcul très sophistiqués pour la détermination des émissions de bruit ferroviaire (sonRAIL). Par ailleurs, le consortium composé de l’OFEV, de l’OFT, des CFF, d’EMPA et d’AllianzFahrweg a mis en place un laboratoire de mesure permanent, le Fahrbahnlabor, qui vise à devenir la plateforme de référence pour le développement et la validation de nouvelles mesures contre le bruit et les vibrations dans le domaine ferroviaire.
Les décibels sont définis par le logarithme du rapport entre la pression acoustique mesurée et une pression acoustique de référence. L’oreille humaine arrive en effet à détecter une très grande fourchette de variations de pressions acoustiques. Une augmentation de 1 dB correspond ainsi à un facteur 1.12 sur la pression acoustique, tandis qu’une augmentation de 120 dB (seuil de douleur) correspond à un facteur 1 million.
Les semelles K pour freiner le bruit
En 2020, les freins à sabots en fonte grise des wagons de marchandises ont été interdits car ils étaient trop bruyants. Ils ont été remplacés par des semelles synthétiques de type K plus silencieuses, faites de matériaux composites, sans amiante, et testées pour la première fois en Suisse au début des années 2000. Autrefois, les semelles de freins en fonte grise étaient très utilisées, explique Gabriele Pasteris, ingénieur aux CFF. «La fonte est un matériau qui existe depuis des centaines d'années, massivement employé dans la construction et pour les ponts car elle est très résistante à l'usure et à la sollicitation.»
Pour arrêter un wagon qui pèse des dizaines de tonnes, un frein doit être très résistant. Identifier des alternatives aux performances de la fonte a pris du temps, mais le développement des matériaux synthétiques a permis de trouver une solution efficace tant pour le freinage que pour la réduction du bruit, fait valoir l’expert. Par rapport à l’ancien, le nouveau frein peut réduire l’émission de bruit de l’ordre de 5 à 10 décibels. «Il s’agit d’un bénéfice énorme: 3 décibels (dB) représentent déjà la moitié du bruit précédent. Grâce à ces nouveaux freins et aux autres mesures adoptées, la nuisance sonore a été réduite malgré l'augmentation du trafic ferroviaire.» À l’avenir, les freins à disque pourraient constituer une amélioration qui permettrait de réduire encore davantage les émissions sonores.