Enquête sur la sécurité du transport ferroviaire R20H0079

L'événement

Le 2 juillet 2020, le bogie moteur 3 du véhicule léger sur rail (VLR) 1113 Citadis Spirit du train léger sur rail d’Ottawa (TLRO) était en cours de modification en rattrapage à l’installation d’Alstom à Sorel-Tracy (Québec). Pendant cette modification en rattrapage, le personnel d’Alstom a constaté que les roues situées dans les positions L17 et R20 avaient des fissures dans la surface extérieure du moyeu de roue. Après qu’Alstom ait émis une alerte de sécurité, une inspection de chaque roue des VLR a permis de découvrir qu’il y avait des roues fissurées de façon similaire sur 2 autres VLR du TLRO, et cela a été signalé au Bureau de la sécurité des transports du Canada (BST) le 3 juillet.

Le BST a ouvert une seule enquête de catégorie 3 pour les 3 incidents, qui a ensuite été reclassée comme une enquête de catégorie 5 en novembre 2022 (voir la justification de la reclassification ci-dessous).

Contexte

Le 14 septembre 2019, l’étape 1 du projet de train léger sur rail d’Ottawa (TLRO) est entrée en fonction à Ottawa (Ontario). Le véhicule sélectionné pour l’exploitation du TLRO était le VLR Citadis Spirit, qui est muni de bogies Iponam, fabriqués par Alstom. Le TLRO a acheté 34 VLR de ce type pour l’étape 1 de son nouveau réseau de trains légers sur rail (figure 1). Le TLRO relie 2 VLR et exploite les 2 VLR sous la forme d’un train unique.

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L’assemblage final des VLR a été fait à l’atelier du TLRO, à Ottawa, où les châssis des voitures VLR ont été installés sur des bogies Iponam (figure 2). Chaque VLR est muni de 5 bogies au total, dont 3 bogies moteurs et 2 bogies porteurs. Chaque bogie est muni de 4 ensembles de roue résiliente fabriqués par Lucchini RS Group. 

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Chaque roue résiliente de Lucchini est fabriquée et assemblée dans une usine européenne. Une fois assemblées, les roues sont emballées en groupes de quatre, dans des caisses en bois, et expédiées partout dans le monde pour être installées. Les roues résilientes sont fondamentalement différentes des roues monobloc en acier moulé. Chaque roue résiliente est constituée d’une table de roulement en acier, d’un bloc en caoutchouc, d’un anneau en acier et d’un corps de roue en acier avec un moyeu de roue intégré. Les composants sont boulonnés les uns aux autres pour construire la roue (figure 3).

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Chaque moyeu de roue contient 12 trous plus grands, soit un pour chacun des 12 boulons à cosse de l’essieu. À l’instar d’une automobile, les ensembles de roues résilientes des VLR sont montés sur les moyeux d’essieux de bogies et fixés par des écrous. Au cours de l’installation, chacun des 12 écrous s’appuie sur la face extérieure du moyeu de roue et est vissé sur les boulons à cosse du moyeu d’essieu à un couple de 400 pieds-livres. Les roues résilientes auraient une durée de vie utile estimée à environ 330 000 km.

En plus des 12 trous de boulon à cosse, chaque moyeu de roue contient 3 trous taraudés plus petits pour accueillir les vis de démontage et 4 câbles de mise à la terre. Pour retirer une roue de l’essieu, on retire les écrous et on insère les vis de démontage. Serrer ces vis a pour effet de séparer le moyeu de la roue du moyeu de l’essieu en poussant sur le moyen de l’essieu. L’emplacement d’une vis de démontage de chaque roue est habituellement masqué par 1 des 4 câbles de mise à la terre (figure 4).

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Après environ 100 000 km de service, Alstom a déterminé de façon proactive qu’un programme de modification en rattrapage des bogies était nécessaire pour la flotte de VLR du TLRO afin de régler certains problèmes d’entretien.

L’incident initial et les incidents ultérieurs

Le 2 juillet 2020, le bogie moteur 3 (BM3) du VLR 1113 était en cours de modification en rattrapage à l’installation d’Alstom à Sorel-Tracy (Québec). Pendant cette modification en rattrapage, le personnel d’Alstom a constaté que les roues situées dans les positions L17 et R20 avaient des fissures dans la surface extérieure du moyeu de roue (figures 5 et 6).

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L’incident a été signalé au BST, et, en raison en raison de la possibilité d’un résultat indésirable grave (c.-à-d., une roue brisée et un déraillement), le BST a entrepris une enquête de catégorie 3.

Alstom a émis une alerte de sécurité et, en collaboration avec le TLRO, a instauré une inspection quotidienne de chaque roue des VLR avant que la mise en service des VLR ne soit autorisée. Le régime d’inspection quotidien a permis de découvrir d’autres roues résilientes présentant des fissures dans la surface extérieure du moyeu de roue.

Le laboratoire du BST a effectué un examen détaillé de 4 bogies et de 46 ensembles de roue, qui a permis de déterminer ce qui suit :

• la composition du matériau, la microstructure et les propriétés mécaniques des corps de roue respectaient les exigences techniques;
• toutes les fissures constatées dans les corps de roue étaient adjacentes aux emplacements des vis de démontage qui dépassaient;
• il est probable que la force motrice de l’apparition et de la propagation des fissures radiales dans les corps de roue était liée aux contraintes produites par les vis de démontage qui dépassaient la surface intérieure du corps de roue;
• l’emplacement des roues fissurées et la vitesse de progression des fissures (cycle élevé, faible contrainte, aucune défaillance catastrophique) laissent penser que ces roues se sont rompues sous des contraintes d’exploitation normales imposées à des roues installées sur des vis de démontage qui dépassaient. 

Par la suite, soit le 2 novembre 2020, le BST a émis l’Avis de sécurité ferroviaire 617-08/20 : roues fissurées sur les véhicules du train léger sur rail d’Ottawa. Cet avis de sécurité ferroviaire a permis de déterminer que toutes les roues résilientes des VLR du TLRO avaient été expédiées à Alstom avec des vis de démontage déjà installées. Il s’agissait d’un changement de processus, et c’était la première fois que des roues résilientes étaient expédiées à Alstom avec des vis de démontage installées.

Avant la construction des VLR du TLRO, les roues résilientes de Lucchini étaient expédiées avec des bouchons en plastique ou en silicone installés dans les trous de vis de démontage pour protéger le taraudage. Les bouchons n’étaient enlevés que lorsqu’il était nécessaire d’utiliser des vis de démontage pour enlever une roue. Il semble que le changement de processus ait été mis en œuvre sans exiger que le fabricant de roues (Lucchini), le constructeur de VLR (Alstom) ou le personnel qui installe les roues sur les bogies examine la surface arrière du moyeu de roue pour s’assurer qu’aucune des vis de démontage ne dépassait ou n’empêchait un bon ajustement avec la surface de contact du moyeu d’essieu.

Alstom et le BST ont examiné tout le stock de nouvelles roues résilientes d’Alstom et ont constaté que 116 des 185 nouvelles roues examinées (62,7 %) avaient une ou plusieurs vis de démontage qui dépassaient de la surface arrière du moyeu de roue.

Le BST a noté que, malgré des inspections quotidiennes, certaines fissures de moyeu de roue peuvent ne pas être détectées et que la formation de fissures dans le secteur des vis de démontage installées dans le moyeu des roues résilientes peut être plus répandue qu’initialement prévu. Par conséquent, l’avis de sécurité ferroviaire proposait que le TLRO et Alstom accélèrent l’enlèvement de toutes les roues résilientes de Lucchini qui avaient été installées à l’origine sur la flotte de VLR du TLRO et qui étaient dotées de vis de démontage.  

Mesures de sécurité prises

Depuis l’incident, le personnel du BST a continué de faire des suivis avec le TLRO et Alstom afin de vérifier l’état d’avancement de l’enlèvement ou de la réparation de toutes les roues résilientes de Lucchini qui avaient été installées à l’origine sur la flotte de VLR du TLRO et qui étaient dotées de vis de démontage.

Au cours de l’année qui s’est écoulée depuis que le BST a émis l’Avis de sécurité ferroviaire 617-08/20, le TLRO et Alstom ont entièrement résolu la lacune de sécurité constatée par le BST. Tous les VLR du TLRO dont les essieux montés étaient dotés de vis de démontage à l’origine ont été enlevés, les roues et des moyeux d’essieux ont été examinés, et toute roue endommagée ou composant de moyeux d’essieux a été remplacé avant d’être remis en service.

Le TLRO a confirmé que, depuis décembre 2021, les roues des VLR du TLRO exploitées en service de banlieu n’étaient plus dotées de vis de démontage installées et ne le seront plus à l’avenir.

Justification pour la reclassification de R20H0079 à un événement de catégorie 5

Au cours d’une période de 2 jours en juillet 2020, le BST a reçu 3 rapports d’événement (R20H0079 le 2 juillet, R20H0080 le 3 juillet et R20H0081 le 3 juillet) en ce qui concerne des roues fissurées détectées sur 3 VLR du TLRO.

À ce moment-là, l’ampleur du problème et sa cause étaient inconnues. Puis, étant donné que toutes les roues fissurées examinées semblaient similaires, le BST a décidé de mener une seule enquête de catégorie 3 (R20H0079) pour les 3 événements.

À la suite de l’enquête du BST et de l’émission de l’Avis de sécurité ferroviaire 617-08/20 le 2 novembre 2020, le TLRO et Alstom ont pris des mesures de sécurité afin de réduire les risques de roues fissurées liés aux vis de démontage, et aucune nouvelle question de sécurité liée à cet événement n’a été cernée. Par conséquent, l’événement R20H0079 de catégorie 3 a été reclassé comme une enquête de catégorie 5, et l’enquête a pris fin.

Communications en matière de sécurité

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Avis d’enquête