« Contribution » au document de vision de Transports Canada sur la commande des trains améliorée (CTA) – 21 octobre 2019

Résumé

Le présent document vise à aider Transports Canada à énoncer sa vision de la mise en œuvre des technologies de commande des trains améliorée (CTA) dans le réseau ferroviaire canadien.

Au Canada, les systèmes de CTA ont comme objectif principal d’éliminer les collisions catastrophiques entre deux trains ainsi que les déraillements de train causés par une vitesse excessive ou la mauvaise orientation des aiguillages de voie, ou de réduire considérablement la probabilité que ceux-ci se produisent. Tous ces événements sont attribuables à des infractions aux règles que les équipes de train commettent involontairement (c.-à-d. une « erreur humaine »). D’autres avantages opérationnels ou sur le plan de la sécurité peuvent également être obtenus, selon la technologie particulière qui est mise en œuvre.

Le réseau ferroviaire du Canada se classe au troisième rang mondial avec plus de 40 000 kilomètres de voies ferrées. Le réseau sert à transporter principalement des marchandises. Le CN et le CP sont les deux grands transporteurs ferroviaires transcontinentaux de marchandises; les deux sont des compagnies privées et ont des liaisons ferroviaires jusqu’aux États-Unis. VIA Rail, une société d’État, offre quant à elle des services voyageurs à l’échelle nationale. Les déplacements interurbains dans le corridor Québec‑Windsor représentent 96 % de tous les services voyageurs offerts par VIA Rail. Metrolinx, un organisme du gouvernement de l’Ontario, offre également des services de trains de banlieue dans la région de Toronto.

La méthode de commande des trains qui est actuellement utilisée au Canada est principalement « fondée sur les règles », soit le Règlement d’exploitation ferroviaire du Canada (REFC), et les contrôleurs de la circulation ferroviaire gèrent et supervisent les mouvements des trains. Les corridors dont la densité du trafic est faible sont assujettis aux règles de la régulation de l’occupation de la voie (ROV) : des autorisations et d’autres instructions sont transmises verbalement aux équipes de train et ces dernières doivent les respecter. Les corridors où la densité du trafic est élevée sont régis par la commande centralisée de la circulation (CCC), c’est-à-dire que des signaux latéraux en voie indiquent les limitations de vitesse et les limites d’autorisation et que les équipes de train doivent observer les signaux en voie et y réagir correctement. Les trains ne sont munis d’aucun système de protection contre la vitesse excessive ou système d’application des indications restrictives d’un signal. On se fie uniquement aux équipes de train.

Par conséquent, des équipes de train ont commis involontairement des infractions aux règles en raison d’un manque de connaissance de la situation. À titre d’exemple, après une collision par l’arrière entre deux trains du CP en 1998, le Bureau de la sécurité des transports (BST) a recommandé que « le ministère des Transports et l’industrie ferroviaire mettent en œuvre des mesures de sécurité supplémentaires afin de s’assurer que les membres des équipes identifient les signaux et s’y conforment de façon uniforme ». En 2012, après le déraillement en voie principale d’un train de VIA Rail causé par une vitesse excessive qui a tué trois membres de l’équipe d’exploitation et blessé 45 voyageurs, le BST a recommandé que « le ministère des Transports exige que les grands transporteurs ferroviaires canadiens de voyageurs et de marchandises mettent en œuvre des méthodes de contrôle des trains à sécurité intrinsèque, en commençant par les corridors ferroviaires à grande vitesse du Canada ».

Le réseau ferroviaire du Canada est « ouvert ». Puisque toutes les compagnies de chemin de fer doivent respecter le REFC, elles peuvent exploiter en toute sécurité, avec confiance et efficacité des trains compatibles non seulement dans les corridors ferroviaires qu’elles possèdent et entretiennent, mais également dans les corridors que toute autre compagnie de chemin de fer possède et entretient. À titre d’exemple, 98 % des voies sur lesquelles circulent les trains voyageurs de VIA Rail appartiennent à d’autres compagnies de chemin de fer, et des trains de marchandises et de voyageurs empruntent des voies appartenant à Metrolinx dans la région de Toronto.

Pour élaborer et mettre en place une solution de CTA au Canada, il est primordial de soutenir le besoin « d’interopérabilité » puisqu’il rend nécessaire les normes fonctionnelles pour tout équipement de CTA centralisé, en voie ou à bord du train ainsi que les protocoles normalisés pour le réseau de communication des données de la CTA.

Le « système européen de commande des trains » est un système normalisé qui a été conçu et mis en place en Europe en 1990 afin d’assurer l’interopérabilité dans les corridors transfrontaliers et d’appuyer le transport ferroviaire international dans ce continent. Ce système normalisé remplace les systèmes de protection automatique des trains de chaque pays.

La « commande intégrale des trains » (CIT) est utilisée aux États-Unis depuis 2008. Puisque trois solutions de CIT différentes ont été mises en œuvre, elles ont été conçues pour être interopérables.

Ces solutions de commande des trains interopérables qui sont utilisées en Europe et aux États‑Unis sont complexes et coûteuses. Des efforts considérables ont d’ailleurs été déployés (pendant plus de 10 ans) pour élaborer des normes, des spécifications et des concepts d’interopérabilité. Il sera tout aussi difficile d’élaborer une solution de commande des trains interopérable au Canada puisqu’il n’existe aucune solution simple « prête à être utilisée ».

Lors d’une étude en 2016, le Conseil consultatif sur la sécurité ferroviaire a conclu qu’une mise en œuvre des technologies de commande des trains qui est ciblée, fondée sur les risques et adaptée aux corridors représenterait la meilleure option pour le Canada. Jusqu’à présent, cette recommandation a été retenue comme « l’hypothèse de travail » pour mettre en œuvre la CTA au Canada. La mise en œuvre adaptée au corridor pourrait être une solution rentable, car les investissements visant à améliorer la sécurité d’un corridor particulier pourraient être adaptés aux risques pour la sécurité que ce dernier pose réellement. Plus le niveau de risque d’un corridor donné est élevé, plus la complexité probable et le coût de la technologie de commande des trains proposée pour ce corridor le seront également.

Le Laboratoire canadien de recherche ferroviaire (LCRF) de l’Université d’Alberta a proposé quatre (4) « niveaux » différents de CTA. Les niveaux 1 et 2 sont des systèmes d’aide à la conduite tandis que les niveaux 3 et 4 sont de vraies solutions de « commande des trains » qui procurent une protection automatique des trains.

Les systèmes d’aide à la conduite des niveaux simples 1 et 2 permettraient de fournir diverses informations et alertes aux équipes de train afin d’améliorer leur connaissance de la situation. Puisque les équipes de train seraient toujours responsables de se conformer aux règles, ces systèmes pourraient réduire la probabilité d’une erreur humaine sans toutefois l’éliminer. Dans le passé, de tels systèmes n’étaient toutefois pas considérés comme des solutions de « commande des trains » et étaient uniquement utilisés pour des fonctions sans rapport avec la sécurité, comme optimiser la consommation d’énergie ou favoriser la conformité accrue avec l’indicateur.

Les systèmes de protection automatique des trains des niveaux 3 et 4 plus complexes (et plus coûteux) que les niveaux précédents fourniraient également des informations et alertes aux équipes de train, mais ils intégreraient de surcroît une « sécurité intrinsèque » en appliquant automatiquement les freins des trains s’ils décelaient un danger potentiel. Ces systèmes sont conçus spécifiquement pour prévenir les déraillements causés par une vitesse excessive, les collisions de trains attribuables au non-respect d’un signal d’arrêt absolu et les déraillements de trains causés par la mauvaise orientation des aiguillages de voie.

Les niveaux 1, 2 et 3 de la CTA sont des solutions « complémentaires », c’est‑à‑dire que les méthodes existantes de commande des trains, comme la CCC et la ROV, doivent être conservées pour communiquer des autorisations et des restrictions ou transmettre des feuilles de libération. Par conséquent, toute limite opérationnelle des méthodes de commande existantes, ou tout problème lié au maintien en bon état de l’équipement existant de signalisation et de commande des trains, persisterait et la solution de CTA n’y remédierait pas.

Le niveau 4 de la CTA serait quant à lui une solution « autonome » qui pourrait non seulement éliminer les conséquences d’une erreur de l’équipe du train, mais également remplacer l’équipement et les fonctions des méthodes de commande existantes. Les compagnies de chemin de fer pourraient vraisemblablement tirer d’autres avantages opérationnels de ce niveau, en plus des avantages sur le plan de la sécurité, mais sa mise en œuvre serait toutefois complexe (et coûteuse).

Dans le cadre d’une approche fondée sur les risques et adaptée aux corridors, les évaluations des risques doivent être réalisées préalablement afin de cerner pour chaque corridor les risques pour la sécurité qui peuvent être évités grâce à la CTA, de déterminer la technologie de CTA qui convient à chacun des corridors afin d’atténuer ces risques pour la sécurité et d’établir les priorités (classement des corridors) relatives à la mise en œuvre des solutions retenues. Les évaluations des risques doivent prendre en considération la probabilité de prévenir des déraillements et des collisions sur chaque corridor et les conséquences potentielles des événements, ainsi que des facteurs comme les caractéristiques du corridor, la méthode de commande actuelle ainsi que les mouvements de train actuels et prévus sur le corridor.

Le présent rapport décrit deux scénarios potentiels de mise en œuvre de la CTA qui pourraient découler des évaluations des risques associés à un corridor particulier.

Dans le premier scénario, on suppose que les évaluations des risques associés à un corridor particulier révèlent qu’il n’y a nulle urgence de mettre en œuvre un système de protection automatique des trains (niveau 3 ou 4 de la CTA) dans l’un des corridors du réseau ferroviaire canadien. Ainsi, on se concentrerait d’abord sur la mise en œuvre d’un système « normalisé » d’aide à la conduite (niveau 1 ou 2 de la CTA) pour améliorer la connaissance de la situation des équipes de train, s’il est possible de démontrer qu’un tel système réduirait réellement la probabilité que les équipes de train commettent des erreurs humaines. Ensuite, l’étape subséquente (qui pourrait s’avérer nécessaire à l’avenir) consisterait à mettre à niveau ou à remplacer l’équipement de soutien, en voie et des locomotives dans les corridors à haut risque en vue d’appuyer la solution « normalisée de CTA », soit la protection automatique des trains.

Dans le deuxième scénario, on suppose que les évaluations des risques associés à un corridor particulier révèlent qu’il est nécessaire de mettre en œuvre un système de protection automatique des trains (niveau 3 ou 4 de la CTA) dans certains corridors à haut risque du réseau ferroviaire au Canada. Ainsi, on se concentrerait d’abord sur la mise en œuvre d’une solution « normalisée de CTA », soit la protection automatique des trains, dans ces corridors à haut risque (où la CCC serait probablement déjà utilisée). Il s’agirait probablement de corridors à grande vitesse, de corridors de circulation mixte, comme le corridor Québec‑Windsor, et de corridors situés dans des zones à forte densité de population dans lesquels des marchandises dangereuses sont transportées. Ensuite, l’étape subséquente consisterait à mettre en œuvre un système d’aide à la conduite dans les autres corridors, au besoin.

Lorsque la stratégie de mise en œuvre et les priorités seraient établies, les compagnies de chemin de fer hôtes pourraient alors élaborer respectivement un plan détaillé et un calendrier de mise en œuvre qui porteraient sur les spécifications, la conception, l’approvisionnement et l’installation d’équipement de soutien, et de tout équipement en voie, particulier à un corridor. Advenant qu’un corridor particulier doive être équipé pour soutenir un système de protection automatique des trains, la compagnie de chemin de fer hôte devrait également déterminer si le système en question est un complément (niveau 3 de la CTA) ou une nouvelle méthode de commande (niveau 4 de la CTA).

Un plan et un calendrier de mise en œuvre devraient également être établis pour équiper les parcs de locomotives des compagnies de chemin de fer de marchandises et de voyageurs qui exploitent des trains sur le réseau ferroviaire canadien. Le plan de mise en œuvre reposerait également sur les priorités établies pour équiper les divers corridors, c.-à-d. soit équiper d’abord l’ensemble des locomotives d’un système d’aide à la conduite, puis de mettre à niveau ou de remplacer l’équipement de CTA sur certaines locomotives par une solution de protection automatique des trains; soit équiper d’abord l’ensemble des locomotives qui pourraient être exploitées sur des corridors à haut risque d’un système de protection automatique des trains.

Peu importe la stratégie de mise en œuvre adoptée, il est sans contredit possible qu’à tout moment pendant la mise en œuvre de la CTA qui s’échelonnera sur plusieurs années, certaines locomotives (et certains corridors) puissent être équipés de systèmes de protection automatique des trains ou de systèmes d’aide à la conduite, et que certaines locomotives (et certains corridors) ne soient équipés d’aucune solution de CTA. Le réel niveau de protection offert par la CTA sur un corridor donné dépend par conséquent non seulement de l’équipement de CTA installé sur le corridor, mais aussi de l’équipement de CTA installé sur les locomotives exploitées sur ce corridor.

L’approche adaptée aux corridors (qui prévoit différents niveaux de CTA sur différents corridors et différentes locomotives) entre toutefois profondément en conflit avec la question de l’interopérabilité (qui nécessiterait une solution normalisée sur l’ensemble des corridors et des trains). Trouver une solution à ce conflit majeur est le principal défi qui se pose dans l’établissement d’une feuille de route détaillée pour la mise en œuvre de la CTA au sein du réseau ferroviaire canadien.

Par exemple, si une solution de protection automatique des trains était requise sur un corridor donné où le niveau de risque est élevé, l’ensemble des locomotives (trains de marchandises et de voyageurs) exploitées sur le réseau ferroviaire canadien devraient-elles être équipées d’un équipement de protection automatique des trains ou seules celles qui sont exploitées de façon régulière sur un corridor à haut risque? Dans le second cas, faudrait-il empêcher l’exploitation des autres locomotives sur ce corridor ou permettre leur exploitation avec un niveau de protection réduit?

Pour permettre l’utilisation des quatre niveaux de CTA sur les corridors qui en sont équipés au sein du réseau ferroviaire canadien, il faudra établir des communications de données fiables et sécurisées entre l’équipement de soutien des compagnies de chemin de fer (ainsi que l’équipement en voie adapté aux corridors, s’il y a lieu) et l’ensemble des trains équipés de la CTA exploités sur les divers corridors. Plus la solution de CTA est complexe, plus les besoins pour le système de communication des données le seront également.

La livraison de l’équipement adapté aux corridors et aux locomotives ainsi que de l’équipement du réseau de communication des données nécessitera également l’établissement des spécifications, des normes et des solutions techniques pertinentes. L’établissement des normes sera compliqué par les technologies potentiellement différentes employées pour les corridors.

Le déploiement des systèmes de CTA au sein du réseau ferroviaire canadien sera de toute évidence très complexe du point de vue logistique et nécessitera la coordination et l’intégration de nombreuses activités, faisant appel à de nombreux intervenants sur plusieurs années. Par conséquent, les autres facteurs que devront prendre en compte les intervenants concernés lors de l’établissement de la feuille de route pour la CTA comprennent, entre autres : la structure globale de gestion, de gouvernance et d’organisation; le partage des coûts, en particulier sur les corridors de circulation mixte; le niveau de participation du secteur de l’approvisionnement; les stratégies d’acquisition et de passation des marchés; les approches à l’égard de la gestion des programmes et des projets, de la gestion de l’intégration des systèmes et de l’attestation en matière de sécurité; les modifications au REFC; et la tenue à jour des spécifications et des normes sur la CTA.

En résumé, la feuille de route pour la mise en œuvre de la CTA sera établie en fonction des considérations relatives à l’interopérabilité et des priorités de mise en œuvre, qui, elles, reposeront sur la vision de Transports Canada pour la CTA au Canada. Préciser cette vision est donc une première étape essentielle, de sorte que l’ensemble de ses implications soient évaluées en profondeur.

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