Laboratoire canadien de recherche ferroviaire Rapport sur la commande des trains améliorée

De Transports Canada

Résumé

Le présent rapport résume les conclusions du Laboratoire canadien de recherche ferroviaire (LCRF) qui a étudié de façon approfondie les avantages potentiels en matière de sécurité que pourrait procurer la technologie de commande des trains améliorée (CTA) dans le domaine du transport ferroviaire au Canada. Transports Canada (TC) a demandé au LCRF d'effectuer cette étude pour donner suite à une étude antérieure sur la CTA réalisée par le Groupe de travail sur la commande des trains (Groupe de travail), lequel a présenté son rapport final au Conseil consultatif sur la sécurité ferroviaire (CCSF) en septembre 2016.

Le mandat du LCRF était divisé en quatre volets principaux :

  1. définir clairement la fonctionnalité d'un système potentiel de CTA;
  2. effectuer une évaluation approfondie des dossiers de la Base de données sur les événements ferroviaires (RODS) afin de bien définir la proportion des événements évitables grâce à la CTA;
  3. élaborer des critères de classement des risques par priorité pour l'application de la CTA au Canada;
  4. appliquer les critères de classement des risques par priorité et effectuer une analyse des risques associés à certains corridors ferroviaires.

Le présent rapport est divisé en deux parties complémentaires. La partie A porte sur les deux premiers volets du mandat alors que la partie B se rapporte aux deux derniers volets. Même si le rapport est divisé en deux parties, les résultats présentés et abordés dans la partie B dépendent étroitement des hypothèses et des analyses de la partie A.

Fonctionnalité du système de CTA

Le système de CTA envisagé par le LCRF est un cadre hiérarchique à quatre niveaux, où chaque niveau subséquent s'appuie sur la complexité et la fonctionnalité du niveau antérieur. Le LCRF a retenu un système à cadre hiérarchique, car le Groupe de travail a mentionné dans son rapport final qu'une solution universelle n'est pas indiquée pour appliquer la CTA dans l'industrie ferroviaire canadienne. Les systèmes de CTA des niveaux 1 à 3 se superposent au système de commande des trains existant tandis que le système de CTA du niveau 4 remplace entièrement l'infrastructure de contrôle des trains existante. Bien que les quatre systèmes de CTA proposés dans le présent rapport soient de nature théorique, il convient de préciser que les systèmes des niveaux 1 à 3 doivent être jumelés à des technologies existantes. En ce qui concerne le système de CTA du niveau 4, il exigerait une évolution technologique importante.

La capacité d'un système de CTA à prévenir un incident dépend directement de la fonctionnalité intégrée dans le système. Compte tenu de ce lien de dépendance, le LCRF a d'abord défini de manière exhaustive la fonctionnalité du système de CTA proposé à l'étude. Pour effectuer l'analyse, le LCRF a choisi de faire un parallèle avec les principaux objectifs fonctionnels du système de commande intégrale des trains (CIT) des États-Unis :

  • la prévention des déraillements dus à des excès de vitesse;
  • la prévention des collisions de trains;
  • la prévention des trains sur des aiguillages mal orientés;
  • la prévention des trains dans la zone d'autorisation de travaux d'un contremaître.

Le système de CTA le plus élémentaire (niveau 1), qui a été envisagé par le LCRF, est un système de surveillance et d'assistance de l'équipe qui est peu invasif et qui est axé sur la locomotive (c.‑à‑d. aucune liaison avec la voie). Le système de CTA de niveau 2 est un système d'application et d'assistance de l'équipe qui intègre une interface avec le système de freinage du train (le système peut ainsi immobiliser le train au lieu d'émettre uniquement des avertissements) et qui inclut certaines liaisons avec la voie grâce à la surveillance des aiguillages principaux. Le système de CTA de niveau 3 gagne en complexité en intégrant notamment des liaisons complètes avec la voie et l'application concrète des autorisations opérationnelles. Le système de CTA de niveau 3 s'apparente le plus possible au système de CIT des États-Unis. Finalement, le système de niveau 4 suppose la restructuration complète de l'infrastructure de commande des trains actuelle afin de concevoir un système de cantons amovibles par télécommunications. Au niveau 4, toutes les exigences relatives à la signalisation en voie sont éliminées et toutes les autorisations opérationnelles sont intégrées au système de CTA.

Évaluation approfondie de la RODS

La RODS est tenue à jour par le Bureau de la sécurité des transports du Canada (BST) et contient des renseignements sur les incidents ferroviaires à déclarer au gouvernement du Canada. Le LCRF a évalué la CTA en fonction d'une version extraite de la RODS fournie par le BST au printemps 2017. Il convient de mentionner que le LCRF ne possède qu'une capture d'écran statique de la RODS, ce qui signifie que toute révision ou modification apportée à la RODS après le printemps 2017 ne sera pas incluse, malgré sa mise à jour continue par le BST. Ainsi, le LCRF a effectué son évaluation en fonction des données de la RODS portant sur 14 036 événements déclarés pendant la période de dix ans du 1er janvier 2007 au 31 décembre 2016.

Pour déterminer si certains événements étaient évitables grâce à la CTA, le LCRF a dû faire quelques hypothèses pour 1) décrire où et comment serait installé et exploité le système de CTA et 2) tenir compte de circonstances opérationnelles particulières rencontrées durant l'évaluation. Les deux ensembles d'hypothèses sont d'une grande importance pour les résultats définitifs, car la formulation d'autres hypothèses pourrait modifier les événements évitables grâce à la CTA ou les événements inévitables. Dans les cas où le LCRF jugeait que les événements étaient évitables grâce à la CTA, il indiquait le niveau minimum de CTA nécessaire pour prévenir les événements et la fonctionnalité principale du système. Dans les cas où le LCRF jugeait que les événements étaient inévitables au moyen de la CTA, il indiquait le principal obstacle; il convient de souligner que plusieurs facteurs peuvent toutefois empêcher la CTA de prévenir un événement.

La RODS prévoit de nombreuses catégories d'événements qui sont inévitables au moyen d'une technologie ou d'un système normal de CTA. Ainsi, on s'attendait à ce que la proportion de tous les événements évitables grâce à la CTA (qui sont consignés dans la RODS) soit faible. Par ailleurs, on s'attendait à ce que les possibilités de prévention soient beaucoup plus élevées dans les secteurs où le système serait bénéfique. Pour effectuer la meilleure analyse qui soit, le LCRF a fait trois évaluations de la prévention distinctes :

  1. la prévention grâce à la CTA de tous les événements inclus dans la capture d'écran de la RODS;
  2. la prévention grâce à la CTA des événements de mouvements dépassant les limites d'autorisation;
  3. la prévention grâce à la CTA des déraillements et des collisions en voie principale.

Voici le pourcentage des événements évitables grâce à la CTA qui sont survenus de 2007 à 2016 (tous les événements consignés dans la RODS) :

  • système de CTA de niveau 1 3,55 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (498 sur 14 036);
  • système de CTA de niveau 3 4,57 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (642 sur 14 036);
  • système de CTA de niveau 4 5,96 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (837 sur 14 036);
  • les événements inévitables au moyen de la CTA 94,04 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (13 199 sur 14 036).

Aucun pourcentage de prévention n'est présenté pour le système de CTA de niveau 2, car il est un intermédiaire entre les niveaux 1 et 3 et la prévention des incidents dépend de la surveillance d'aiguillages distincts. À tous les niveaux, les événements de mouvements dépassant les limites d'autorisation (MDLA) dominent chaque catégorie d'événements évitables grâce à la CTA. Voici le pourcentage des événements évitables grâce à la CTA, pour les MDLA uniquement :

  • système de CTA de niveau 1 36,64 % de tous les MDLA survenus de 2007 à 2016 (463 sur 1 168);
  • système de CTA de niveau 3 45,12 % de tous les MDLA survenus de 2007 à 2016  (527 sur 1 168);
  • système de CTA de niveau 4 58,39 % de tous les MDLA survenus de 2007 à 2016 (682 sur 1 168);
  • les événements inévitables au moyen de la CTA 41,61 % de tous les MDLA survenus de 2007 à 2016 (486 sur 1 138).

Les MDLA qui sont évitables grâce à la CTA, dans les secteurs où la fonctionnalité de la CTA serait bénéfique, incluent la prévention des trains qui franchissent un signal d'arrêt, qui dépassent les limites d'autorisation et qui s'introduisent dans une zone d'autorisation de travaux d'un contremaître.

Un examen des collisions et des déraillements de trains en voie principale (accidents ferroviaires) survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS a permis d'établir le pourcentage des événements évitables grâce à la CTA comme suit :

  • système de CTA de niveau 1 2,16 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (22 sur 1 018);
  • système de CTA de niveau 3 3,24 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (33 sur 1 018);
  • système de CTA de niveau 4 3,93 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (40 sur 1 018);
  • les événements inévitables au moyen de la CTA 96,07 % de tous les événements survenus de 2007 à 2016 qui sont consignés dans la RODS (978 sur 1 018).

Selon les résultats de l'évaluation de tous les événements consignés dans la RODS, seule une très faible proportion de tous les événements survenus de 2007 à 2016 pourraient être évités au moyen de l'un des quatre niveaux de système. Il convient de rappeler qu'on ne s'attendait pas à ce que le système de CTA puisse prévenir tous les événements consignés dans la RODS. En ce qui concerne les catégories d'événements essentielles (p. ex. MDLA ou collisions et déraillements de trains en voie principale), où on s'attendait à ce que la prévention des incidents soit considérable, le nombre d'événements évitables grâce à la CTA est élevé. En outre, le système de CTA le moins complexe (c.-à-d. qui intègre la fonctionnalité du niveau 1) permet de prévenir, de façon générale, un nombre élevé d'incidents.

Les événements attribuables à un aiguillage de voie principale en position anormale constituent la seule catégorie d'événements qui n'est pas principalement associée à la CTA de niveau 1. La CTA de niveau 1 aurait permis de prévenir seulement 4 événements sur 82 (4,88 %) tandis que la CTA de niveau 3 aurait permis d'éviter 66 événements (80,49 %). Aucun événement supplémentaire n'aurait pu être prévenu au moyen de la CTA de niveau 4. Les événements attribuables à un aiguillage de voie principale en position anormale sont évitables en forte proportion grâce à la CTA de niveau 3, car la surveillance de l'ensemble des aiguillages est uniquement intégrée à partir de ce niveau.

Évaluation des risques associés au corridor, critères de classement des risques par priorité et analyse coûts-avantages

Pour simplifier l'évaluation des risques associés au corridor, la RODS a été divisée en 19 corridors principaux (> 10 Mtb), lesquels sont composés de 78 subdivisions, du Canadien National (CN) et du Canadien Pacifique (CP). Au total, 62 % des événements consignés dans la RODS sont survenus sur ces 19 corridors de 2007 à 2016.

Comme le nombre brut d'événements survenus dans chaque corridor variera dans l'environnement opérationnel (utilisation des voies), on a essayé de normaliser les résultats (événements évitables grâce à la CTA) en prenant en considération la catégorie de voie, la méthode de contrôle actuelle, les trains-milles en 2016 et le nombre de trains en 2016. De telles données ont d'ailleurs été fournies au LCRF pour chacune des subdivisions. Même si les résultats normalisés indiquent que la mise en œuvre d'un système de CTA permettra de prévenir un plus grand nombre d'événements dans les corridors déjà équipés d'un système de régulation de l'occupation de la voie (ROV) ou d'un système de cantonnement automatique (SCA)/ROV et d'une commande centralisée de la circulation (CCC), ces résultats peuvent induire en erreur puisque ces types de corridors sont moins utilisés (nombre de trains). Les résultats normalisés, lesquels pourraient être trompeurs, indiquent clairement qu'il est nécessaire d'évaluer l'application de la CTA en fonction des risques.

Deux méthodes sont utilisées pour évaluer l'incidence de l'application de la CTA sur les risques associés à certains corridors ferroviaires :

  1. les proportions normalisées selon les trains-milles, la méthode de contrôle actuelle et la catégorie de voie;
  2. les observations particulières aux corridors effectuées de 2007 à 2016.

En plus d'évaluer le nombre d'événements évitables grâce à l'application de la CTA, le LCRF a utilisé des indicateurs de gravité afin de calculer la réduction des conséquences de ces événements. Le LCRF a retenu les indicateurs de gravité selon des renseignements tirés de la RODS :

  • le nombre de wagons/voitures mis en cause;
  • le nombre de wagons/voitures déraillés;
  • le nombre de wagons chargés de marchandises dangereuses qui sont mis en cause;
  • le nombre d'événements ayant provoqué des blessures graves;
  • le nombre de décès.

Le tableau ci-après indique la proportion des événements évitables, selon le niveau de CTA appliqué, pour chaque indicateur de gravité. Une évaluation de toutes les catégories d'événements incluses dans la RODS, qu'elles contiennent ou non des événements évitables grâce à la CTA, a permis de recueillir ces données (voir les tableaux 1-9 et 1-10 insérés dans la partie A).

Indicateur de gravité Proportion des événements évitables
Aucune CTA CTA de niveau 1 CTA de niveau 3 CTA de niveau 4
Nombre d'événements 0,00 % 3,55 % 4,57 % 5,96 %
Événements mettant en cause du matériel roulant 0,00 % 2,39 % 3,02 % 3,86 %
Voitures/wagons déraillés 0,00 % 0,85 % 1,07 % 1,21 %
Événements mettant en cause des wagons chargés de marchandises dangereuses 0,00 % 0,03 % 0,15 % 0,23 %
Événements ayant provoqué des blessures graves 0,00 % 0,47 % 0,47 % 0,53 %
Décès 0,00 % 0,40 % 0,40 % 0,40 %

Même si selon le tableau ci-dessus, un système de CTA peut prévenir de 3,5 % (niveau 1) à 6 % (niveau 4) des événements consignés dans la RODS, chaque indicateur de gravité n'est pas réduit au même degré. D'après ce tableau, la conséquence et la gravité des événements évitables sont généralement moindres par rapport à celles des événements inévitables. Pour appuyer davantage cet énoncé, une évaluation des événements ayant de fortes conséquences permet de constater que les principaux événements attribués à chacun des indicateurs de gravité ne peuvent être évités au moyen de la CTA. Par exemple, les incidents aux passages à niveau (223 sur 751) ou mettant en cause l'intrusion (452 sur 751) sont à l'origine de 90 % des décès qui surviennent dans le milieu ferroviaire; le système de CTA envisagé n'est d'ailleurs pas conçu pour prévenir ces types d'incidents.

En outre, la conclusion que la CTA influe peu sur les indicateurs de gravité associés au transport des marchandises dangereuses et au risque de décès alimente davantage la discussion sur les facteurs de risque utilisés pour classer les corridors par priorité aux fins de l'application de la CTA. Les auteurs sont d'avis que même si tout classement global des risques doit au moins inclure les facteurs de risque recommandés par la Federal Railroad Administration (FRA) des États-Unis, il est néanmoins possible de simplifier la procédure de classement par priorité aux fins d'application de la CTA pour tenir uniquement compte d'un sous-ensemble de facteurs de risque :

  • le volume de trains (c.-à-d. les trains-milles) [I1 et I2];
  • la méthode de contrôle [I4];
  • le nombre de voies [I5];
  • la catégorie de voie [I6];
  • la déclivité et la courbure de la voie [I7].

Par contre, une évaluation qualitative de la quantité de marchandises dangereuses transportées par rapport à la population exposée et aux zones environnementales sensibles doit compléter le classement par priorité aux fins d'application de la CTA. L'importance accordée à chacun des facteurs de risque (I1, I4, etc.) prévoit une méthode systématique qui révélera l'expérience des exploitants durant un processus de classement par priorité.

Finalement, selon les avantages généraux en matière de sécurité minimes qui sont tirés de l'application de la CTA (dans le contexte des événements à déclarer de la RODS), une mise en œuvre répandue de la CTA n'est pas, de toute évidence, le meilleur investissement pour améliorer la sécurité ferroviaire au Canada. La CTA envisagée (qui s'apparente au système de CIT des États‑Unis) tente de corriger des problèmes de sécurité ciblés qui sont associés à une faible proportion des incidents ferroviaires. Selon les auteurs, toute stratégie d'investissement optimale dans la sécurité doit inclure des enquêtes sur les principaux facteurs contributifs des événements très graves. Les résultats de ces enquêtes pourraient ensuite contribuer à intégrer d'autres technologies d'atténuation des risques (p. ex. système intelligent de contrôle de la circulation) dans un cadre prospectif de CTA différent, lequel permettrait de réduire plus efficacement les risques généraux associés au transport ferroviaire.

Pour en savoir davantage : Si vous désirez obtenir un exemplaire, veuillez communiquer La Direction générale de la sécurité ferroviaire: SecuriteFerroviaire@tc.gc.ca

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