Avis de sécurité ferroviaire 617-03/21

Le 2 novembre 2021

Directeur municipal
Ville d’Ottawa
110, avenue Laurier Ouest
Ottawa, (ON)  K1P 1J1

Le 14 septembre 2019, l’étape 1 du Train léger sur rail d’Ottawa (TLRO) est entrée en service à Ottawa (Ontario). Le véhicule sélectionné pour le service du TLRO était le véhicule léger sur rail (VLR) Citadis Spirit fabriqué par Alstom, monté sur des bogies Iponam^{Note de bas de page 1} (figures 1 et 2). Le TLRO relie 2 VLR et les exploite comme 1 train de banlieue.

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Chaque bogie moteur est équipé de 2 moteurs, 1 de chaque côté du bogie. La puissance de chaque moteur est transmise à une roue motrice par l’intermédiaire d’une boîte d’engrenages qui est reliée à une fusée d’essieu cannelée, également appelée moyeu réducteur, qui est fixée au moyeu de la roue au moyen de 12 boulons (figure 3). Des disques de frein sont fixés au moyeu de roue vis-à-vis de la roue motrice de chaque ensemble de roues de bogie moteur (figure 4), et à chaque roue des bogies porteurs. Les disques sont également fixés au moyeu de roue à l’aide de 12 boulons.

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Déraillement en voie principale d’un train du Train léger sur rail d’Ottawa le 8 août 2021

Le 8 août 2021 vers 20 h 34^{Note de bas de page 2}, un train de banlieue du TLRO qui circulait en direction est passait de la voie nord à la voie sud par l’aiguillage de liaison sud SW-302 à une vitesse d’environ 30 km/h lorsqu’il a déraillé à environ 90 mètres à l’est de la station Tunney’s Pasture à Ottawa. Il a été déterminé que la roue n^o 3 s’est détachée de l’essieu en raison de la défaillance catastrophique d’un roulement à rouleaux, qui n’avait pas été détectée auparavant, ainsi que de la rupture par surchauffe subséquente de la fusée d’essieu. Il n’y avait aucun passager à bord au moment de l’événement (événement R21H0099 du BST)^{Note de bas de page 3}.

À la suite du déraillement du VLR 1119, toute la flotte de VLR du TLRO a été retirée du service afin de procéder à des mesures du jeu axial des ensembles de cartouches (20 par VLR). Les ensembles de cartouches dont le jeu mesuré présentait un excédent de 0,1 mm étaient considérés desserrés et devaient être remplacés par un nouvel ensemble. Une nouvelle inspection périodique a été mise en place pour mesurer le jeu axial de chaque VLR, tous les 7500 km, de façon continue.

L’inspection initiale de la flotte a permis d’identifier un ensemble de cartouches détruit sur le VLR 1119 et 17 autres ensembles de cartouches desserrés sur 9 autres VLR avec des jeux mesurés allant de 0,12 mm à 0,89 mm. Au cours de l’inspection de la flotte, on a identifié 3 ensembles de cartouches desserrés sur le VLR 1121, à la position de roue n^o 11 du bogie moteur 2 (BM2) et aux positions de roue n^os 17 et 19 du bogie moteur 3 (BM3).

Le VLR 1121 a été retenu à l’installation d’entretien et de remisage du triage Belfast du TLRO pour des réparations où les 3 ensembles de cartouches suspectes du VLR 1121 ont été remplacés entre le 8 et le 11 septembre 2021 (annexe A).

Travaux de remise à neuf sur le VLR 1121

Le 8 septembre 2021, en prévision des travaux de remise à neuf, les BM2 et BM3 ont été retirés du VLR 1121.

Les travaux ont commencé le 9 septembre 2021. Tous les travaux de préparation ont été effectués par les employés d’Alstom, y compris retirer la boîte d’engrenages, la fusée d’essieu cannelée et les ensembles de freins à disque, avant que les employés de Texelis ne procèdent au remplacement des ensembles de roulements cartouche.

Une fois le travail des employés de Texelis terminé, les bogies ont été réassemblés par les employés d’Alstom. Le travail d’Alstom comprenait l’installation de nouveaux boulons avec l’application du couple requis pour le reste de l’assemblage du bogie.

Les boulons de fixation pour les fusées d’essieu cannelées, les disques de frein et les roues ont des valeurs établies de couple de serrage. Une clé dynamométrique électronique qui capture automatiquement les données est utilisée pour compléter le serrage de ces boulons.

À 23 h le 9 septembre 2021, le personnel de l’atelier a terminé son quart de travail d’après-midi sans se rendre compte que les boulons servant à fixer la fusée d’essieu cannelée au moyeu de la roue à la position de roue n^o 11 du BM2 n’avaient pas été serrés au couple approprié et sans aviser l’équipe suivante du travail qui restait à faire.

Le 10 septembre 2021, l’équipe du matin a continué les travaux de remise à neuf, a terminé le serrage des disques de frein, a réinstallé les BM2 et BM3, puis a envoyé le VLR 1121 à l’installation d’entretien et de remisage 1 pour une inspection finale, qui comprenait une vérification de toutes les boîtes d’engrenages pour y déceler toute fuite d’huile. Par la suite, le VLR 1121 a été autorisé à quitter l’installation d’entretien et de remisage 1 le 13 septembre 2021 et a repris le service passagers le jour suivant.

L’accident

Vers 12 h le 19 septembre 2021, le train de banlieue 1121-1138 de la OLRT circulait en direction ouest sur la voie 1 lorsque le BM2 du VLR 1121 qui était en queue de train a déraillé près du milieu de la plateforme nord de la station Tremblay lorsqu’il quittait la station. Le train a continué sur environ 1400 pieds, sur le pont au-dessus de la promenade Riverside. Le déraillement du bogie n’a pas été détecté, et le conducteur n’a pas remarqué. Par la suite, il y a eu un freinage d’urgence du train, qui s’est immobilisé juste à l’ouest du pont ferroviaire. Le train, à bord duquel se trouvaient 12 passagers et 1 conducteur au moment des faits, a été évacué dès qu’il a été possible de le faire de manière sécuritaire. Il n’y a eu aucun blessé.

Examen du site

Le BM2 du VLR 1121 avait déraillé du côté nord de la voie. La boîte d’engrenages du moteur à la position de roue n^o 11 s’était détachée de la roue et était manquante (figure 5).

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Durant le déraillement, le VLR 1121 a heurté et détruit un mât de signal et un réchauffeur d’aiguilles près de la voie 1, au nord (figure 6).

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Vers l’est à partir du VLR 1121, le ballast longeant le côté extérieur du rail nord de la voie 1 a été perturbé sur environ 1400 pieds. La boîte d’engrenages à la position de roue n^o 11 du BM2 se trouvait sur le ballast, juste au nord de la voie. Un bouchon d’huile de la boîte d’engrenages était manquant (figures 7 et 8).

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Le ballast perturbé s’étendait jusqu’à la plateforme nord de la station Tremblay et le long de celle-ci, et se terminait par plusieurs traverses déplacées près du milieu de la plateforme, qui était probablement le point initial du déraillement. Des éraflures ont été observées du côté de la plateforme passagers nord de la station Tremblay. Les dommages correspondent à des dommages similaires observés sur le seuil de la porte passagers nord, juste au-dessus de l’emplacement du BM2 du VLR 1121.

Entre la station Tremblay et la station précédente à l’est (station St-Laurent), des marques d’impact ont été observées à des intervalles irréguliers sur les traverses de rail, les attaches de rail et les supports d’attache. Un certain nombre d’attaches de rail avaient été complètement délogées tout le long du côté nord du rail nord. La fréquence des marques d’impact a légèrement augmenté à l’approche du côté est de la station Tremblay. Tous les dommages étaient typiques d’un impact avec un composant mécanique du VLR 1121.

Au moment de l’événement, le VLR 1121 avait accumulé environ 800 km depuis la remise à neuf de l’ensemble de cartouche à la position de roue n^o 11 du BM2. Par la suite, le VLR 1121 a été envoyé à l’installation d’entretien et de remisage du TLRO pour un examen détaillé du BM2 et du BM3, qui avaient été remis à neuf récemment.

Une fois le VLR 1121 arrivé à l’installation d’entretien et de remisage, le BM2 et le BM3 ont été retirés du VLR 1121 à l’installation d’entretien et de remisage 2 et mis en quarantaine.

Examen de la boîte d’engrenages à la position de roue n^o 11 du BM2 du LRV

Le 28 septembre 2021, le BST et Alstom ont effectué un examen conjoint des 2 bogies.

La fusée d’essieu cannelée est normalement fixée au moyeu de roue à l’aide de 12 boulons M16x1,5 à filetage fin de catégorie 12.9. Dans le cas à l’étude, les 12 boulons à la position de la roue n^o 11 du BM2 ont cédé (figures 9 et 10).

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Les boulons récupérés ont été examinés au laboratoire du BST. On a fait les observations suivantes :

• Plusieurs boulons étaient très déformés. Cette déformation n’était possible que si les surfaces de contact de la fusée d’essieu cannelée et du moyeu de roue s’étaient séparées.
• Au total, 3 parties filetées des boulons ont été récupérées à l’intérieur des trous de montage du moyeu de roue. L’extrémité rompue d’un boulon a été examinée à l’aide d’un microscope optique de faible puissance et d’un microscope électronique à balayage. La rupture avait commencé à la racine d’un filetage et présentait des ondulations de fatigue qui progressaient uniformément de l’extérieur vers l’intérieur, de manière radiale; ce sont des caractéristiques typiques d’une fatigue causée par de fortes contraintes peu fréquentes.

Des changements dans la charge de stress sont nécessaires pour que des ruptures de fatigue se forment. Si les boulons qui fixaient l’ensemble en place avaient été serrés à fond, ces changements de charge ne se seraient pas produits.

Valeurs de couple de serrage et documentation

La procédure de serrage des boulons de fixation d’une fusée d’essieu cannelée à un moyeu de roue est la suivante :

1. Serrer à la main à un couple de 50 Nm.
2. Commencer le programme de serrage avec une clé dynamométrique automatique et serrer les boulons à un couple de 150 Nm.
3. Serrer les boulons à 135 degrés de rotation supplémentaires.

La procédure d’installation et de serrage de ces boulons peut entraîner une situation d’étirement des boulons, ce qui est courant lorsqu’il est essentiel de maintenir une force de serrage cohérente et constante. La clé dynamométrique peut reconnaître si un boulon a déjà été serré et requiert des critères maximum et minimum avant de passer à l’étape suivante du processus; ce sera indiqué à l’employé au moyen d’un voyant vert ou rouge. L’angle de rotation final et le couple final sont consignés pour toutes les étapes automatisées. Cette procédure provoque une déformation permanente de chaque pièce de fixation, et rend ces pièces inutilisables pour les ensembles ultérieurs. Bien qu’Altom exige que les boulons ne soient pas réutilisés, Alstom a noté une réutilisation des boulons pour cette composante le 19 octobre 2020.

Un examen après l’accident des données de la clé dynamométrique a révélé que les données sur le serrage de l’un des trois essieux cannelés étaient manquantes. Plus tard, on a déterminé que les données manquantes étaient liées à la position de roue n^o 11 du BM2; les employés avaient vérifié physiquement les boulons de fixation de la fusée d’essieu cannelée des positions de roue n^os 17 et 19 du BM3 et déterminé qu’on avait appliqué le bon couple de serrage.

La clé dynamométrique requiert l’identifiant du train, du bogie et de l’employé avant qu’une procédure de travail puisse être sélectionnée d’un bon de travail. Souvent, ces renseignements ne sont pas dans la documentation liée au bon de travail. Par conséquent, les employés tirent les valeurs d’un ancien bon de travail laissé à la station de travail de la clé dynamométrique. Dans le cas à l’étude, le bon de travail du VLR 1121 n’était pas disponible; les employés ont donc tiré les renseignements d’un ancien bon de travail du VLR 1125, et les tâches ont été consignées pour ce VLR.

Les identifiants des employés sont tirés d’une liste de codes à barres. Les codes sur la liste sont à proximité les uns des autres, ce qui présente un risque qu’un employé sélectionne le mauvais identifiant.

Il est également possible de sélectionner le serrage de plusieurs composantes pour une seule tâche. Par exemple, il est possible pour un employé de sélectionner la procédure « 4WHEELTIGHTENING », ce qui permet de serrer les 48 boulons d’un total de 4 roues de manière consécutive, plutôt que de travailler sur chaque roue individuellement et de consigner les valeurs de couple de serrage qui ont été appliquées à une position de roue particulière.

La clé dynamométrique peut consigner les identifiants du train, du bogie, de l’employé et des tâches particulières effectuées, mais les renseignements saisis par les employés ne sont pas toujours appropriés pour la tâche effectuée, et les renseignements ne sont pas systématiquement saisis. Il est donc difficile de retracer les tâches effectuées de manière fiable; pourtant, il s’agit d’un élément fondamental de tout programme de contrôle de la qualité.

Procédures de travail et surveillance

Aucune marque d’impact n’a été observée sur la surface de la boîte d’engrenages près du bouchon d’huile manquant. Seul 1 litre des 6,1 litres d’huile nécessaires au remplissage de la boîte d’engrenages a été récupéré. Bien que les procédures d’Alstom exigent que le bouchon de remplissage d’huile soit serré au couple approprié et que la tête du bouchon soit marquée, aucune indication de ce type n’a été observée. Les boîtes d’engrenages doivent être inspectées pour détecter les fuites d’huile avant de sortir de l’installation d’entretien et de remisage 1; toutefois, les observations du BST suggèrent que les procédures d’Alstom n’ont pas été suivies et qu’il n’y avait probablement pas de bouchon d’huile installé au moment de l’inspection du LRV 1121 à l’installation d’entretien et de remisage 1.

Il existe une procédure écrite pour l’assemblage d’un bogie. Même s’il existe une liste de vérification et une procédure d’approbation pour la réinstallation d’un bogie sur un VLR, il n’existe pas de liste de vérification contenant la documentation d’approbation requise pour les employés qui effectuent plusieurs tâches essentielles relatives à l’assemblage des bogies et des roues. Aucune approbation n’était requise pour le personnel de surveillance ou de contrôle de la qualité qui devaient effectuer les tâches de surveillance.

La procédure écrite de remplacement d’une roue, qui comprend les étapes pour retirer et réassembler la fusée d’essieu cannelée, est imprimée dans un livret laminé que les employés doivent utiliser comme référence. Le personnel de l’atelier d’Alstom semble bien connaître les étapes séquentielles, mais exécute souvent les tâches de façon non séquentielle; de plus, les tâches ne sont pas systématiquement consignées une fois terminées.

Même si l’installation de la fusée d’essieu cannelée, qui comprend le serrage au couple approprié des boulons de fixation de la fusée d’essieu cannelée au moyeu de roue, est l’une des dernières étapes de la procédure, le personnel d’Altom retirait souvent la roue sans retirer la fusée d’essieu cannelée. Un examen des données de serrage a révélé que le serrage des fusées d’essieu cannelées est souvent effectué avant le serrage des roues. L’exécution des tâches de manière non séquentielle présente un risque que des étapes essentielles du processus, comme le serrage des boulons de fixation de la fusée d’essieu au moyeu de roue, soient omises.

Le processus d’Altom requiert que tous les boulons pour lesquels une valeur de couple de serrage est spécifiée soient identifiés au moyen d’une marque ou d’une indication après le serrage. Cependant, un examen de certaines composantes remises à neuf a révélé que les boulons serrés ne sont pas systématiquement identifiés au moyen d’une marque ou d’une indication.

Au moment où les tâches ont été effectuées, on a rapporté qu’il y avait peu de surveillance des travaux de remise à neuf de la part du personnel de surveillance ou de contrôle de la qualité. Même si on notait les tâches de serrage des roues sur papier, il n’y avait aucune documentation liée aux autres composantes avec des valeurs spécifiées de couple de serrage, et aucune approbation n’était requise de la part du personnel de surveillance ou de contrôle de la qualité.

Un bon système de contrôle de la qualité comprend de la documentation sur les procédures et l’assemblage ou des listes de vérification pour l’assemblage ou le réassemblage des composantes essentielles à la sécurité. Chaque étape doit être consignée, approuvée et vérifiée par le personnel de surveillance ou de contrôle de la qualité pour attester que les tâches ont été bien effectuées, de façon séquentielle. Ceci est particulièrement important lorsqu’une tâche a été entreprise au cours d’un quart de travail et prise en charge par les employés au cours d’autre quart de travail.

Conclusion

Les 12 boulons servant à fixer la fusée d’essieu cannelée au moyeu de roue à la position n^o 11 du BM2 du VLR 1121 n’ont pas été serrés au couple approprié lorsqu’ils ont été installés durant la remise à neuf. On a autorisé la remise en service du VLR 1121 sans un ensemble complet de données sur le serrage ni une vérification de la part d’Alstom que le travail avait été fait. Puisqu’ils n’ont pas été serrés au couple approprié, les 12 boulons de fixation ont cédé après seulement 800 km de service. La défaillance des boulons a causé une déconnexion du système d’entraînement de la position de roue n^o 11. Les composantes du système d’entraînement déconnecté sont tombées du VLR et ont heurté l’infrastructure de la voie, ce qui a ultimement causé le déraillement près du milieu de la plateforme passagers nord de la station Tremblay.

Le VLR 1121 a été réparé et autorisé à quitter l’atelier, mais une composante essentielle à la sécurité a cédé et a causé un grave accident dans les 5 jours suivant la remise en service du VLR. L’accident démontre qu’il peut y avoir des conséquences graves lorsque la maintenance des composantes essentielles à la sécurité d’un VLR dans un service de train de banlieue est incomplète et effectuée de manière non systématique. Par conséquent, le TLRO pourrait souhaiter mener un examen approfondi du travail effectué sur les composantes essentielles à la sécurité pour vérifier que les procédures sont suivies et que la surveillance effectuée est adéquate pour empêcher qu’un événement similaire ne survienne.

Le BST souhaiterait être informé des mesures qui seront prises, le cas échéant, à cet égard, ainsi que des effets de ces mesures.

Lettre original signée par

Paul Treboutat
Directeur des enquêtes ferroviaires et pipelinières
Bureau de la sécurité des transports du Canada

c.c.

• Directeur général
  Sécurité ferroviaire – Transports Canada
• Directeur général
  Services de transport en commun de la Ville d’Ottawa
• Responsable en chef de la sécurité
  Sécurité, Conformité, Formation et Perfectionnement – Services des transports
  Ville d’Ottawa
• Président-directeur général
  Rideau Transit Maintenance
• Gestionnaire de projet
  Alstom Transport

Annexe A – Chronologie estimée des travaux effectués sur le VLR 1121

Remarques :

• Les heures ci-dessous sont estimées selon les résultats des activités d’enquête du BST.
• Le personnel d’Alstom à l’installation d’entretien et de remisage 1 du TLRO se charge généralement des inspections et de la maintenance régulière, tandis que le personnel à l’installation d’entretien et de remisage 2 se charge des mises à niveau et des remises à neuf.
• Même si les VLR du TLRO ont seulement 10 essieux (figure 1), Alstom fait référence aux essieux 11 et 12 du BM3. Pour causer le moins de confusion possible, les renseignements ont été modifiés pour associer les essieux 9 et 10 aux positions de roue n^o 17 à 20.
• L’essieu F (6) du bogie moteur 2 (BM2) est associé aux positions de roue n^o 11 et 12.
• L’essieu I (9) du bogie moteur 3 (BM3) est associé aux positions de roue n^o 17 et 18 et l’essieu J (10), aux positions de roue n^o 19 et 20.