Enquête sur la sécurité du transport ferroviaire R19W0050

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L'événement

Le 16 février 2019, à environ 2 h 17, heure normale du Centre, le train-bloc U73451-11 de la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada (CN), composé de 108 wagons-citernes chargés de pétrole brut (ONU 1267, classe 3, groupe d’emballage I) et 2 wagons-trémies couverts chargés de sable, circulait vers l’est à environ 49 mi/h dans la subdivision de Rivers, lorsqu’un freinage d’urgence provenant de la conduite générale s’est déclenché près de Saint-Lazare (Manitoba). Une inspection subséquente a permis de constater que 37 wagons-citernes de catégorie TC/DOT 117R avaient déraillé près du point milliaire 197,47. Au total, 17 des wagons-citernes déraillés ont subi des brèches, ce qui a causé le déversement d’environ 815 000 litres de produit. Le déraillement a endommagé ou détruit quelque 1000 pieds de voie. Il n’y a eu aucun incendie ni aucun blessé, et aucune évacuation n’a été requise.

À la suite du déraillement, du pétrole brut s’est accumulé près d’un ponceau au nord de la voie ferrée. Au sud de la voie ferrée, les wagons-citernes déraillés se sont immobilisés sur le flanc, en descendant le remblai, et une grande mare de pétrole brut s’est formée du côté sud des wagons. Les mesures mises en place pour protéger les intervenants, le public et l’environnement dans le cadre de l’intervention d’urgence et des mesures d’assainissement du site ont été généralement efficaces.

L’enquête a permis de relever un certain nombre de lacunes liées à la sécurité, décrites ci-après.

L’accident

Le train-bloc U73451-11 (le train) de la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada (CN) était désigné comme un train clé^{Note de bas de page 1} exploité sur un itinéraire clé^{Note de bas de page 2}.

Dans la vidéo captée par la caméra orientée vers l’avant de la locomotive de tête, juste après le passage de la locomotive près d’un caisson porte-batterie situé au point milliaire 197,48 de la subdivision de Rivers du CN, on peut percevoir une vibration de l’image enregistrée et entendre un bruit fort. Neuf secondes plus tard, un freinage d’urgence s’est déclenché, alors que 37 wagons-citernes de catégorie 117R situés de la 5e à la 41e position derrière les locomotives de tête déraillaient.

La vibration perçue dans la vidéo semblait coïncider avec le passage de la locomotive à l’emplacement de 5 joints consécutifs dans le rail sud sur une distance d’environ 49 pieds, près du point milliaire 197,47. En outre, le plus récent contrôle de la géométrie de la voie à cet endroit avait révélé la présence de conditions de surface consécutives dans le rail sud, la variation la plus importante étant d’environ 1 pouce.

À proximité du point milliaire 197,47, parmi les composants de voie récupérés se trouvaient les 5 joints du rail sud. Les surfaces de rupture de 1 ensemble d’éclisses rompues (joint 1) présentaient des caractéristiques concordant avec une fissuration de fatigue et une rupture fragile.

L’enregistrement vidéo, la présence de marques d’impact observées sur les tables de roulement de roue du côté sud sur les wagons 1 à 5 derrière les locomotives de tête, et l’état des éclisses rompues dans le joint 1 indiquent que l’accident s’est produit lorsque le joint 1 du rail sud s’est rompu sous le train-bloc de pétrole brut.

Réparations avec éclisses et défaillance subséquente

Les éclisses ordinaires et les éclisses mixtes ne sont pas conçues pour être installées ensemble. À leur base, les éclisses mixtes présentent un désaffleurement de ⅛ pouce qui permet de relier ensemble 2 rails de taille différente (c.-à-d. 136 livres et 132 livres) et de faire en sorte que les champignons de rail soient alignés. Parce que les éclisses mixtes ont un désaffleurement, elles sont fabriquées en version gauche et en version droite de sorte que le désaffleurement concorde lorsqu’elles sont installées du côté extérieur et du côté intérieur d’un rail de façon à former un joint mixte. Un joint formé avec des éclisses dépareillées (c.-à-d. ordinaire et mixte) exige un effort manuel supplémentaire pour aligner les trous et installer les boulons. Un tel joint serait instable, se desserrerait au fil du temps et pourrait rompre de façon prématurée.

Le 31 décembre 2018, un superviseur d’entretien de la voie du CN a effectué une inspection ponctuelle de la voie et a repéré une éclisse intérieure rompue reliant 2 morceaux de rail de 136 livres à proximité du point milliaire 197,47. Le joint en question a été marqué de peinture jaune, de sorte qu’il puisse être repéré par les équipes d’entretien de la voie, et une équipe d’entretien de la voie dans la région a été chargée d’effectuer la réparation.

Les équipes d’entretien de la voie du CN transportent habituellement 4 éclisses ordinaires 132/136 RE et 4 éclisses mixtes 132/136 RE dans leur camion. Visuellement, une éclisse ordinaire 132/136 RE et une éclisse mixte 132/136 RE sont très semblables. Seul un désaffleurement de 1/8 pouce à la base d’une éclisse mixte la distingue d’une éclisse ordinaire. Les Normes de la voie de l’Ingénierie du CN exigent que les équipes d’entretien de la voie peignent les éclisses mixtes en bleu avant de les installer sur la voie.

L’équipe d’entretien de la voie a repéré l’éclisse ordinaire 132/136 RE rompue du côté intérieur du rail sud, l’a retirée et l’a remplacée par ce qui semblait être une éclisse ordinaire 132/136 RE non peinte. L’équipe a toutefois choisi par inadvertance une éclisse mixte 132/136 RE et l’a installée avec l’éclisse ordinaire 132/136 RE qui était déjà installée du côté extérieur du rail. L’installation d’une éclisse mixte avec une éclisse ordinaire a fait en sorte que le joint 1 dans le rail sud était mal aligné et instable.

Sur une période de 6 semaines, le désalignement du joint 1 a provoqué un desserrement du joint, ce qui a mené à l’apparition de fissures de fatigue dans les éclisses. La défaillance des éclisses s’est produite lorsque des ruptures instantanées par contrainte excessive se sont propagées à partir des extrémités de fissures de fatigue jusque dans le reste des sections transversales des éclisses, qui ne pouvaient plus supporter les charges normales de service au passage du train dans la zone.

De plus, le contrôle de l’état géométrique de la voie effectué le 23 novembre 2018 montrait que dans le secteur du lieu du déraillement, le rail sud présentait des conditions de surface d'une longueur pouvant aller jusqu'à 1 pouce, ce qui indiquait une détérioration du soutien offert par l'infrastructure à la hauteur de ce joint. La présence de 5 joints et des rails de raccord qui y sont associés sur une distance relativement courte de 49 pieds a eu une incidence négative sur le module de la voie^{Note de bas de page 3} dans cette zone et a entraîné une détérioration accélérée du joint 1 lorsque celui-ci était soumis aux charges des trains qui passaient.

Relation entre la vitesse du train, l’entretien de la voie et la gravité du déraillement

Comme on l’a constaté lors d’autres accidents majeurs de trains-blocs transportant du pétrole brut, même si le train du CN chargé de pétrole brut était exploité conformément à l’article 4 du Règlement relatif aux trains et aux itinéraires clés approuvé par TC, la vitesse du train (49 mi/h) a contribué au nombre de wagons déraillés et à la gravité générale du déraillement.

L’étude réalisée par le Conseil national de recherches du Canada concernant les facteurs qui augmentent la gravité des déraillements de trains transportant des marchandises dangereuses a permis de constater qu’il existe un lien complexe entre la vitesse du train, sa longueur, la cause de l’accident et d’autres facteurs qui influe sur la gravité d’un déraillement. Bien qu’il semble y avoir une relation linéaire entre le nombre de wagons déraillés et la vitesse à laquelle survient un accident, la vitesse n’est pas l’unique facteur.

Pour une vitesse donnée, les déraillements provoqués par une rupture de rails, de soudures de rail ou d’éclisses étaient nettement plus fréquents et comptaient un nombre plus élevé de wagons déraillés. À mesure que la vitesse augmentait, les déraillements de ces types provoquaient des accidents plus graves que ceux provoqués par d’autres causes. En particulier, les trains-blocs chargés (y compris les trains-blocs qui ne sont pas des trains clés) comptaient un plus grand nombre de wagons déraillés et représentaient un plus grand pourcentage des accidents de ces types. Tous ces facteurs étaient présents lors de l’accident à l’étude.

Bien qu’il ait été démontré qu’une meilleure conception de la structure des wagons-citernes réduit la probabilité de déversement de marchandises dangereuses et la gravité potentielle d’un accident, le risque qu’un wagon-citerne subisse une perforation ou une brèche et déverse du produit existe dans tout déraillement si la vitesse est suffisamment élevée. En revanche, l’amélioration de la réparation et de l’entretien de la voie sur les itinéraires clés a bien pour effet de diminuer la probabilité de l’ensemble des déraillements, y compris ceux de trains transportant des marchandises dangereuses.

Le Règlement concernant la sécurité de la voie (RSV) approuvé par TC fixe des normes minimales pour l’infrastructure de la voie, et certaines exigences figurant dans les normes d’ingénierie de la voie de la compagnie dépassent celles du RSV. Toutefois, ni le RSV ni les normes de la compagnie ne tiennent compte de la nécessité de renforcer les normes relatives à la voie pour les itinéraires clés malgré la hausse parfois élevée des volumes de marchandises dangereuses transportées, comme dans le cas de cette subdivision. Cela porte à croire que les exigences de la réglementation et de la compagnie concernant l’entretien de la voie pourraient ne pas suffire à prévenir les déraillements de trains transportant des marchandises dangereuses sur les itinéraires clés.

Pour diminuer la fréquence des accidents de trains clés exploités sur des itinéraires clés et réduire les risques connexes, il est impératif que l’infrastructure de la voie des itinéraires clés soit entretenue adéquatement. Même si la capacité de survie des wagons-citernes transportant des marchandises dangereuses devient importante après un accident, la stratégie la plus efficace est d’éliminer les causes sous-jacentes des accidents pour éviter qu’ils se produisent.

Performance globale des wagons-citernes de catégorie 117R lors du déraillement

Tous les wagons-citernes de l’événement à l’étude étaient des wagons-citernes de catégorie 117R. Il s’agissait de wagons de catégorie 111 fabriqués conformément à la norme CPC-1232 de l’Association of American Railroads (AAR). Les wagons étaient équipés de chemises, de calorifuge et de boucliers protecteurs complets, et on leur avait installé en rattrapage des poignées de robinet de déchargement par le bas modifiées pour qu’ils soient conformes à la norme pour les wagons-citernes de catégorie DOT 117R. Plusieurs de ces caractéristiques semblent avoir influé sur la quantité de pétrole brut déversée lors de ce déraillement.

Lors de déraillements précédents, les poignées de robinet de déchargement par le bas s’étaient souvent déplacées en position ouverte durant le déraillement, entraînant le déversement accidentel de produit. Dans l’accident à l’étude, les robinets ont été endommagés, mais n’ont pas déversé de pétrole brut.

Toutes les brèches de tête étaient associées à une importante déformation de la tête, ce qui porte à croire que les têtes de citerne ont été soumises à d’importantes forces de collision. Malgré les importantes forces de collision, la présence de boucliers protecteurs complets sur l’ensemble des wagons-citernes déraillés a probablement minimisé le nombre de brèches de tête.

Une partie de l’énergie générée lors du déraillement a été absorbée par l’affaissement de la chemise et du calorifuge des wagons-citernes, ce qui a également protégé contre la perforation de la coque et a diminué le risque d’éclatement ou de rupture hydrostatique de la citerne.

En raison du poids du produit, environ 11 % du volume de ces wagons-citernes était de l’espace libre (creux de chargement). Lorsque le creux est plus important, il reste davantage d’espace que peut occuper le produit dans la citerne si celle-ci est déformée lors d’un déraillement. Le creux moyen de 11 % à l’intérieur des wagons-citernes chargés a diminué encore davantage le risque de ruptures sous pression hydraulique des coques de citernes pendant le déraillement, ce qui a minimisé la quantité de produit déversée et le risque d’incendie.

La température ambiante au moment de l’accident était beaucoup plus basse que le point d’éclair du pétrole brut, ce qui a également réduit le risque d’allumage. L’absence d’incendie sur les lieux du déraillement a minimisé la quantité supplémentaire de produit déversée à la suite du déraillement, puisque le pétrole brut qui est resté dans les wagons-citernes n’a pas pris feu et qu’aucun wagon-citerne n’a connu de défaillance structurale causée par l’exposition à un feu en nappe ou en conséquence d’une projection de flammes.

La performance globale des wagons-citernes TC/DOT 117R a été considérée comme étant quelque peu meilleure que celle des wagons-citernes de catégorie 111 de l’ancienne génération et des wagons-citernes de catégorie 111 sans chemise fabriqués selon la norme CPC-1232 qui ont été examinés lors de précédentes enquêtes du BST sur des déraillements de trains-blocs transportant du pétrole brut.

Mesures de sécurité prises

Bureau de la sécurité des transports du Canada

Le 4 mars 2020, à la suite du présent accident et de 2 autres graves déraillements de trains-blocs transportant du pétrole brut exploités par le Chemin de fer Canadien Pacifique Limitée survenus près de Guernsey (Saskatchewan), le BST a émis les avis de sécurité ferroviaire (ASF) 02/20 et 03/20 à Transports Canada (TC).

L’ASF 02/20 suggérait que TC fasse une analyse plus poussée de la vitesse des trains clés, et la modifie au besoin, en tenant compte de divers profils de risques des trains ainsi que d’autres facteurs influant sur la gravité d’un déraillement.

L’ASF 03/20 suggérait que TC envisage une révision du Règlement concernant la sécurité de la voie pour y intégrer des normes de la voie renforcées pour les itinéraires clés.

Transports Canada

Depuis le présent accident, en réponse aux ASF 02/20 et 03/20, TC a émis les arrêtés ministériels MO 20-05, MO 20-06, MO 20-07 et MO 20-10 donnant instruction à l’industrie d’élaborer des modifications au Règlement relatif aux trains et aux itinéraires clés et au Règlement concernant la sécurité de la voie. Les règlements modifiés ont par la suite été approuvés par TC. Ils contiennent un certain nombre d’améliorations liées à la sécurité en ce qui concerne l’exploitation de trains clés et l’infrastructure de la voie.

Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada

Depuis le présent accident, le CN exige que la surface exposée de toutes les éclisses mixtes installées sur la voie soit peinte bleu roi par le fournisseur. Cette mesure permettra de différencier plus facilement les éclisses mixtes des éclisses ordinaires.

Entre le 1er mars 2019 et le 31 décembre 2019, sur la subdivision de Rivers, le CN a éliminé un total de 1019 rails de raccord temporaires (2038 joints de rail) et installé 192 867 pieds de longs rails soudés.

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