Recommandation R22-02 du BST

Transports Canada a investi des ressources considérables pour évaluer rigoureusement l’état de préparation des freins d’immobilisation en stationnement (APB), leur efficacité et leurs répercussions sur la sécurité en 2022/2023, en particulier dans des scénarios de temps froid, afin d’évaluer la sécurité des opérations au CanadaLes réponses présentées sont celles des intervenants du BST dans le cadre de communications écrites et sont reproduites intégralement. Le BST corrige sans indiquer les erreurs typographiques et les problèmes d’accessibilité dans le contenu qu’il reproduit, mais utilise des crochets [ ] pour indiquer d’autres changements ou montrer qu’une partie de la réponse a été omise parce qu’elle n’était pas pertinente.

Transports Canada reconnaît que la technologie joue un rôle essentiel dans la sécurité du système de transport. Toutefois, il est essentiel de reconnaître que ce ne sont pas toutes les avancées technologiques qui sont pleinement matures et prêtes à être mises en œuvre. Il est important de tenir compte du facteur de l’état de préparation avant de chercher à mettre en œuvre et à exploiter une technologie, car il a une incidence directe sur le succès et l’efficacité escomptés.

Pour évaluer l’efficacité des APB et leurs répercussions sur la sécurité, Transports Canada a conclu deux contrats, le premier étant avec une société de conseils en recherche, le Volpe National Transportation Systems Center. Dans le rapport final qu’elle a présenté à Transports Canada en août 2023, la société de conseils soulignait que les technologies APB ne sont pas suffisamment avancées pour être mises en œuvre à l’heure actuelle. Le rapport mettait en évidence plusieurs défis, dont le manque de normalisation et l’absence d’une plateforme technologique pleinement mature. Ces conclusions révèlent qu’il faut poursuivre le développement pour s’assurer que les APB peuvent fonctionner de manière uniforme et fiable dans divers scénarios du monde réel. Il est évident que l’utilisation des APB à ce stade pourrait exposer le réseau ferroviaire canadien à des risques inutiles et à des préoccupations liées à la sécurité.

Le deuxième accord de recherche et d’essais de Transports Canada était centré sur l’évaluation des répercussions des APB pour la sécurité par temps froid et sur la validation de la performance des prototypes de systèmes APB. Les premiers essais ont été réalisés par le Conseil national de recherches Canada (CNRC) dans une disposition de circuit de freins à air simulé sur un système APB équipé d’instruments. La première série d’essais du CNRC a révélé une réduction considérable de l’effort de freinage lors d’essais simulés de freins équipés d’APB, ce qui indique un potentiel manque de fiabilité et de performance dans la technologie. Les observations rapportées lors d’essais menés plus récemment par le CNRC sur un système APB installé sur un wagon semblent indiquer de meilleures mesures de l’effort à la semelle de frein que les mesures effectuées lors des premiers essais. Une analyse complète des données d’essai les plus récentes est en cours de traitement et devrait être communiquée aux intervenants au printemps 2024. Il faut envisager des essais dans des conditions réelles et davantage de consultations avec d’autres fabricants d’APB pour garantir une mise en œuvre sécuritaire des technologies APB au Canada. Il est important de s’assurer que les APB sont capables de fournir un rendement optimal de façon uniforme avant de les intégrer dans un environnement opérationnel. D’autres activités d’essai sont présentement en cours avec le CNRC pour vérifier les effets du temps froid sur les circuits de freins à air conventionnels.

En 2022, un groupe de travail a été mis sur pied avec les compagnies de chemin de fer pour étudier les conceptions d’APB et explorer des approches sécuritaires en matière d’essais et de mise en œuvre. Le groupe de travail s’est réuni sept fois en tout.

Bien que TC comprenne la recommandation R22-02 d’adopter les APB pour améliorer la sécurité dans l’industrie ferroviaire, l’état de préparation et la disponibilité actuels des APB, conjointement avec les défis relevés lors des travaux de recherche, donnent à penser que les fabricants doivent poursuivre leurs travaux de mise au point et d’essais. La faisabilité du déploiement de cette technologie serait évaluée en fonction de l’état d’avancement des essais et de la recherche, alors que Transports Canada cherche à comprendre l’état de préparation, la disponibilité et la fonctionnalité de la technologie APB, ainsi que sa capacité à atténuer les mouvements non contrôlés du matériel ferroviaire, y compris par temps froid.

TC continuera de surveiller activement l’état d’avancement et la mise au point des APB. Ce faisant, nous pourrons rester informés des avancées et nous assurer qu’elles concordent avec le résultat souhaité de la recommandation. Cette approche permet d’atténuer les risques potentiels associés à une mise en œuvre prématurée et de maximiser les chances de déploiement réussi des APB. Entre-temps, et jusqu’à ce que la technologie soit éprouvée, le Ministère continue de travailler sur d’autres mesures relatives à la performance des freins à air et à l’immobilisation en terrain montagneux, comme l’approbation récente des modifications au Règlement relatif à l’inspection et à la sécurité des freins sur les trains de marchandises et de voyageurs.

L’industrie a participé au groupe de travail sur les APB établi avec TC. Des rapports ont été présentés et examinés par le groupe de travail, tant de la part du CNRC que du Volpe Center. Un participant important de l’industrie ferroviaire a effectué des essais limités d’APB sur le terrain, qui ont brusquement été interrompus en raison des préoccupations liées à la sécurité découlant des APB, d’après les résultats des essais en laboratoire du CNRC.

La recommandation ne semble être fondée ni sur des évaluations de l’état de préparation des APB, ni sur leur efficacité en tant que niveau de défense physique, ni sur leur viabilité au sein du système ferroviaire complexe de l’Amérique du Nord.

Il est évident que les APB ne sont pas près d’être une technologie efficace, viable, disponible ou sécuritaire pour les opérations ferroviaires de transport de marchandises.

Le 20 décembre 2023, TC a informé l’industrie de ce qui suit [traduction] :

« Même si les travaux de recherche et l’évaluation préliminaires de TC ont indiqué que les technologies APB ne sont pas prêtes à être déployées, nous jugeons que les travaux de recherche futurs devraient inclure des essais sur voie et l’installation d’APB sur des wagons dans le but d’évaluer en profondeur l’état de préparation de la technologie.

À titre d’information, Sécurité ferroviaire a terminé son volet de recherche et d’essais, et les progrès futurs seraient dirigés par le Centre d’innovation de TC, qui recevrait au besoin le soutien de Sécurité ferroviaire. »

Ainsi, R22-02 devrait être fermée.

Compte tenu de l’état des réponses de TC et de l’ACFC, le BST s’est adressé à un fabricant d’APB disponibles sur le marché pour une mise à jour sur sa technologie APB afin de mieux comprendre où il en est en ce qui concerne l’obtention de l’approbation inconditionnelle de l’AAR.

Frein d’immobilisation en stationnement (APB) de Wabtec – Échéancier sommaire

• 12/2018 – Achèvement de la conception détaillée du produit
• 12/2019 – Essai de l’effort à la semelle sur le terrain à CSX (Cumberland, Maryland)
• 02/2020 – Demande d’approbation conditionnelle de l’APB par l’AAR
• 09/2021 – Achèvement et publication de la conception de l’APB
• 10/2022 – Installation pour l’essai sur le terrain du CN (dispositifs 4x)
• 12/2022 – Évaluation par TC et le CNRC – 1^re ronde (un dispositif)
• 03/2023 – Évaluation par TC et le CNRC – 2^e ronde (deux dispositifs)
• 10/2023 – Évaluation du dispositif retourné par le CNRC (APB2)
• 12/2023 – Essai de l’effort à la semelle sur le terrain à Curry Rail (Hollidaysburg, Pennsylvanie) avec l’APB2
• 02/2024 – Observation d’essais sur wagon de l’APB1 au CNRC

Résumé de l’APB de Wabtec

Le concept d’APB de Wabtec est en cours de développement depuis plus de six ans. La conception a suivi une grande partie de notre cadre de développement de produits (une méthodologie normalisée pour les projets de recherche et développement, y compris les itérations de conception, les examens de conception, la vérification et la validation), à un point tel que la conception a évolué vers ce que l’on estime être bien au-delà de la phase de prototype et qu’elle est apte à être évaluée par l’industrie.

L’APB de Wabtec a été validé conformément aux spécifications applicables de l’AAR, comme suit :

• Norme S-400 de l’AAR (Figure 8.2) : Diamètre intérieur de la tige creuse, trous de montage et dimensions de l’enveloppe.
• Norme S-4004 de l’AAR (essais de performance) :
  • Essai de l’effort (section 3; -40/RT/150 °F)
  • Essais de fuite (section 3; -40/RT/150 °F)
  • Essais de vibration (section 4)
  • Essais de cycle (section 5)

L’APB de Wabtec a également été validé au-delà des spécifications AAR ci-dessus, conformément aux lignes directrices internes :

• Banc d’essai sur wagon individuel – Serrages simulés (-40/RT/150 °F)
• Puissance de l’effort et maintien de l’effort
• Essais d’endurance et de validation
• Sur wagon – Serrages et effort à la semelle

D’après ces validations réussies et des essais sur wagon documentés, on estime que l’APB actuel est prêt à être évalué dans le cadre d’autres essais sur le terrain. Plus précisément, on espère que les essais sur wagon de l’APB que le CNRC a récemment menés avec succès entraîneront la reprise des essais de l’APB sur le terrain par le CN. La mise en service effective de cette technologie permettra d’évaluer la durabilité de la conception et d’obtenir des renseignements précieux sur l’exploitation des wagons équipés de l’APB. De plus, les essais de l’APB à MxV Rail devraient commencer en mai.

L’APB de Wabtec apportera des avantages pour l’exploitation et la sécurité :

• L’APB se serre après que la pression dans la conduite générale descend en bas de 20 psi et maintient l’effort à la semelle développé après un serrage d’urgence au cas où la pression du cylindre de frein diminuerait en raison d’une fuite.
• Le serrage de l’APB à la suite d’un serrage d’urgence intempestif, d’une séparation des tuyaux ou d’un serrage d’urgence intentionnel permet d’immobiliser les wagons afin de procéder à une évaluation approfondie de la situation, évitant ainsi une possible situation d’urgence critique où des mesures correctives s’imposeraient.
• Le robinet de la commande pneumatique de l’APB – isolation de la pression dans la conduite générale de l’APB –permet de maintenir l’effort à la semelle pendant que le circuit de freins se rétablit.
• Le robinet de la commande pneumatique de l’APB – l’accès depuis le sol replace le besoin de serrer les freins à main, éliminant ainsi la tâche physique exigeante de serrage et desserrage des freins à main.
• Un frein d’immobilisation en stationnement est considéré comme une amélioration importante du circuit de freins pour empêcher les mouvements non contrôlés. La fonctionnalité de base d’un frein de stationnement devient encore plus importante sous l’angle de l’exploitation autonome des trains.

Commentaires liés à l’évaluation de deux APB par le CNRC (Conseil national de recherches Canada) :

Dans une lettre et un rapport datés du 27 février 2024, Wabtec a fourni un rapport détaillé au CNRC; le tout a ensuite été envoyé au BST. Voici un résumé des grandes lignes de ce rapport :

L’APB2 a été envoyé au CNRC à des fins d’essai le 20 janvier 2023. Au cours des essais de performance, le CNRC a observé que l’APB2 produisait occasionnellement une faible puissance d’effort. Le dispositif a été réexpédié à Wabtec pour une évaluation approfondie (Wabtec l’a reçu le 19 octobre 2023). L’APB2 a été soumis à des essais dans l’état où il avait été reçu du CNRC.

Wabtec a été incapable de reproduire les résultats consignés dans le rapport du CNRC.

Le cylindre de l’APB2 retourné s’est avéré être conforme aux exigences de puissance d’effort prévues dans la spécification de la norme S-4004 de l’AAR.

Une comparaison directe de la puissance de l’effort entre un cylindre ABU standard et le cylindre APB2 retourné démontre que la puissance de l’effort de l’APB2 est d’au plus 4 % inférieure, sans simulation avec ressorts et timonerie.

Les essais réalisés avec la configuration de simulation avec ressorts et timonerie de Wabtec sur l’APB2 affichent 107 % à 149 % de la puissance plus faible mesurée par le CNRC sur le cylindre APB2. On croit que le dispositif d’essai du CNRC, simulant la timonerie d’un wagon, peut avoir contribué à la disparité consignée dans les mesures de la puissance de l’effort effectuées lors de la simulation avec ressorts et timonerie du cylindre de l’APB2.

De par sa conception, la cible de maintien de puissance de l’APB consiste à maintenir plus de 80 % de l’effort à la semelle généré par un freinage d’urgence. Le cylindre de l’APB2 retourné a maintenu plus de 80 % de l’effort dans toutes les conditions d’essai.

Les données préliminaires découlant des essais récemment effectués par le CNRC avec l’APB1 démontrent que le frein d’immobilisation en stationnement a produit plus de 90 % de la source de semelle non exploitée générée par le cylindre ABU standard. Ces essais ont été effectués en février 2024 sur un wagon-trémie couvert de 100 tonnes (AVL 003) dans les installations du CNRC (Ottawa, Ontario). Les essais ont été réalisés à l’intérieur et à l’extérieur (température approximative de 15 °F). Ces données semblent corroborer elles aussi les essais internes de Wabtec et les essais sur wagon effectués à Curry Rail.

Comme toujours, Wabtec continuera à aider les organismes de réglementation et les intervenants de l’industrie à développer de nouvelles technologies qui améliorent la sécurité des opérations.

En 2022-2023, Transports Canada (TC) a conclu 2 contrats, un avec le Volpe National Transportation Systems Center (Volpe) et l’autre avec le Conseil national de recherches Canada (CNRC), pour évaluer l’état de préparation, l’efficacité et les conséquences pour la sécurité de la technologie du frein d’immobilisation en stationnement (APB), surtout dans les scénarios par temps froid au Canada.

TC a aussi indiqué qu’un groupe de travail avait été mis sur pied avec les compagnies de chemin de fer pour étudier les paramètres de conception et de sécurité de la technologie APB. Le groupe de travail s’est réuni sept fois en tout. TC a informé l’industrie de la recommandation du BST et a tenu des discussions sur la technologie APB, mais n’est pas parvenu à trouver de chemin de fer partenaire disposé à collaborer avec les fabricants de la technologie APB en vue d’obtenir l’approbation inconditionnelle de l’Association of American Railroads (AAR)La technologie APB développée par Wabtec et évaluée par le CNRC a reçu l’approbation conditionnelle de l’AAR. Pour obtenir l’approbation inconditionnelle de l’AAR, et donc permettre que la technologie puisse être utilisée par les chemins de fer en service opérationnel, les fabricants de la technologie APB doivent avoir des partenaires de l’industrie qui acceptent de mettre à l’essai la nouvelle technologie en service pendant une période précise et dans un large éventail d’applications et de situations afin de démontrer qu’elle est appropriée pour une utilisation à long terme..

Dans le rapport final qu’il a présenté à TC en août 2023, le Volpe a souligné que la technologie APB n’est pas suffisamment avancée pour être mise en œuvre à l’heure actuelle. Le Volpe a aussi insisté sur le fait qu’il faut poursuivre les travaux de mise au point pour s’assurer que les APB peuvent fonctionner de manière uniforme et fiable dans divers scénarios du monde réel.

Les essais réalisés par le CNRC pour le compte de TC en 2023 portaient sur l’évaluation des répercussions de la technologie APB sur la sécurité par temps froid. Cependant, les essais réalisés par le CNRC ont révélé une réduction considérable de l’effort de freinage lors des essais de freinage utilisant la technologie APB à l’aide d’un dispositif APB équipé d’instruments et fabriqué par Wabtec. La technologie APB recourt à l’utilisation d’un levier mécanique auquel la température ambiante ne nuit pas, comme l’ont démontré les essais du fabricant. De par sa conception, un APB, une fois activé, maintient un effort de freinage, quelle que soit la température de l’air ambiant jusqu’à ce que la pression dans la conduite générale augmente et que le levier mécanique soit relâché. Le BST fait remarquer que les essais réalisés par le CNRC comprenaient l’utilisation d’un circuit de freinage à air simulé (c.-à-d. un banc d’essai) qui n’avait pas fait l’objet d’une approbation par le fabricant de la technologie APB (Wabtec) et qui a probablement donné lieu à des résultats non valides et à des conclusions erronées sur l’efficacité de la performance du dispositif APB.

Le dispositif APB mis à l’essai par le CNRC a ensuite été réexpédié à Wabtec aux fins d’évaluation. Wabtec n’a relevé aucun problème dans le dispositif et n’a pas été en mesure de reproduire les résultats obtenus par les essais du CNRC en utilisant le banc d’essai. Les essais réalisés par Wabtec ont révélé que le dispositif APB fonctionnait comme prévu, en maintenant l’effort de freinage souhaité.

À la suite des essais initiaux, le CNRC, au nom de TC, a effectué d’autres essais d’APB en février 2024 en utilisant un wagon-trémie couvert chargé de 100 tonnes dans les installations du CNRC à Ottawa (Ontario). Les essais ont été réalisés à l’intérieur et à l’extérieur (à une température approximative de −9 °C). Les données préliminaires démontrent que le dispositif APB a produit de meilleures mesures de l’effort aux semelles de frein que lors des premiers essais réalisés par le CNRC et que les résultats sont similaires à ceux que Wabtec a rapportés lors de ses essais.

La technologie APB de Wabtec est en développement depuis plus de six ans. Wabtec soutient que la conception a évolué au-delà de la phase de prototype, ayant reçu l’approbation conditionnelle de l’AAR et ayant réalisé de nombreux essais avec succès, et qu’elle est prête à être évaluée par l’industrie dans un environnement opérationnel.

Entre-temps, TC continue de compter sur les améliorations apportées à son cadre réglementaire pour aborder la question de la performance des freins à air et de l’immobilisation des trains en terrain montagneux, comme l’approbation des modifications au Règlement relatif à l’inspection et à la sécurité des freins sur les trains de marchandises et de voyageurs le 29 septembre 2023, qui entreront en vigueur le 1^er décembre 2025. Ces étapes franchies sont positives et devraient améliorer la sécurité. Cependant, comme indiqué dans le préambule de la recommandation, les essais menés par le BST dans le cadre de l’enquête R19C0015 ont démontré que le serrage des freins à main exigé par la règle 66 du Règlement d’exploitation ferroviaire du Canada (REFC) pourrait être insuffisant pour immobiliser un train dans de nombreuses circonstances, notamment en raison des limites de la performance humaine, entraînant des valeurs de couple minimales plus basses que prévu. Les faits qui précèdent démontrent la nécessité de disposer de dispositifs de sécurité matériels tels que la technologie APB pour renforcer la sécurité et empêcher les mouvements non contrôlés du matériel roulant ferroviaire.

Le Bureau juge encourageant le fait que TC reconnaît et admet que les mouvements incontrôlés de matériel ferroviaire peuvent créer des situations à haut risque qui peuvent avoir des conséquences catastrophiques. Les initiatives lancées à ce jour par TC visaient à évaluer l’état de préparation de la technologie APB, son efficacité et ses répercussions sur la sécurité pour veiller à ce que la technologie APB soit en mesure de fonctionner comme prévu avant d’être intégrée dans un environnement d’exploitation. Toutefois, à moins que TC ne prenne des mesures pour planifier d’autres essais de cette technologie dans un environnement opérationnel, il est peu probable que l’industrie ferroviaire canadienne se porte volontaire pour s’associer aux fabricants d’APB afin de procéder à l’essai de cette technologie en service en vue d’obtenir l’approbation inconditionnelle de l’AAR. TC a indiqué qu’au cours de la prochaine année, ses recherches seraient axées sur les essais des APB, en plus des essais sur les répercussions du temps froid sur les circuits de freins à air conventionnels. Par conséquent, le Bureau estime que la réponse de TC à la recommandation R22-02 dénote une attention en partie satisfaisante.