Rapport d'enquête ferroviaire R13D0077

Le 6 novembre 2013 vers 5 h 5, heure normale de l’Est, alors que le train de marchandises M37231-05 du Canadien National négocie une courbe serrée au triage Taschereau à Montréal (Québec), 10 de ses wagons vides déraillent. Les wagons déraillés et la voie sont endommagés. Il n’y a pas de blessés.

L'accident

Le 5 novembre 2013, vers 21 h 30^{Note de bas de page 1}, heure normale de l'Est, le train de marchandises M37231-05 du Canadien National (CN) (le train) est parti de Belleville (Ontario) en direction de l'est pour se rendre au triage Taschereau du CN à Montréal (Québec) (figure 1). Le train était constitué de 2 locomotives et de 72 wagons. Il pesait environ 7000 tonnes et mesurait environ 5300 pieds de longueur. L'équipe de train se composait d'un mécanicien de locomotive et d'un chef de train. Les deux membres de l'équipe étaient qualifiés pour leurs postes respectifs et répondaient aux exigences réglementaires en matière de repos et de condition physique.

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Vers 3 h 50 le 6 novembre 2013, après le garage de 11 wagons à Coteau (Québec), le train s'est remis en route avec 61 wagons placés derrière les locomotives comme suit :

• Les 19 premiers wagons étaient chargés et pesaient chacun plus de 110 tonnes.
• Les wagons suivants, du 20e au 31e, étaient vides. Ce lot comprenait 7 wagons couverts et 5 wagons plats à parois de bout et à support central en A de 80 pieds de longueur, qui étaient tous équipés d'appareils amortisseurs en bout de wagon (AAEBW) hydrauliques à longue course.
• Les wagons suivants, du 32e au 45e, étaient chargés et pesaient chacun plus de 110 tonnes.
• Ensuite, de la 46e à la 61e position, venaient des wagons porte-automobiles à plusieurs étages chargés, qui étaient tous équipés d'AAEBW.

À 4 h 40, le train est arrivé au triage Taschereau. Les directives du chef de triage étaient de se rendre au parc automobile^{Note de bas de page 2}. Les 16 wagons à la queue du train devaient être garés sur la voie MC96 et les 45 autres devaient être déplacés sur une autre voie.

Près de l'extrémité nord de la voie MC96, le chef de train est descendu du train et s'est placé pour dételer les 16 wagons porte-automobiles en queue du train. Le train s'est ensuite avancé sur la voie CX01 et s'est dirigé vers le faisceau de réception.

Une fois rendu à l'aiguillage de liaison XA52, le mécanicien de locomotive a arrêté le train, est sorti de la cabine et a orienté l'aiguillage de liaison pour la voie CX02. Le mécanicien de locomotive est ensuite retourné à la cabine de locomotive, a avancé le train sur la voie CX02, puis s'est arrêté. Le train occupait alors les voies CX02, CX01 et MC96 (figure 2).

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Vers 5 h 5, le chef de train a coupé le train et laissé les 16 wagons porte-automobiles de queue sur la voie MC96. Le chef de train a ensuite demandé au mécanicien de locomotive d'avancer. En actionnant le manipulateur, le mécanicien de locomotive se guidait sur des repères visuels pour évaluer l'accélération du train. Les locomotives avaient avancé d'environ 50 pieds lorsqu'un serrage d'urgence des freins déclenché par le train s'est produit et que le train s'est arrêté. Par la suite, l'équipe a déterminé que les wagons de la 20e à la 29e position avaient déraillé en pleine courbe de la voie CX01.

Au moment de l'accident, il faisait 5 °C, le ciel était couvert et la vitesse du vent était d'à peu près 6 km/h.

Examen des lieux

L'examen des lieux a établi les faits suivants :

• Le 20e wagon à partir des locomotives (wagon couvert vide) avait déraillé, mais était toujours attelé à l'avant du train. Ce wagon était incliné à un angle de 45 degrés et obstruait une traversée menant à la sortie nord du triage (photo 1).
• Les 9 wagons vides suivants (du 21e au 29e) avaient déraillé et étaient renversés sur le côté. Les 24e à 29e wagons se trouvaient dans le fossé adjacent à la voie CX01.
• Le 29e wagon, un wagon plat à parois de bout et à support central en A de 80 pieds de longueur équipé d'AAEBW, qui était vide, s'était séparé de l'arrière du train.
• Les wagons déraillés étaient endommagés et la plupart d'entre eux s'étaient séparés de leurs bogies. Les mâchoires d'attelage et barres de traction ne montraient pas de signes de déformation ni de rotation.
• Les composants des wagons déraillés étaient en bon état avant l'accident.
• L'appareil de manœuvre de l'aiguillage de liaison XA52 a été détruit par le 25e wagon.
• Il y avait de nombreuses marques de boudin de roue sur le dessus du rail du côté intérieur de la courbe. Le côté extérieur (côté champ) des traverses correspondantes montrait des signes de dommages causés par les roues.
• Les bogies du 29e wagon se trouvaient à environ 23 pieds en avant des marques sur le dessus du rail. Une grande quantité de ballast entre les deux avait été poussée dans le sens de la marche du train.
• Les bogies du 20e wagon avaient été traînés latéralement sur environ 3 pieds dans le ballast.

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Renseignements consignés

Les tableaux 1 et 2 présentent un sommaire des données du consignateur d'événements de locomotive (CEL) de la locomotive de tête.

Le train M37231

Le train M37231 voyageait chaque jour du triage MacMillan à Toronto (Ontario) au triage Taschereau. Habituellement, ce train transportait des marchandises diverses et comprenait des wagons porte-automobiles. Il était formé par lotissement selon la destination^{Note de bas de page 3}. À l'arrivée au triage Taschereau, le train se rendait normalement au parc automobile, où les wagons porte-automobiles étaient garés. Les autres wagons étaient ensuite déplacés et garés à un autre endroit dans le triage.

Le matin de l'événement, le train est parti de Belleville avec 72 wagons, dont 11 ont été garés à Coteau. Il s'est ensuite rendu au triage Taschereau avec 61 wagons, y compris un lot de 12 wagons vides, tous munis d'AAEBW, placés ensemble aux positions 20 à 31 derrière les locomotives. Parmi ces wagons, les 23e à 25e ainsi que les 28e et 29e étaient des wagons plats à parois de bout et à support central en A de 80 pieds de longueur (annexes A et B).

Le triage Taschereau

Le triage Taschereau, qui se trouve au point milliaire 144,4 de la subdivision de Saint-Laurent du CN, est le principal triage du CN dans la région de Montréal. Ce triage comprend des installations de manœuvre et de formation de trains de marchandises, d'exploitation intermodale, de même que des ateliers de réparation, un parc automobile et des installations de transbordement pour les marchandises en vrac.

La configuration du triage Taschereau est la suivante :

• Les voies sont principalement orientées dans la direction nord-sud.
• Le triage englobe approximativement 110 milles de voies et est équipé d'environ 460 aiguillages.
• Sa capacité maximale est de 4000 wagons.
• Environ 25 trains y arrivent et en partent chaque jour, pour un total de quelque 190 000 wagons transportés par année.
• Les mouvements des trains dans le triage sont régis par la règle 105^{Note de bas de page 4} du Règlement d'exploitation ferroviaire du Canada (REF) et ne doivent pas dépasser 15 mi/h.

Renseignements sur la voie

La voie CX01 est en forme de U et comprend une courbe serrée de 15,75 degrés (figure 2). Il y a 5 autres voies (CX02 à CX06) de configuration similaire qui sont adjacentes à la voie CX01 et parallèles à celle-ci sur une partie de la courbe. La voie CX01 relie les voies du parc automobile à celles du faisceau de réception. Le train M37231 l'empruntait chaque jour lorsqu'on devait garer des wagons porte-automobiles. D'autres mouvements de triage et de locomotives manœuvres-ligne passent aussi par la voie CX01, de sorte que le trafic ferroviaire annuel total sur cette voie représente environ 2 millions de tonnes brutes.

Au moment de l'événement, la voie CX01 était en bon état. Elle était composée de longs rails soudés de 136 livres posés sur des selles à double épaulement de 14 pouces fixées au moyen de 3 crampons chacune. Une traverse sur trois était encadrée d'anticheminants. Le ballast était composé principalement de pierre concassée de ½ pouce à 2 pouces.

Renseignements sur l'équipe

Le mécanicien de locomotive avait 29 ans d'expérience dans l'industrie ferroviaire et travaillait comme mécanicien de locomotive depuis 9 ans. Au cours de l'année précédente, le mécanicien de locomotive avait conduit des trains entre Belleville et le triage Taschereau. Il garait régulièrement des wagons dans le parc automobile et connaissait bien la courbe de la voie CX01. Le chef de train avait 3 ans d'expérience de conduite de train et connaissait bien le triage Taschereau.

La veille de l'événement, soit le 5 novembre 2013 à 2 h 18, les membres de l'équipe avaient été appelés pendant leur plage horaire désignée^{Note de bas de page 5} pour mener un train de Montréal à Belleville. Ils étaient arrivés à Belleville et avaient quitté le service à 12 h 52. Ils avaient été transportés à un hôtel de Belleville pour se reposer. Environ 7 heures plus tard (vers 20 h), on leur a demandé de ramener le train M37231-05 à Montréal.

Forces en-train

Le jeu d'attelage est l'ampleur du mouvement qui se produit à l'intérieur du train lorsque les appareils amortisseurs sont comprimés (force de compression) ou étirés (force de traction) à mesure que les forces en-train se propagent d'un wagon à l'autre. L'application graduelle de l'effort de traction de la locomotive fait en sorte que le train commence à avancer, un wagon à la fois, à mesure que le jeu d'attelage est repris. Selon le type de wagon et d'appareil amortisseur, le jeu d'attelage peut varier :

• Pour les wagons équipés des appareils amortisseurs standards (appareils de choc et de traction), le jeu est d'environ 6 pouces par wagon.
• Pour les wagons équipés des AAEBW, le jeu peut atteindre 36 pouces par wagon.

Les AAEBW sont conçus pour amortir les forces en-train afin d'éviter autant que possible les dommages au chargement. Toutefois, la présence d'AAEBW peut augmenter considérablement le jeu d'attelage total d'un train.

Lorsqu'un train comprend des lots de wagons équipés d'appareils amortisseurs de ce type, le mécanicien de locomotive doit faire preuve d'une vigilance accrue. S'il ne fait pas attention, une compression ou une extension soudaine de l'attelage pourrait causer une séparation ou un déraillement du train.

Dans ce cas-ci, après que les wagons porte-automobiles ont été dételés du train, le train avait un jeu d'attelage de 50 pieds environ (c.-à-d. que les appareils amortisseurs avaient été compressés en raison de l'utilisation du frein direct de locomotive pour arrêter le train). Par conséquent, lorsque le train s'est mis en mouvement, les locomotives devaient avancer d'environ 35 pieds avant que le 29e wagon commence à bouger (annexe A).

Formation et conduite du train

Selon le manuel sur la composition des trains de l'Association of American Railroads (AAR), les wagons équipés d'AAEBW augmentent le jeu d'attelage total du train et peuvent grandement amplifier les forces en-train. En général, on ne devrait pas placer des lots de wagons vides équipés d'AAEBW devant de grands lots de wagons chargés dotés d'appareils de choc et de traction standards.

Les forces en-train, si elles ne sont pas maîtrisées, peuvent atteindre un niveau suffisant pour provoquer des ruptures de mâchoires d'attelage, des bris d'attelage, des dommages au chargement et des déraillements. Les sociétés ferroviaires ont établi des directives spécifiques de conduite des trains pour en assurer l'exploitation sécuritaire. Le Guide du Mécanicien de Locomotive imprimé 8960 du CN indique notamment :

Article G1.1 – Principes

La SÉCURITÉ est le principe le plus important en ce qui a trait à la conduite des trains. Pour assurer une sécurité maximale, on doit réduire au minimum les efforts exercés dans le train ainsi que ceux mis en jeu entre le train et la voie.

[…]

Article G1.2 – Politique

[…] Pour conduire les trains conformément aux principes de sécurité, de service et d'utilisation des actifs du CN, [traduction] « le mécanicien de locomotive doit faire appel à ses connaissances, à ses compétences et à son bon jugement professionnel pour conduire son train ».

[…]

Article G2.3 – Utilisation du manipulateur

Le manipulateur doit être manœuvré de manière à assurer un réglage graduel du jeu des attelages et à réduire les efforts dans le train.

Il doit être déplacé un cran à la fois.

Lorsqu'on met le train en marche, on doit éviter de passer à un cran supérieur avant que la valeur indiquée sur l'ampèremètre ou sur l'indicateur d'effort de traction se soit stabilisée ou ait diminué.

[…]

Régler l'effort de traction dans les courbes prononcées de manière à réduire les risques de « mise en ligne droite » par suite d'efforts latéraux excessifs.

Pour réguler l'effort de traction, les mécaniciens de locomotive doivent surveiller l'indicateur d'effort de traction du poste de conduite de la locomotive et ajuster la conduite du train en conséquence.

Forces latérales et verticales

Une combinaison de forces latérales (L) et verticales (V) est présente à l'interface entre la roue et le rail (figure 3). Le rapport entre les forces latérales et verticales (L/V) fournit une indication de la probabilité de déraillement. En présence d'une grande force latérale et d'une force verticale limitée (ce qui est le cas, par exemple, pour un wagon vide), cette grande force latérale aura tendance à pousser le boudin de roue contre la face intérieure du rail, ce qui pourrait faire monter la roue sur le rail et provoquer un déraillement.

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Lorsqu'elles tirent un train dans une courbe, les locomotives ont tendance à étirer le train (alignement du groupe de wagons), ce qui pousse les boudins de roue contre le rail du côté intérieur de la courbe. Cette force latérale sur le rail dépend directement de l'effort appliqué par les locomotives, de la déclivité de la voie et de son degré de courbure. Si la force de traction produite par les locomotives est excessive ou s'il y a une extension importante du train, le rapport L/V peut atteindre un niveau critique où les roues d'un wagon montent sur le rail du côté intérieur de la courbe ou le font basculer. Les longs wagons plats à parois de bout et à support central en A vides sont particulièrement vulnérables à ces forces.

Les déraillements par alignement du groupe de wagons sont causés par une grande charge de traction, qui peut être une charge statique ou (plus souvent) une extension dynamique de l'attelage. Les déraillements par alignement du groupe de wagons présentent les caractéristiques suivantes^{Note de bas de page 6} :

• Les déraillements par alignement du groupe de wagons ont lieu dans des courbes, pas dans les tronçons en ligne droite.
• Un alignement du groupe de wagons est souvent associé à l'application d'une puissance excessive en marche avant; souvent, ce sont les wagons de tête d'un train qui déraillent lorsqu'un train qui allait à faible vitesse accélère dans une section où la courbe est prononcée (c'est le SCÉNARIO CLASSIQUE).
• Ce sont généralement des wagons vides ou légèrement chargés, des wagons à long porte-à-faux ou des combinaisons de wagons courts et longs qui déraillent.
• Les wagons déraillés sont tirés par-dessus le rail bas, habituellement en ligne droite, mais il arrive parfois que le rail bas soit renversé et que la roue du côté haut tombe à l'intérieur.
• Il y a de courtes marques de boudin de roue sur le dessus du rail bas ou sur l'âme et le raccord âme-patin, selon que la roue a monté sur le rail ou que le rail s'est renversé.

Mise en mouvement du train

Lorsqu'un train est mis en mouvement, l'indicateur de la locomotive affiche l'effort de traction exercé sur le train. À faible vitesse, le mouvement de la locomotive donne des indices que le mécanicien de locomotive peut utiliser pour déterminer s'il convient d'augmenter la puissance. Lorsque l'effort de traction augmente et que le train se met en mouvement, le mécanicien de locomotive perçoit des vibrations dans la cabine, ainsi que l'extension du train qui reprend son jeu. Comme l'effort de traction des locomotives peut se stabiliser avant que tous les wagons se mettent en mouvement, augmenter encore (inutilement) la puissance pourrait générer de grandes forces en-train. En vérifiant le mouvement du train et l'indicateur d'effort de traction avant d'actionner le manipulateur, un mécanicien de locomotive peut limiter plus efficacement les forces en-train pendant que le train se met en mouvement.

Déraillements antérieurs au triage Taschereau

Depuis l'an 2000, il y a eu 10 déraillements sur les voies CX-01 à CX06, qui ont probablement été causés, au moins en partie, par les forces en-train. Le tableau 3 donne un résumé de ces déraillements.

Ni l'état du matériel roulant ni celui de la voie ne sont considérés comme des facteurs contributifs au déraillement. L'analyse portera principalement sur les forces en-train dans les instants précédant le déraillement. Nous analyserons également la formation du train et la configuration de la voie CX01.

L'accident

L'accident présente les traits caractéristiques d'un déraillement par alignement du groupe de wagons. Les marques sur le dessus du rail du côté intérieur de la courbe et sur les extrémités correspondantes des traverses suggèrent que les wagons ont monté sur le rail intérieur, ont versé sur le côté et ont été entraînés latéralement vers l'intérieur de la courbe. Le ballast déplacé indique que les wagons ont été tirés vers l'avant après avoir déraillé. La distance parcourue par les wagons déraillés allait en ordre décroissant du 29e wagon au 20e. Plus précisément, le 29e wagon a été traîné sur environ 23 pieds vers l'avant, tandis que pour le 20e wagon cette distance n'était que de quelque 3 pieds. Ces distances sont celles auxquelles ont pourrait s'attendre si le 29e wagon avait déraillé en premier et avait été traîné vers l'avant avant le serrage d'urgence des freins. Le serrage d'urgence des freins a été déclenché lorsque le 29e wagon s'est séparé du 30e.

Avant le déraillement, lorsque chaque wagon du train s'est mis en marche dans la courbe sur la voie CX01, des forces latérales s'exerçaient à chaque boudin de roue sur le rail du côté intérieur de la courbe. Lorsque l'effort de traction des locomotives a augmenté, la force latérale appliquée à chaque boudin de roue a aussi augmenté. Les wagons de la 20e à la 29e position, qui se trouvaient en pleine courbe, ont commencé à subir des forces se caractérisant par un rapport L/V élevé. Ce rapport L/V élevé au moment où se produisait une extension du train a causé le déraillement du 29e wagon, un wagon plat à parois de bout et à support central en A de 80 pieds de longueur équipé d'AAEBW, qui était vide. Comme la locomotive a continué de tirer après que le 29e wagon a déraillé, les 9 wagons vides en avant de celui-ci (28e à 20e) ont déraillé. L'accident s'est produit lorsque les grandes forces L/V se sont exercées à l'interface entre les boudins de roue du 29e wagon et le rail intérieur en pleine courbe sur la voie CX01 au moment même où le train s'étirait, ce qui a provoqué un déraillement par alignement du groupe de wagons.

Conduite du train

La conduite d'un train a une incidence directe sur l'amplitude des forces en-train. Dans ce cas-ci, après l'arrêt à l'aiguillage de liaison XA52, l'équipe a commandé une faible accélération, portant le manipulateur de la position de ralenti au 4e cran en 34 secondes à peu près. Cette manipulation graduelle maintenait les forces en-train (c.-à-d. compensation du jeu du train) au plus bas.

Avant de garer les 16 wagons porte-automobiles dans le parc automobile, l'équipe avait utilisé les freins pneumatiques du train et les freins directs de locomotive pour arrêter le train. Les freins directs de locomotive avaient été serrés à fond pendant que le train avançait toujours à 4 mi/h. Ce freinage a causé des forces de compression considérables à la tête du train, de sorte que le train s'est immobilisé avec les attelages comprimés. Par conséquent, quand il a recommencé à avancer, il aurait fallu que l'accélération soit faible pour éviter une extension soudaine du train et la présence de forces en-train excessives. Idéalement, le mécanicien de locomotive aurait dû actionner le manipulateur graduellement pour reprendre le jeu avant d'appliquer tout l'effort de traction de la locomotive.

Après le garage des wagons porte-automobiles, le mécanicien de locomotive a commencé à faire avancer le train et a rapidement porté le manipulateur au 5e cran (en 13 secondes environ). Comme d'habitude, il y a eu un court délai entre les manœuvres du manipulateur et la réponse des locomotives; c'est pourquoi l'effort de traction avait initialement du retard sur la position du manipulateur. Pendant cette période, l'indicateur d'effort de traction aurait montré une augmentation soutenue de l'effort de traction de la locomotive. Cependant, le mécanicien de locomotive se fiait uniquement au mouvement de la locomotive pour évaluer l'effort de traction et ne surveillait pas l'indicateur d'effort de traction en actionnant le manipulateur. L'extension du train a donc été brusque, car l'effort de traction était plus grand que celui nécessaire pour mettre le train en mouvement. Cette manœuvre rapide du manipulateur sans surveillance de l'indicateur d'effort de traction a causé une extension importante du train et provoqué le déraillement par alignement du groupe de wagons.

Formation du train

Le train comprenait un lot de wagons vides (légers) en avant d'un lot de wagons chargés. Seul le lot de wagons vides a subi cette extension rapide. De plus, ces wagons vides étaient tous équipés d'AAEBW, qui peuvent accentuer les forces de traction en situation d'extension rapide du train. Le lot comprenait aussi 5 wagons plats à parois de bout et à support central en A de 80 pieds de longueur. L'un d'entre eux a été le premier à dérailler. Ce type de wagon est connu pour sa tendance à dérailler en présence d'un rapport L/V élevé dans les courbes. Avec un lot de wagons vides (légers) placés devant un lot de wagons chargés, le rapport L/V était nettement plus élevé pour les wagons vides que pour les wagons chargés.

Déraillements sur les voies CX01 à CX06

Le Guide du Mécanicien de Locomotive du CN fournit des instructions détaillées sur la manière d'utiliser le manipulateur pour compenser le jeu graduellement tout en limitant au minimum les forces en-train. Ces instructions indiquent aussi qu'il convient de réguler l'effort de traction dans les secteurs où la courbe est prononcée de manière à réduire la probabilité d'alignement du groupe de wagons (« mise en ligne droite ») qui peut se produire en présence de forces latérales excessives.

Depuis 2000, il y a eu 10 déraillements sur les voies CX01 à CX06. Chaque fois, les forces en-train ont probablement joué un rôle. La courbe prononcée de ces voies complique la conduite des trains, particulièrement ceux qui comprennent de longs wagons vides. Lorsque les trains comprennent des lots de longs wagons vides équipés d'AAEBW devant un lot de wagons chargés, il y a un risque accru de déraillement dans les courbes serrées si les forces en-train ne sont pas réduites au minimum.

Faits établis quant aux causes et aux facteurs contributifs

1. L'accident s'est produit lorsque les grandes forces L/V se sont exercées à l'interface entre les boudins de roue du 29e wagon et le rail intérieur en pleine courbe sur la voie CX01 au moment même où le train s'étirait, ce qui a provoqué un déraillement par alignement du groupe de wagons.
2. Une manœuvre rapide du manipulateur sans surveillance de l'indicateur d'effort de traction a causé une extension importante du train et provoqué le déraillement par alignement du groupe de wagons.
3. Avec un lot de wagons vides (légers) placés devant un lot de wagons chargés, le rapport L/V était nettement plus élevé pour les wagons vides que pour les wagons chargés.

Faits établis quant aux risques

1. Lorsque les trains comprennent des lots de longs wagons vides équipés d'AAEBW devant un lot de wagons chargés, il y a un risque accru de déraillement dans les courbes serrées si les forces en-train ne sont pas réduites au minimum.

Mesures de sécurité prises

CN

Pendant les semaines suivant le déraillement, le CN a publié la circulaire nº 2013-014, intitulée Switching the Automobile pad at Taschereau yard/Manoeuvres au parc Automobile à Triage Taschereau. Cette circulaire comprenait 2 consignes précises à suivre lorsqu'un train occupe la portion de la voie CX01 présentant une courbe de 15 % :

• S'assurer que les freins du train sont complètement desserrés avant de le mettre en mouvement.
• S'assurer que l'effort de traction indiqué par l'ampèremètre ne dépasse pas 500 A ou 30 000 lb lorsqu'on tire du matériel roulant dans cette courbe.

En outre, le CN continue de vérifier le respect de cette directive en téléchargeant les données de consignateur d'événements de locomotive.

Le présent rapport conclut l'enquête du Bureau de la sécurité des transports sur cet événement. Le Bureau a autorisé la publication de ce rapport le 17 décembre 2014. Le rapport a été officiellement publié le 21 janvier 2015.

Annexe A – Composition du train après le garage sur la voie MC96

Annexe B – Répartition de la charge du train après le garage sur la voie MC96