Enquête sur la sécurité du transport ferroviaire R19C0015

Le 4 février 2019, le train de marchandises numéro 301-349 de la Compagnie de chemin de fer Canadien Pacifique (CP), exploité par une équipe de relève, a déraillé sur Field Hill, près de Field (Colombie-Britannique), sur une section de voie de 13,5 milles présentant une pente descendante abrupte (pente moyenne de 2,2 %) et plusieurs courbes prononcées. Les 3 membres de l’équipe—un mécanicien de locomotive, un chef de train et un chef de train stagiaire—ont été mortellement blessés.

L’accident

Avant l’arrêt d’urgence

Le train-bloc^{Note de bas de page 1} céréalier, qui comprenait 112 wagons-trémies chargés, pesait 15 042 tonnes^{Note de bas de page 2} et mesurait 6676 pieds, avait quitté Calgary (Alberta) vers 14 h 30^{Note de bas de page 3} la veille de l’événement, exploité par une équipe descendante^{Note de bas de page 4} composée d’un mécanicien de locomotive et d’une chef de train. Le train cheminait vers l’ouest sur la subdivision de Laggan, qui s’étend de Calgary à Field. Alors que le train circulait dans les montagnes, la température était devenue extrêmement froide (moins de −25 °C).

Le train a commencé à descendre Field Hill vers 21 h 36. Lorsque le train entier s’est trouvé sur la partie la plus abrupte de la pente, il n’a pas pu rester en deçà de la limite de vitesse de 15 mi/h. Quand la vitesse a atteint 21 mi/h, l’équipe descendante a serré les freins d’urgence, comme l’exigeaient les procédures d’exploitation de la compagnie de chemin de fer. Vers 21 h 49, le train s’est immobilisé à Partridge, en Colombie-Britannique (point milliaire 127,46). À partir de là, il restait au train environ 9 milles de pente de 2,2 % à descendre.

Pendant l’arrêt d’urgence

Après avoir immobilisé le train d’urgence, l’équipe descendante a tenu une séance de briefing avec le coordonnateur de trains. Il a été décidé de remettre le train en route en desserrant les freins d’urgence et en permettant aux freins à air de se recharger pendant que le train poursuivait sa descente (une opération appelée desserrage et resserrage des freins en descente, ou release and catch). Afin de limiter l’accélération du train après le desserrage des freins, il fallait régler à la position haute pression les robinets de retenue de pression^{Note de bas de page 5} de 84 des wagons. La chef de train s’est acquittée de cette tâche vers 23 h 30.

Puisque l’équipe descendante approchait la fin de son quart de travail, une équipe de relève a été appelée pour terminer le voyage vers Field. L’équipe de relève a commencé son quart de travail à 22 h 30 et est arrivée au train—après qu’une série de circonstances l’eut retardée—vers 0 h 20 le 4 février 2019, soit quelque 2,5 heures après que le train eut été arrêté d’urgence. Pendant ce temps, la température ambiante avait chuté à −28 °C, et le système de freins à air du train avait perdu de l’air comprimé, ce qui avait réduit la capacité des freins à maintenir le train sur la pente abrupte.

Le mouvement non contrôlé

L’équipe de relève a pris la garde et les commandes du train et s’est préparée à se remettre en route, mais a attendu dans la cabine de la locomotive que le véhicule d’entretien sur rail transportant l’équipe descendante ait libéré la voie principale avant d’entamer la manœuvre de desserrage et resserrage des freins en descente.

À 0 h 42, avant que l’équipe de relève ne puisse entamer cette manœuvre, le train a commencé à avancer très lentement, puis à accélérer graduellement de façon non contrôlée vers le bas de la pente abrupte. Le train a réussi à franchir les contre-courbes successives alors que sa vitesse atteignait 53 mi/h, mais n’a pas pu franchir la courbe prononcée de 9,8° juste avant le pont de la rivière Kicking Horse. Deux locomotives et 99 wagons ont déraillé à partir du point milliaire 130,6.

Lacunes de sécurité ayant contribué à l’accident

L’enquête a révélé un certain nombre de lacunes de sécurité qui ont contribué à l’accident :

• La dégradation des systèmes de freins à air par température extrêmement froide
• Les limites des méthodologies actuelles d’essai des freins de train pour ce qui est d’évaluer avec exactitude le rendement des freins à air à ces températures
• Une formation qui n’était pas propre aux conditions d’exploitation uniques de la subdivision de Laggan, et l’expérience inadéquate des employés supervisant les opérations sur pentes en terrain montagneux ^{Note de bas de page 6} dans cette subdivision
• La nécessité de mieux cerner les dangers au moyen de signalements, de l’analyse des tendances des données et d’évaluations des risques dans le cadre du système de gestion de la sécurité (SGS) du CP afin d’appuyer les mesures d’atténuation des risques
• La nécessité de moyens de défense physiques supplémentaires pour prévenir les mouvements non contrôlés de matériel roulant

Dégradation du système de freins à air par température extrêmement froide

La fuite d’air comprimé du système de freins à air du train a dégradé le rendement des freins par cette température extrêmement froide. En conséquence, même si le mécanicien de locomotive de l’équipe descendante avait augmenté le serrage des freins plusieurs fois pendant la descente de Field Hill vers Partridge, la vitesse du train a continué d’augmenter. Lorsque la vitesse a atteint 21 mi/h, l’équipe du train a serré les freins d’urgence.

Après l’arrêt du train, les freins à air ont continué de fuir pendant les 3 heures suivantes, jusqu’à ce qu’ils ne puissent plus tenir le train.

L’enquête a fait appel à plusieurs méthodes différentes pour déterminer l’efficacité des freins au moment de l’événement, notamment des essais exhaustifs sur 13 wagons récupérés sur le site de l’accident, un examen des données sur la température des roues des wagons du train, des calculs de la force retardatrice des freins de même que des simulations informatisées de la dynamique du train.

Les résultats indiquaient tous que, pendant la descente de Field Hill avant l’arrêt d’urgence, l’efficacité des freins du train était de l’ordre de 60 % à 62 %. Après que le train fut resté stationnaire sur Field Hill pendant environ 3 heures, l’effort de freinage s’était dégradé au point où le wagon moyen fournissait moins de 40 % de son effort de freinage maximal théorique.

Plusieurs facteurs ont contribué à la dégradation du rendement au freinage du train à l’étude, en particulier les fuites d’air comprimé aux cylindres de frein des wagons, qui étaient aggravées par la température extrêmement froide. Si les fuites sont excessives ou nuisent au fonctionnement normal de l’équipement de freins à air, les freins peuvent ne pas se serrer du tout, peuvent produire une force retardatrice moins importante que prévu, ou peuvent se desserrer après un certain temps.

Limites des méthodologies actuelles d’essai des freins de train

La plupart des problèmes de freins à air peuvent être détectés lorsque les wagons de marchandises et les locomotives sont mis à l’essai et inspectés. L’essai sur wagon individuel est particulièrement pertinent dans l’événement à l’étude : il permet de vérifier le fonctionnement prévu des freins du wagon et de garantir, entre autres, que les freins restent serrés et ne présentent pas de taux de fuite supérieurs aux taux permissibles. Les wagons en service doivent subir cet essai au moins une fois tous les 5 ans. Les wagons du train à l’étude respectaient cette exigence.

Parce que cet essai est habituellement réalisé dans l’environnement plus chaud d’un atelier d’entretien, il est très difficile de diagnostiquer les problèmes qui n’apparaissent que par température extrêmement froide. En outre, il ne peut pas servir à évaluer le fonctionnement des freins sur un train entier.

Un des essais de frein effectué sur un train entier est l’essai de frein n^o 1, qui est réalisé par des inspecteurs accrédités de matériel remorqué lorsqu’un train est assemblé avant son départ. Cet essai permet de vérifier l’intégrité et la continuité de la conduite générale, l’état de la timonerie de frein, le serrage et le desserrage des freins à air ainsi que la course du piston sur chaque wagon du train. Le train ne peut partir que si au moins 95 % de ses freins sont fonctionnels. Le train à l’étude avait réussi un essai de frein n^o 1 au triage Alyth avant de quitter Calgary, à une température ambiante d’environ −26 °C.

En confirmant que les freins se serrent et se desserrent, l’essai de frein n^o 1 peut vérifier la capacité de réagir d’un système de freins à air, mais ne permet pas de vérifier son efficacité. En outre, puisque cet essai est réalisé sur un train stationnaire, il ne met pas nécessairement en évidence les défectuosités du système de freins qui ne se manifestent que lorsque le train est en mouvement.

Tant que les méthodologies d’essai des freins de train ne permettront pas d’évaluer avec exactitude l’efficacité des freins à air, les trains exploités par températures extrêmement froides pourront continuer d’avoir un freinage inefficace, ce qui augmente le risque de perte de maîtrise et de déraillement.

Caractère suffisant de la formation

L’itinéraire qui traverse les montagnes Rocheuses dans la subdivision de Laggan franchit certains des reliefs d’exploitation ferroviaire les plus difficiles d’Amérique du Nord. Les températures hivernales, la glace et la neige accroissent le niveau de difficulté—et présentent leurs propres défis.

Mécaniciens de locomotive

Les mécaniciens de locomotive doivent être certifiés pour la subdivision dans laquelle ils exploitent des trains. Dans la subdivision de Laggan, la certification exige environ 3 mois supplémentaires de formation relative aux opérations sur Field Hill. Cette formation comprend des voyages ayant pour but de s’exercer à descendre la pente en terrain montagneux et à reprendre en toute sécurité la descente d’un train arrêté sur la pente, ainsi que d’obtenir une qualification pour ces tâches.

Au moment de l’événement, le programme de certification pour Field Hill du CP ne comprenait pas de module sur les défis particuliers posés par l’exploitation d’un train sur une pente en terrain montagneux par température extrêmement froide. Ce type de formation pourrait rendre les mécaniciens de locomotive plus conscients des enjeux liés au fonctionnement du système de freins à air par température extrêmement froide et accroître leur vigilance lorsqu’ils se trouvent dans des situations semblables à celle qui est survenue dans l’événement à l’étude.

Chefs de train

Au moment de l’événement, le CP exigeait que les chefs de train revoient en classe les procédures d’exploitation pertinentes au moyen d’aide-mémoire et de schémas de la voie afin de travailler sur Field Hill. Les nouveaux employés participaient également à un exercice en classe de 2 semaines dans un environnement simulé, où ils exerçaient les fonctions de chef de train en appliquant toutes les règles et les instructions d’exploitation. Toutefois, il n’y avait aucun voyage simulé expressément pour Field Hill, et les chefs de train n’étaient pas tenus d’être certifiés pour Field Hill. Si la formation donnée en classe n’aborde pas les besoins uniques du territoire où les employés seront appelés à travailler, et si les employés ne reçoivent pas la formation pertinente en cours d’emploi sur ce territoire, ils ne seront pas bien préparés pour exercer leurs fonctions en toute sécurité.

Coordonnateurs de trains

Après l’arrêt d’urgence sur Field Hill, les procédures et les instructions d’exploitation du CP exigeaient que l’équipe descendante tienne une séance de briefing avec le coordonnateur de trains afin de déterminer la meilleure marche à suivre, et qu’elle suive les instructions du coordonnateur de trains.

Les coordonnateurs de trains qui surveillent les opérations ferroviaires, doivent posséder l’expertise technique, les connaissances et l’expérience nécessaires pour discuter des options et fournir des solutions dans des situations opérationnelles complexes, comme le rétablissement après le serrage d’urgence des freins sur une pente en terrain montagneux.

Dans l’événement à l’étude, le coordonnateur de trains s’était qualifié comme mécanicien de locomotive dans le cadre du programme de formation des gestionnaires, mais il ne s’était pas qualifié dans la subdivision de Laggan et n’avait donc jamais reçu la formation sur Field Hill. L’efficacité du coordonnateur de trains à titre de chef technique a probablement été amoindrie par l’incompatibilité entre son expérience et les exigences liées à la supervision des opérations en terrain montagneux dans la subdivision de Laggan.

Beaucoup de compagnies de chemin de fer en Amérique du Nord font appel à des contremaîtres de locomotive. Il s’agit également d’un rôle de surveillant, mais il porte sur les aspects techniques de l’exploitation ferroviaire (conduite des trains, fonctionnement des freins à air, dynamique du train, etc.). Les contremaîtres de locomotive sont des mécaniciens de locomotive d’expérience ayant une vaste expertise technique et opérationnelle propre au territoire qu’ils supervisent. Au moment de l’événement, il y avait un contremaître de locomotive au terminal de Calgary (le poste avait été vacant de 2016 à 2018), mais son expertise et son expérience techniques étaient semblables à celles d’un coordonnateur de trains.

Nécessité de mieux identifier les dangers, analyser les données et évaluer les risques

Un SGS est un cadre reconnu à l’échelle internationale qui permet aux compagnies de gérer les risques efficacement et de rendre les opérations plus sûres. Les évaluations des risques sont la pierre angulaire d’un SGS pleinement fonctionnel et efficace, et sont essentielles pour permettre à une compagnie de fonctionner en toute sécurité.

Le Règlement de 2015 sur le système de gestion de la sécurité ferroviaire oblige les compagnies de chemin de fer à réaliser des évaluations des risques, notamment lorsqu’une préoccupation en matière de sécurité est mise en évidence. Pour cerner les préoccupations en matière de sécurité, les compagnies de chemin de fer doivent analyser continuellement leurs activités, les tendances actuelles ou naissantes, et les situations récurrentes. Ces analyses sont fondées sur des renseignements comme les signalements par les employés de dangers pour la sécurité et les données des technologies de surveillance de la sécurité.

Rapports sur les dangers pour la sécurité

Des rapports sur les dangers pour la sécurité portant sur des trains-blocs céréaliers ayant eu des problèmes de freinage pendant la descente de Field Hill par températures froides en hiver avaient été présentés par des équipes de train en janvier et en février depuis nombre d’années. À mesure que les signalements individuels de ce danger étaient clos, de nouveaux rapports semblables continuaient d’être consignés dans le système de signalement. Bien que la procédure du CP relative au signalement des dangers pour la sécurité ait été suivie activement au terminal de Calgary, l’analyse des tendances qu’elle exigeait n’était pas effectuée. Par conséquent, d’année en année, les rapports relatifs au freinage médiocre des trains-blocs céréaliers sur Field Hill étaient clos, aucune évaluation des risques n’était effectuée et les mesures correctives prises étaient insuffisantes.

Données des détecteurs de température des roues

Le CP recueille les données des détecteurs de température des roues sur son réseau. Les travaux réalisés par le CP pour utiliser des détecteurs afin de savoir quels wagons éprouvaient des problèmes de système de freins étaient inédits lorsqu’ils ont commencé en 2008. Ces détecteurs permettent d’identifier les wagons ayant des roues froides—les roues froides étant un indicateur de mauvais rendement au freinage. Les données recueillies en hiver permettent au CP de surveiller la sensibilité à la température et le rendement des freins à air des wagons lorsqu’ils sont le plus susceptibles aux fuites.

Les détecteurs de température de roues sont une technologie de surveillance de la sécurité et, à ce titre, les données qu’ils fournissent doivent être analysées pour cerner les préoccupations en matière de sécurité, les tendances actuelles ou naissantes, ou les situations récurrentes. Toutefois, au moment de l’événement, le CP n’analysait pas les données disponibles sur les wagons céréaliers et a raté l’occasion de cerner le danger et d’atténuer tout risque lié au rendement au freinage des trains céréaliers par température extrêmement froide.

Évaluations des risques avant de mettre en œuvre des changements opérationnels

Des évaluations des risques doivent être réalisées avant de mettre en œuvre des changements opérationnels susceptibles de créer de nouveaux dangers ou d’accroître la gravité des dangers existants. Au cours des années précédant l’événement, le CP a apporté des changements progressifs aux procédures d’exploitation de Field Hill, notamment au seuil de vitesse auquel les trains sont autorisés à descendre Field Hill de même qu’aux exigences en matière de robinets de retenue et de freins à main après un serrage d’urgence des freins. Le CP n’a toutefois réalisé aucune analyse des risques pour évaluer l’incidence de ces changements sur la sécurité.

Nécessité de moyens de défense physiques supplémentaires contre les mouvements non contrôlés

L’événement à l’étude est l’un des 589 événements relatifs à des mouvements imprévus et non contrôlés sur l’ensemble des chemins de fer au Canada qui ont été signalés au BST de 2010 à 2019. La perte de maîtrise, comme dans l’événement à l’étude, était la cause de 22 (4 %) d’entre eux. Même si les mouvements non contrôlés résultant d’une perte de maîtrise sont peu fréquents, 59 % d’entre eux (13 sur 22) touchaient la voie principale.

Les mouvements non contrôlés présentent un risque important pour les employés ferroviaires. Lorsque ces mouvements touchent la voie principale, le public—notamment les passagers et les personnes se trouvant aux abords de la voie ferrée—peut également être exposé à des risques. Les risques augmentent considérablement lorsqu’un train transporte des marchandises dangereuses. Par conséquent, ces événements sont considérés comme des événements peu fréquents mais à risque élevé.

Le BST demeure préoccupé par le fait que les moyens de défense actuels ne sont pas suffisants pour réduire le nombre de mouvements non contrôlés et améliorer la sécurité. Les mouvements imprévus ou non contrôlés d’équipement ferroviaire figurent sur la Liste de surveillance 2020 du BST, une liste des principaux enjeux de sécurité qu’il faut s’employer à régler pour rendre le système de transport canadien encore plus sûr.

De nouvelles technologies sont disponibles

De nombreuses avancées technologiques sont disponibles pour le réseau ferroviaire nord-américain afin d’améliorer le rendement au freinage des trains, notamment les freins d’immobilisation en stationnement, les semelles de frein haute capacité résistant à l’évanouissement, les distributeurs de wagon avec fonction de maintien de la pression au cylindre de frein, et le maintien de la force de freinage dynamique sur les locomotives télécommandées. Ces améliorations technologiques sont des exemples de moyens de défense physiques susceptibles de réduire la fréquence des mouvements imprévus et non contrôlés du matériel roulant ferroviaire. Les principales compagnies de transport ferroviaire de marchandises se sont montrées réceptives à l’évaluation de ces avancées, mais ne les ont pas entièrement mises en œuvre. Au moment de l’événement, il n’existait aucune exigence réglementaire pour leur mise en œuvre.

Mesures de sécurité prises à la suite de l’accident

Bureau de la sécurité des transports du Canada

Peu après l’accident, le BST a communiqué des renseignements essentiels pour la sécurité^{Note de bas de page 7} à propos de :

• la prévention de mouvements incontrôlés des trains immobilisés d’urgence dans des déclivités  de moins de 1,8 % (Avis de sécurité ferroviaire 04/19 du BST, émis le 11 avril 2019);
• l’inspection et la maintenance du circuit de freins à air sur les wagons-trémies céréaliers des trains-blocs du CP (Avis de sécurité ferroviaire 05/19 du BST, émis le 11 avril 2019);
• l’efficacité des essais de frein n^o 1 (Avis de sécurité ferroviaire 04/20 du BST, émis le 17 avril 2020).

Transports Canada

Pour sa part, Transports Canada a lancé de nombreuses initiatives, entre autres l’émission d’un arrêté ministériel exigeant que les équipes de trains immobilisés par serrage d’urgence des freins sur une pente de 1,8 % ou plus serrent immédiatement un nombre suffisant de freins à main avant de recharger le système de freins à air. L’arrêté ministériel a plus tard été révoqué lorsqu’il a été remplacé par la règle 66 du Règlement d’exploitation ferroviaire du Canada.

Transports Canada a également approuvé l’utilisation de la technologie d’essai automatisé de l’efficacité des freins de train afin de remplacer les essais de frein n^o 1 pour les trains-blocs céréaliers du CP exploités entre certains endroits de l’Ouest canadien et le port de Vancouver.

Canadien Pacifique

Quant à lui, le CP :

• a révisé les procédures de conduite des trains pour la subdivision de Laggan en ce qui concerne l’utilisation des robinets de retenue et des freins à main avant de rétablir les systèmes de freinage après un serrage d’urgence des freins sur les pentes en terrain montagneux;
• a émis le bulletin d’exploitation OPER-AB-015-19 qui, à la fois, établissait de nouvelles limites de vitesse par temps froid sur Field Hill pour les trains dont le poids par frein fonctionnel est égal ou supérieur à 100 tonnes et exigeait que les desserrages intempestifs des freins sur Field Hill soient immédiatement signalés au contrôleur de la circulation ferroviaire;
• a surveillé la température des roues de tous les trains céréaliers circulant vers l’ouest et passant devant les détecteurs installés sur les subdivisions de Laggan et de Mountain, ce qui a entraîné la mise hors service et l’envoi en réparation de plus de 5000 wagons céréaliers;
• a élaboré un programme de formation avancé des mécaniciens de locomotive visant à étoffer leurs compétences et à leur offrir une préparation supplémentaire leur permettant de composer avec les conditions adverses sur le terrain. Les conditions adverses couvertes par le programme de formation comprennent la réaction à des changements mineurs et majeurs dans le débit d’air et aux fluctuations dans la conduite générale, la réaction à un desserrage intempestif des freins à air, et les procédures de rétablissement des systèmes de freinage après un serrage d’urgence des freins à air.

Recommandations du BST

Afin de corriger les problèmes de sécurité systémiques qui ont posé un risque important dans l’événement à l’étude, le Bureau a formulé 3 recommandations, soit :

• que le ministère des Transports établisse des normes d’essai plus rigoureuses et des exigences de maintenance en fonction du temps pour les cylindres de frein des wagons de marchandises exploités sur des pentes descendantes abruptes par température ambiante froide (Recommandation R22-01 du BST);
• que le ministère des Transports exige que les chemins de fer de marchandises canadiens dressent et mettent en œuvre un échéancier d’installation de freins d’immobilisation en stationnement sur les wagons de marchandises, en priorisant l’installation en rattrapage sur les wagons utilisés dans les trains-blocs de marchandises en vrac exploités en terrain montagneux (Recommandation R22-02 du BST);
• que le ministère des Transports exige que la Compagnie de chemin de fer Canadien Pacifique démontre que son système de gestion de la sécurité permet de cerner efficacement les dangers résultant des opérations, en utilisant toute l’information disponible, y compris les signalements de dangers par les employés et les tendances des données; qu’il évalue es risques connexes; et qu’il mette en œuvre des mesures d’atténuation et en valide l’efficacité (Recommandation R22-03 du BST).

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