Avis de sécurité ferroviaire 617-04/19

Prévention de mouvements incontrôlés des trains immobilisés d’urgence dans des déclivités de moins de 1,8 %

Place du Centre
200, promenade du Portage, 4e étage
Gatineau QC   K1A 1K8


Le 11 avril 2019

617-04-19
R19C0015

Madame Brigitte Diogo
Directrice générale, Sécurité ferroviaire
Transports Canada
Immeuble Entreprise, 14e étage
427, avenue Laurier
Ottawa (Ontario) K1A 0N5

Objet:

Avis de sécurité ferroviaire – 04/19
Prévention de mouvements incontrôlés des trains immobilisés d’urgence dans des déclivités de moins de 1,8 %

Madame,

Le 4 février 2019, vers 21 h 48, heure normale des Rocheuses, le train-bloc chargé de céréales 301-349 du Chemin de fer Canadien Pacifique (CP) circulait vers l'ouest à destination de Vancouver, en Colombie-Britannique (C.-B.), lorsque l'équipe a serré d'urgence les freins. Le train s'est immobilisé à Partridge (C.-B.) (point milliaire 128,7), sur la subdivision Laggan. La déclivité à cet endroit était d'environ 2,2 %. Une fois le train immobilisé, l'équipe a tenu comme il se doit, une séance d'information sur les travaux avec un superviseur. On a décidé de serrer les robinets de retenue en position haute pression sur 75 % des wagons du train (84 wagons). Aucun frein à main n'a été serré. Au bout d'une période prolongée d'environ 2 heures et 45 minutes, une équipe de relève est arrivée à Partridge pour remplacer l'équipe de train dont le temps maximal de service était atteint. Environ 10 minutes plus tard, le train a commencé à bouger de façon incontrôlée. L'équipe de relève n'avait pas encore rétabli la pression des freins à air perdue au freinage d'urgence. Les membres de l'équipe s'employaient à immobiliser le train pour faciliter le desserrage et la réalimentation sécuritaires du circuit de freins à air. Le train a graduellement accéléré jusqu'à une vitesse excédant le maximum permis, puis a déraillé. En tout, 99 wagons et 2 locomotives ont déraillé entre l'Upper Spiral Tunnel et le Lower Spiral Tunnel, près de Field (C.-B.). Le mécanicien de locomotive, le chef de train et le stagiaire composant l'équipe de train ont été mortellement blessés. Au moment de l'événement, la température était de −28 °C (no d'événement R19C0015 du BST).

Après l'événement, le 8 février 2019, Transports Canada (TC) a émis l'arrêté MO 19-03 (annexe A) selon lequel tous les trains arrêtés d'urgence dans une déclivité de 1,8 % ou plus (c.‑à-d. une déclivité montagneuse) doivent serrer immédiatement un nombre suffisant de freins à main avant de réalimenter le circuit de freins à air.

L'air pressurisé des trains fuit à différents degrés. Cela est provoqué par plusieurs facteurs : température ambiante, état et âge de l'équipement de freins à air de chaque wagon, méthodes d'entretien, durée de serrage des freins à air. 

Dans la plupart des contextes d'exploitation, les fuites sont prévues et ne compromettent pas de prime abord la sécurité. Elles peuvent toutefois réduire la marge de sécurité si l'on se fie au circuit de frein d'un train durant une période prolongéeNote de bas de page 1. Une baisse critique de pression au cylindre de frein causée par des fuites pourrait entraîner un mouvement incontrôlé.

Dans le cadre de l'enquête en cours du BST, des calculs préliminaires pour un circuit de freins alimenté à bloc (annexe B) indiquent que :

  • si l'on immobilise d'urgence un train de configuration similaire à celui à l'étude (c.‑à‑d. un train-bloc de céréales chargé) dans une déclivité de 1,75 %, il faudrait au moins 50 % de la pression de cylindre de frein attendue pour empêcher tout mouvement du train;
  • dans une déclivité de 1 %, il faudrait au moins 30 % de la pression de cylindre de frein attendue pour qu'un train similaire, immobilisé d'urgence, demeure stationnaire;
  • si les taux de fuite des cylindres de freins de wagons frôlent ne serait-ce que la moitié (50 %) des limites critiquesNote de bas de page 2 fixées par l'Association of American Railroads (AAR), la sécurité pourrait être compromise.

En se fondant sur ces calculs préliminaires, un train immobilisé d'urgence durant une période prolongée pourrait commencer à bouger de façon incontrôlée sur une déclivité de moins de 1,8 %.

Étant donné les conséquences potentielles d'un mouvement de train incontrôlé, Transports Canada souhaitera peut-être s'assurer que tous les trains immobilisés d'urgence dans les « pentes raidesNote de bas de page 3 » comme dans les « déclivités montagneuses » fassent l'objet de procédures de sécurité efficaces. 

Je vous prie d'accepter, Madame, l'expression de mes sentiments les meilleurs.

Kirby Jang
Directeur
Enquêtes (Rail/Pipeline)

cc:

Vice-président adjoint, Sécurité et durabilité - Chemin de fer Canadien Pacifique

Vice-président, Sécurité et environnement - Chemin de fer Canadien National

Avocat principal, Affaires réglementaires - Chemin de fer Canadien National

Directrice principale, Opérations et Affaires réglementaires - Association des chemins de fer du Canada

Annexes

Annexe A

Arrêté MO 19-03

L'article 32.01 de la Loi sur la securite ferroviaire (LSF) accorde au ministre des Transports le pouvoir d'ordonner a une compagnie, une autorite responsable de service de la voirie ou une municipalite de mettre fin a toute activite qui pourrait compromettre la securite ferroviaire ou de suivre toute procedure ou d'apporter les mesures correctives necessaires precisees dans l'arrete, y compris de construire, de modifier, d'exploiter ou d'entretenir des installations ferroviaires.

Le 4 fevrier 2019, le train numero 301 du Canadien.Pacifiqu"e'circulait vers l'ouest a destination de Vancouver, Colombie-Britannique, lorsque le train fut immobilise dans une declinaison montagneuse grace a une application des freins d'urgence. Apres un certain laps de temps, le train a commence a bouger et a accelere a une vitesse superieure a la vitesse maximale permise sur cette voie et a deraille.

Un total de 99 wagons et 2 locomotives ont deraille entre le Upper Spiral Tunnel et le Lower Spiral Tunnel pres de Field, en Colombie-Britannique (subdivision de Laggan). L'equipe de train etait composee d'un mecanicien de locomotive, d'un chef de train et d'un stagiaire; tous ont ete mortellement blesses.

Puisque les causes exactes de )'accident restent inconnues, dans l'interet de la securite ferroviaire et pour eviter que d'autres incidents se produisent dans des circonstances similaires, il est necessaire d'ordonner, en vertu de !'article 32.01 de la Loi sur la securite ferroviaire (LSF), a toutes es compagnies de chemin de fer et les compagnies de chemin de fer locales enumerees a l'annexe B que:

1. Lorsqu'un train est arrete a l'aide des freins d'urgence dans une declivite de 1,8 % ou plus (c.-a-d. une declivite montagneuse), serrer immediatement un nombre suffisant de freins a main, determine selon tableau de l' Annexe A, avant d'alimenter le circuit de frein a air pour prevenir tout mouvement involontaire de I' equipement.

Le present Arrete entrera en vigueur le 8 fevrier 2019 et demeurera en vigueur jusqu'a ce qu'il soit annule par ecrit par le ministre des Transports.

Conformement au paragraphe 32.1(1) de la LSF, une personne visee par un arrete transmis en vertu de l'article 32.01 de la LSF peut, a la date indiquee dans l'arrete, deposer une demande de revision au Tribunal d'appel des transports du Canada (Tribunal).

Si vous avez l'intention de demander au Tribunal d'entreprendre l'examen de cet arrete, vous devez presenter une demande ecrite au Tribunal timbree au plus tard le 10 mars 2019.

Confonnement a l'article 32.3 de la LSF, ni la revision prevue a l'article 32.1, ni l'appel prevu a l'article 32.2, ni le reexamen par le ministre prevu aux paragraphes 32.1(5) ou 32.2(3) n'ont pour effet de suspendre l'arrete donne en vertu de l'article 32.01 de la LSF.

Brigitte Diogo
Directrice général, Sécurité ferroviaire

Annexe A de l'arrêté MO 19-03

Annexe A de l'arrêté MO 19-03
Tonnes remorquées
totales :
Déclivité moyenne égale ou inférieure à
0,2% 0,4% 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% 1,4% 1,6% 1,8% 2,0% 2,2% 2,4% > 2,4%
0 –   2 000 10  10  12  12  14   
> 2 000 – 4 000 12  14  16  18  20  22  26   
> 4 000 – 6 000 10  14  16  20  24  28  30  34  38   
> 6 000 – 8 000 12  18  22  26  32  36  42  46  52   
> 8 000 – 10 000 10  16  22  28  34  40  46  52  58  66   
> 10 000 – 12 000 12  20  26  34  40  48  56  64  72  80   
> 12 000 – 14 000 14  22  30  40  48  58  66  76  84  96   
> 14 000 – 16 000 10  16  26  36  46  56  66  76  88  98  110   
> 16 000 – 18 000 10  18  28  40  50  62  74  86  100  112  126   
> 18 000 – 20 000 12  20  32  44  58  70  84  98  112  128  146   
> 20 000 – 22 000 12  22  36  50  64  78  94  110  Tous les freins à main
> 22 000 – 24 000 12  24  38  54  70  86  104  122 
> 24 000 – 26 000 10  14  26  42  58  76  94  112  134 
> 26 000 – 28 000 10  14  28  46  64  82  104  124  148 
> 28 000 – 30 000 12  16  30  50  68  90  110  136  162 
> 30 000 12  16  34  52  74  96  120  148  172 

Annexe B

Calcul de force de freinage et de fuite du cylindre de frein

Le graphique ci-après montre la pression au cylindre de frein (BCP) durant un serrage d'urgence. L'axe Y représente la pression en psi (ou lb/po2), et l'axe X représente le temps en secondes. Le graphique montre la baisse de pression au cylindre de frein causée par une fuite pour cinq (5) taux de fuite différents. Une pression au cylindre de frein « sans fuite » est indiquée à titre de référence. Des annotations ont été ajoutées pour souligner quelques détails clés.

Par exemple, la courbe de pression verte correspond à un taux de fuite de 0,5 psi/minute. Une pression initiale au cylindre de frein d'environ 78 psi met environ 2000 secondes (33 minutes) pour diminuer de 10 psi (à 68 psi) après le serrage d'urgence des freins.

Figure 1. Baisse de pression progressive au cylindre de frein pour divers taux de fuite (Source : Wabtec Corporation)
Baisse de pression progressive au cylindre de frein pour divers taux de  fuite (Source : Wabtec Corporation)

Figure 1 en Anglais selement

Traduction des terms dans la Figure 1.
Traduction des terms dans la figure 1
English Français
Emergency Application Serrage des freins d’urgence
0.5, 1, 2 and 5-psi/min Cylinder leakage Taux de fuite au cylindre de 0,5 psi/min, 1 psi/min, 2 psi/min et 5 psi/min
   
PRESSURE - PSI Pression (en livres par pouce carré - psi)
TIME – SEC Temps (en secondes)
   
No Leakage BCP Baseline Niveau de référence de pression au cylindre de frein (BCP) – Aucune fuite
BCP = 68 PSI BCP = 68 psi
BCP FOR 0.5 PSI/MIN BCP pour un taux de fuite de 0,5 psi/min
BCP = 37 PSI BCP = 37 psi
BCP = 21 PSI BCP = 21 psi
55-min 55 min
1.9-hrs 1,9 h
3.8-hrs 3,8 h
6.8-hrs 6,8 h
   
BP Pression au cylindre de frein
BC NO LKG Aucune fuite au cylindre de frein
BC -0.5-PSI/MIN Fuite de 0,5 psi/min au cylindre de frein
BC -1-PSI/MIN Fuite de 1 psi/min au cylindre de frein
BC -2-PSI/MIN Fuite de 2 psi/min au cylindre de frein
BC -5-PSI/MIN Fuite de 5 psi/min au cylindre de frein

Mise en situation 1 : Train de 112 wagons chargés de céréales dans une déclivité de 1,75 %

Le tableau ci-dessous présente les calculs de la force de freinage indispensable pour maintenir stationnaire un train de 112 wagons chargés de céréales dans une déclivité de 1,75 %. Ces calculs ne tiennent pas compte de l'effort retardateur additionnel des freins de locomotive que pourraient fournir le ou les freins rhéostatiques (DB) ou le ou les freins directs. De plus :

  • les freins rhéostatiques pourraient ne pas être utilisables dans des situations de freinage d'urgence; et
  • les « pratiques recommandées » de conduite du train limitent l'utilisation complète du frein direct de locomotive.

Dans l'exemple de calcul ci-dessous, la pression au cylindre de frein doit être d'au moins 37 psi pour maintenir le train stationnaire dans une déclivité de 1,75 %.

Comme le montre le graphique 1, avec un taux de fuite de 0,5 psi/minute équivalent à 50 % de la limite critique fixée par l'AAR, la pression au cylindre de frein mettrait environ 11 375 secondes (3 heures et 10 minutes) pour diminuer à 37 psi.

La pression au cylindre de frein diminuera à 37 psi encore plus rapidement en cas de taux de fuite supérieurs ou de sous-alimentation du circuit de freins (p. ex., pression initiale au cylindre de frein inférieure à 75 psi au freinage d'urgence).

Baisse de pression progressive au cylindre de frein pour divers taux de  fuite (Source : Wabtec Corporation)
Tableaux des données
Données de base sur le train
Nombre de wagons 112
Poids total sur rail par wagon 286,000 livres
Nombre de locomotives 3
Poids total sur rail par locomotive 415,000 livres
Poids total* 16,639 tonnes
Vitesse du train** 15 mi/h
Nombre de wagons fonctionnels 112
Poids par wagon fonctionnel* 149 tonnes

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

** Vitesse utilisée pour le calcul du Brake Horsepower (BHP); toutefois, elle n'influe pas sur le calcul de l'effort de freinage.

Autres données de base
Coefficient de friction du sabot de frein 0.3
Pente 1.75 %
Force exercée par la pente 20 livres / tonne / pourcentage de pente
Force exercée par la pente sur le train 582,348 livres
Effort de freinage
Effet décélérateur requis* 582,348 livres
Frein rhéostatique (DB) / locomotive 0 livres
Frein rhéostatique (DB) total @ 75 %* 0 livres
Effet décélérateur requis des freins à air* 582,348 livres
Effet décélérateur requis par wagon* 5,200 livres
Force de freinage (BF) requise par wagon* 17,330 livres
Force de freinage (BF) requise par roue* 2,170 livres

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

Calculs touchant les freins à air, par wagon
Effet de levier (L) 8
Taille du cylindre de frein (diamètre) 10 pouces
Surface du cylindre de frein (A)* 78.5 pouces carrés
Nombre de cylindres de frein (N) 1
Efficacité (E) 0.75
Force de freinage (BF)*, **, + 17,330 livres
Pression au cylindre de frein (P)*, ** 37 PSI
Chute de pression de la conduite générale*, *** 15 PSI
BHP par roue*, **** 26 BHP

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

** Nécessaire pour contrôler la descente

*** Nécessaire pour développer la pression requise au cylindre de frein

**** Brake horsepower (apport thermique des freins) à chaque roue

+ Force de freinage = Produit de la pression au cylindre de frein (P) par l'effet de levier (L) par la surface du cylindre de frein (A) par le nombre de cylindres de frein (N) par l'efficacité (E) (BF = P x L x A x N x E)


Remarque : On a tenu compte de la vitesse du train pour calculer la puissance au frein (BHP). Toutefois, la valeur de la vitesse n'influe pas sur le calcul de l'effort de freinage stationnaire. La puissance au frein est un important paramètre de freinage pour gérer la température maximale permissible de la table de roulement de la roue pour le matériel roulant en mouvement. La puissance au frein n'est pas pertinente dans le cas d'un train stationnaire.

Mise en situation 2 : Train de 112 wagons chargés de céréales dans une déclivité de 1,0 %

Le tableau ci-dessous présente les calculs de l'effort de freinage indispensable pour maintenir stationnaire un train de 112 wagons chargés de céréales dans une déclivité de 1,0 % (sans tenir compte du frein rhéostatique et du frein direct de locomotive).

Dans l'exemple de calcul ci-dessous, la pression au cylindre de frein doit être d'au moins 21 psi pour maintenir le train stationnaire dans une déclivité de 1,0 %.

Comme le montre le graphique 1, avec un taux de fuite de 0,5 psi/minute équivalent à 50 % de la limite critique fixée par l'AAR, la pression au cylindre de frein mettrait environ 18 330 secondes (5 heures et 5 minutes) pour diminuer à 21 psi.

La pression dans le cylindre de frein diminuera à 21 psi encore plus rapidement en cas de taux de fuite supérieurs ou de sous-alimentation du circuit de freins (p. ex., pression initiale au cylindre de frein inférieure à 75 psi au freinage d'urgence).

Baisse de pression progressive au cylindre de frein pour divers taux de  fuite (Source : Wabtec Corporation)
Tableaux des données
Données de base sur le train
Nombre de wagons 112
Poids total sur rail par wagon 286,000 livres
Nombre de locomotives 3
Poids total sur rail par locomotive 415,000 livres
Poids total* 16,639 tonnes
Vitesse du train** 15 mi/h
Nombre de wagons fonctionnels 112
Poids par wagon fonctionnel* 149 tonnes

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

** Vitesse utilisée pour le calcul du Brake Horsepower (BHP); toutefois, elle n'influe pas sur le calcul de l'effort de freinage.

Autres données de base
Coefficient de friction du sabot de frein 0.3
Pente 1.00 %
Force exercée par la pente 20 livres / tonne / pourcentage de pente
Force exercée par la pente sur le train 332,770 livres
Effort de freinage
Effet décélérateur requis* 332,770 livres
Frein rhéostatique (DB) / locomotive 0 livres
Frein rhéostatique (DB) total @ 75 %* 0 livres
Effet décélérateur requis des freins à air* 332,770 livres
Effet décélérateur requis par wagon* 2,970 livres
Force de freinage (BF) requise par wagon* 9,900 livres
Force de freinage (BF) requise par roue* 1,240 livres

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

Calculs touchant les freins à air, par wagon
Effet de levier (L) 8  
Taille du cylindre de frein (diamètre) 10 pouces pouces
Surface du cylindre de frein (A)* 78.5 pouces carrés pouces carrés
Nombre de cylindres de frein (N) 1  
Efficacité (E) 0.75  
Force de freinage (BF)*, **, + 9,900 livres livres
Pression au cylindre de frein (P)*, ** 21 PSI PSI
Chute de pression de la conduite générale*, *** 8 PSI PSI
BHP par roue*, **** 15 BHP BHP

* Valeurs calculées d'après les valeurs connues ou présumées

** Nécessaire pour contrôler la descente

*** Nécessaire pour développer la pression requise au cylindre de frein

**** Brake horsepower (apport thermique des freins) à chaque roue

+ Force de freinage = Produit de la pression au cylindre de frein (P) par l'effet de levier (L) par la surface du cylindre de frein (A) par le nombre de cylindres de frein (N) par l'efficacité (E) (BF = P x L x A x N x E)


Remarque : On a tenu compte de la vitesse du train pour calculer la puissance au frein (BHP). Toutefois, la valeur de la vitesse n'influe pas sur le calcul de l'effort de freinage stationnaire. La puissance au frein est un important paramètre de freinage pour gérer la température maximale de la table de roulement du matériel roulant en mouvement. La puissance au frein n'est pas pertinente dans le cas d'un train stationnaire.

Renseignements de base

No d'événement : 

R19C0015

Personnes-ressources :

Don Crawford, Enquêteur principal régional, BST, Calgary (Alberta)

Robert LeBlanc, Enquêteur principal régional, BST, Edmonton (Alberta)

Dan Holbrook, Manager, Gestionnaire, Opérations d'enquêtes de l'administration centrale et de la région de l'Ouest, BST, Gatineau (Québec)

Date de modification :