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
Directrice générale, Sécurité ferroviaire
Transports Canada
Avis de sécurité ferroviaire – 04/19
Prévention de mouvements incontrôlés des trains immobilisés d’urgence dans des déclivités de moins de 1,8 %
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)
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 sécurité ferroviaire (LSF) accorde au ministre des Transports le pouvoir d’ordonner à une compagnie, une autorité responsable de service de la voirie ou une municipalité de mettre fin à toute activité qui pourrait compromettre la sécurité ferroviaire ou de suivre toute procédure ou d’apporter les mesures correctives nécessaires précisées dans l’arrêté, y compris de construire, de modifier, d’exploiter ou d’entretenir des installations ferroviaires.
Le 4 février 2019, le train numéro 301 du Canadien Pacifique circulait vers l’ouest à destination de Vancouver, Colombie-Britannique, lorsque le train fut immobilisé dans une déclinaison montagneuse grâce à une application des freins d’urgence. Après un certain laps de temps, le train a commencé à bouger et a accéléré à une vitesse supérieure à la vitesse maximale permise sur cette voie et a déraillé. Un total de 99 wagons et 2 locomotives ont déraillé entre le Upper Spiral Tunnel et le Lower Spiral Tunnel près de Field, en Colombie-Britannique (subdivision de Laggan). L’équipe de train était composée d’un mécanicien de locomotive, d’un chef de train et d’un stagiaire; tous ont été mortellement blessés.
Puisque les causes exactes de l’accident restent inconnues, dans l’intérêt de la sécurité ferroviaire et pour éviter que d’autres incidents se produisent dans des circonstances similaires, il est nécessaire d’ordonner, en vertu de l’article 32.01 de la Loi sur la sécurité ferroviaire (LSF), à toutes les compagnies de chemin de fer et les compagnies de chemin de fer locales énumérées à l’annexe B que :
- Lorsqu’un train est arrêté à l’aide des freins d’urgence dans une déclivité de 1,8 % ou plus
(c.-à-d. une déclivité montagneuse), serrer immédiatement un nombre suffisant de freins à main, déterminé selon tableau de l’Annexe A, avant d’alimenter le circuit de frein à air pour prévenir tout mouvement involontaire de l’équipement.
Le présent Arrêté entrera en vigueur le 8 février 2019 et demeurera en vigueur jusqu’à ce qu’il soit annulé par écrit par le ministre des Transports.
Conformément au paragraphe 32.1(1) de la LSF, une personne visée par un arrêté transmis en vertu de l'article 32.01 de la LSF peut, à la date indiquée dans l'arrêté, déposer une demande de révision au Tribunal d’appel des transports du Canada (Tribunal).
Si vous avez l’intention de demander au Tribunal d’entreprendre l’examen de cet arrêté, vous devez présenter une demande écrite au Tribunal timbrée au plus tard le10 mars 2019.
Conformément à l’article 32.3 de la LSF, ni la révision prévue à l’article 32.1, ni l’appel prévu
à l’article 32.2, ni le réexamen par le ministre prévu aux paragraphes 32.1(5) ou 32.2(3) n’ont pour effet de suspendre l’arrêté donné en vertu de l’article 32.01 de la LSF.
Directrice général, Sécurité ferroviaire
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 | 2 | 2 | 2 | 4 | 6 | 6 | 8 | 10 | 10 | 12 | 12 | 14 | |
| > 2 000 – 4 000 | 2 | 2 | 4 | 6 | 8 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 26 | |
| > 4 000 – 6 000 | 2 | 6 | 6 | 10 | 14 | 16 | 20 | 24 | 28 | 30 | 34 | 38 | |
| > 6 000 – 8 000 | 4 | 6 | 8 | 12 | 18 | 22 | 26 | 32 | 36 | 42 | 46 | 52 | |
| > 8 000 – 10 000 | 4 | 6 | 10 | 16 | 22 | 28 | 34 | 40 | 46 | 52 | 58 | 66 | |
| > 10 000 – 12 000 | 4 | 8 | 12 | 20 | 26 | 34 | 40 | 48 | 56 | 64 | 72 | 80 | |
| > 12 000 – 14 000 | 6 | 8 | 14 | 22 | 30 | 40 | 48 | 58 | 66 | 76 | 84 | 96 | |
| > 14 000 – 16 000 | 6 | 10 | 16 | 26 | 36 | 46 | 56 | 66 | 76 | 88 | 98 | 110 | |
| > 16 000 – 18 000 | 6 | 10 | 18 | 28 | 40 | 50 | 62 | 74 | 86 | 100 | 112 | 126 | |
| > 18 000 – 20 000 | 8 | 12 | 20 | 32 | 44 | 58 | 70 | 84 | 98 | 112 | 128 | 146 | |
| > 20 000 – 22 000 | 8 | 12 | 22 | 36 | 50 | 64 | 78 | 94 | 110 | Tous les freins à main | |||
| > 22 000 – 24 000 | 8 | 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 en Anglais selement
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).
Tableaux des données
| 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.
| 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 |
| 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
| 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).
Tableaux des données
| 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.
| 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 |
| 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
| 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
R19C0015
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)