Les chemins de fer constituent un mode de transport majeur dans le monde. Aujourd'hui, même avec la concurrence des transports routiers et aériens, le rail reste un important moyen de transport terrestre de grandes quantités de marchandises et de matériaux. Les opérations ferroviaires sont menées dans une très grande variété de terrains et de climats, du pergélisol arctique à la jungle équatoriale, de la forêt tropicale au désert. La plate-forme en pierre partiellement concassée (ballast) et la voie constituée de rails en acier et de traverses en bois, en béton ou en acier sont communes à tous les chemins de fer. Les traverses et le lest maintiennent la position des rails.

La source d'énergie utilisée dans les opérations ferroviaires dans le monde (vapeur, diesel-électrique et courant électrique) couvre l'histoire du développement de ce mode de transport.

Administration et exploitation des trains

L'administration et l'exploitation des trains créent le profil public de l'industrie ferroviaire. Ils assurent le transport des marchandises de l'origine à la destination. L'administration comprend le personnel de bureau impliqué dans les fonctions commerciales et techniques et la gestion. L'exploitation des trains comprend les répartiteurs, le contrôle de la circulation ferroviaire, les préposés à l'entretien des signaux, les équipes de train et les travailleurs de triage.

Les répartiteurs s'assurent qu'un équipage est disponible au moment et à l'heure appropriés. Les chemins de fer fonctionnent 24 heures sur 7, XNUMX jours sur XNUMX toute l'année. Le personnel de contrôle de la circulation ferroviaire coordonne les mouvements des trains. Le contrôle de la circulation ferroviaire est responsable de l'attribution des voies aux trains dans l'ordre et à l'heure appropriés. Cette fonction est compliquée par des ensembles de voies uniques qui doivent être partagés par des trains circulant dans les deux sens. Étant donné qu'un seul train peut occuper une section particulière de voie à tout moment, le contrôle de la circulation ferroviaire doit attribuer l'occupation de la ligne principale et des voies d'évitement, d'une manière qui assure la sécurité et minimise les retards.

Les signaux fournissent des repères visuels aux conducteurs de train ainsi qu'aux conducteurs de véhicules routiers aux passages à niveau. Pour les opérateurs ferroviaires, les signaux doivent fournir des messages sans ambiguïté sur l'état de la voie devant eux. Les signaux sont aujourd'hui utilisés en complément du contrôle du trafic ferroviaire, ce dernier étant effectué par radio sur les canaux reçus par toutes les unités d'exploitation. Les préposés à l'entretien des signaux doivent assurer le fonctionnement de ces unités en tout temps, ce qui peut parfois impliquer de travailler seul dans des régions éloignées par tous les temps, à toute heure, de jour comme de nuit.

Les tâches des ouvriers de triage consistent notamment à s'assurer que le matériel roulant est prêt à recevoir la cargaison, ce qui est une fonction de plus en plus importante à l'ère de la gestion de la qualité. Les voitures de transport d'automobiles à trois niveaux, par exemple, doivent être nettoyées avant utilisation et préparées pour accepter des véhicules en déplaçant des cales aux positions appropriées. La distance entre les niveaux dans ces voitures est trop courte pour que l'homme moyen puisse se tenir debout, de sorte que le travail s'effectue en position courbée. De même, les poignées de certaines voitures obligent les ouvriers de triage à adopter une posture inconfortable lors des opérations de manœuvre.

Pour les longs trajets, une équipe de train exploite le train entre des points de transfert désignés. Un équipage de remplacement prend le relais au point de transfert et poursuit le trajet. Le premier équipage doit attendre au point de transfert qu'un autre train effectue le voyage de retour. Les trajets combinés et l'attente du train de retour peuvent consommer de nombreuses heures.

Un voyage en train sur voie unique peut être très fragmenté, en partie à cause de problèmes d'horaires, de travaux de voie et de pannes d'équipement. Parfois, un équipage rentre chez lui dans la cabine d'une locomotive traînante, dans le fourgon de queue (là où il est encore utilisé) ou même en taxi ou en bus.

Les tâches de l'équipe de train peuvent inclure le dépôt de certains wagons ou le ramassage de wagons supplémentaires en cours de route. Cela peut se produire à n'importe quelle heure du jour ou de la nuit dans toutes les conditions météorologiques imaginables. Le montage et le démontage des trains sont les seules tâches de certaines équipes de train dans les gares de triage.

À l'occasion, il y a une défaillance de l'un des nœuds qui relient les voitures ensemble ou une rupture dans un tuyau qui transporte l'air du système de freinage entre les voitures. Cela nécessite un travail d'investigation par l'un des membres de l'équipe du train et la réparation ou le remplacement de la pièce défectueuse. Le porte-fusée de rechange (environ 30 kg) doit être transporté le long de la plate-forme jusqu'au point de réparation, et l'original doit être retiré et remplacé. Le travail entre les wagons doit refléter une planification et une préparation minutieuses pour s'assurer que le train ne bouge pas pendant la procédure.

Dans les zones montagneuses, la panne peut se produire dans un tunnel. La locomotive doit maintenir la puissance au-dessus du ralenti dans ces conditions afin de maintenir le freinage fonctionnel et d'empêcher le train de s'emballer. Le fonctionnement du moteur dans un tunnel pourrait entraîner le remplissage du tunnel de gaz d'échappement (dioxyde d'azote, oxyde nitrique, monoxyde de carbone et dioxyde de soufre).

Le tableau 1 résume les conditions potentiellement dangereuses associées à l'administration et à l'exploitation des trains.

Tableau 1. Conditions dangereuses associées à l'administration et à l'exploitation des trains.

Maintenance du matériel roulant et des équipements de voie

Le matériel roulant comprend les locomotives et les wagons. L'équipement de voie est un équipement spécialisé utilisé pour la patrouille et l'entretien de la voie, la construction et la réhabilitation. En fonction de la taille du chemin de fer, l'entretien peut aller de la maintenance sur site (réparations à petite échelle) au démontage complet et à la reconstruction. Le matériel roulant ne doit pas tomber en panne en cours d'exploitation, car une panne entraîne de graves conséquences néfastes pour la sécurité, l'environnement et l'entreprise. Si une voiture transporte une marchandise dangereuse, les conséquences qui peuvent découler de l'incapacité à trouver et à réparer un défaut mécanique peuvent être énormes.

Les opérations ferroviaires plus importantes ont des ateliers en cours d'exécution et des installations de démontage et de reconstruction centralisées. Le matériel roulant est inspecté et préparé pour le voyage dans les ateliers en cours d'exécution. Des réparations mineures sont effectuées sur les wagons et les locomotives.

Les wagons sont des structures rigides qui ont des points de pivot près de chaque extrémité. Le point de pivot accepte un axe vertical situé dans le camion (les roues et leur structure de support). Le corps de la voiture est soulevé du camion pour les réparations. Les réparations mineures peuvent impliquer la carrosserie de la voiture ou des pièces jointes ou des freins ou d'autres parties du camion. Les roues peuvent nécessiter un usinage sur un tour pour éliminer les méplats.

Les réparations majeures peuvent inclure l'enlèvement et le remplacement des tôles ou du cadre endommagés ou corrodés, ainsi que le décapage au jet d'abrasif et la peinture. Cela pourrait également inclure l'enlèvement et le remplacement des planchers en bois. Les camions, y compris les ensembles d'essieux de roue et les roulements, peuvent nécessiter un démontage et une reconstruction. La remise en état des pièces moulées de camion implique un soudage et un meulage d'appoint. Les ensembles roue-essieu reconstruits nécessitent un usinage pour ajuster l'assemblage.

Les locomotives sont nettoyées et inspectées avant chaque voyage. La locomotive peut également nécessiter un entretien mécanique. Les réparations mineures comprennent les vidanges d'huile, les travaux sur les freins et l'entretien du moteur diesel. L'enlèvement d'un camion pour le réglage des roues ou le soir peut également être nécessaire. Le fonctionnement du moteur peut être nécessaire pour positionner la locomotive à l'intérieur du bâtiment de service ou pour la retirer du bâtiment. Avant sa remise en service, la locomotive pourrait nécessiter un essai de charge, au cours duquel le moteur tourne à plein régime. Les mécaniciens travaillent à proximité du moteur pendant cette procédure.

Un entretien majeur pourrait impliquer un démontage complet de la locomotive. Le moteur diesel et le compartiment moteur, le compresseur, le générateur et les moteurs de traction nécessitent un dégraissage et un nettoyage approfondis en raison du service intensif et du contact du carburant et des lubrifiants avec des surfaces chaudes. Les composants individuels peuvent ensuite être démontés et reconstruits.

Les carters des moteurs de traction peuvent nécessiter une soudure d'appoint. Les armatures et les rotors peuvent nécessiter un usinage afin d'éliminer l'ancienne isolation, puis être réparés et imprégnés d'une solution de vernis.

L'équipement d'entretien des voies comprend les camions et autres équipements qui peuvent fonctionner sur route et sur rail, ainsi que l'équipement spécialisé qui fonctionne uniquement sur rail. Le travail peut inclure des unités hautement spécialisées, telles que des unités d'inspection de la voie ou des rectifieuses de rails, qui peuvent être « uniques en leur genre », même dans les grandes compagnies de chemin de fer. L'équipement d'entretien des voies peut être entretenu dans des garages ou sur le terrain. Les moteurs de cet équipement peuvent produire des émissions de gaz d'échappement considérables en raison des longues périodes entre les entretiens et du manque de familiarité de la mécanique. Cela peut avoir des conséquences polluantes majeures lors de l'exploitation dans des espaces confinés, tels que des tunnels, des hangars et des formations encaissantes.

Le tableau 2 résume les conditions potentiellement dangereuses associées à l'entretien du matériel roulant et de l'équipement de la voie ainsi que les accidents de transport.

Tableau 2. Conditions dangereuses associées aux accidents de maintenance et de transport.

Entretien de la voie et de l'emprise

L'entretien de la voie et de l'emprise implique principalement des travaux en milieu extérieur dans des conditions associées à l'extérieur : soleil, pluie, neige, vent, air froid, air chaud, vent de sable, insectes piqueurs et piqueurs, animaux agressifs, serpents et plantes vénéneuses .

L'entretien des voies et des emprises peut inclure la patrouille des voies, ainsi que l'entretien, la remise en état et le remplacement des bâtiments et des structures, des voies et des ponts, ou des fonctions de service, telles que le déneigement et l'application d'herbicides, et peut impliquer des unités d'exploitation locales ou de grandes , des équipes de travail spécialisées qui s'occupent du remplacement des rails, du ballast ou des traverses. Des équipements sont disponibles pour mécaniser presque entièrement chacune de ces activités. Le travail à petite échelle, cependant, pourrait impliquer de petites unités d'équipement motorisées ou même être une activité entièrement manuelle.

Pour effectuer l'entretien des lignes d'exploitation, il faut disposer d'un bloc de temps pendant lequel les travaux peuvent avoir lieu. Le bloc pourrait devenir disponible à toute heure du jour ou de la nuit, en fonction de l'horaire des trains, en particulier sur une ligne principale à voie unique. Ainsi, la pression temporelle est une préoccupation majeure lors de ces travaux, puisque la ligne doit être remise en service à la fin du bloc horaire imparti. L'équipement doit se rendre sur le site, les travaux doivent être terminés et la piste libérée dans le délai imparti.

Le remplacement du ballast et le remplacement des traverses et des rails sont des tâches complexes. Le remplacement du ballast implique d'abord l'enlèvement des matériaux contaminés ou détériorés afin d'exposer la voie. Un traîneau, une unité ressemblant à une charrue qui est tirée par une locomotive ou un contre-couteau effectue cette tâche. Le contre-couteau utilise une chaîne dentée continue pour tirer le ballast sur le côté. D'autres équipements sont utilisés pour enlever et remplacer les pointes de rail ou les pinces à cravate, les attaches (la plaque métallique sur laquelle repose le rail sur la traverse) et les traverses. Le rail continu s'apparente à une nouille de spaghetti humide qui peut fléchir et fouetter et qui se déplace facilement verticalement et latéralement. Le ballast est utilisé pour stabiliser le rail. Le train de ballast délivre un nouveau ballast et le pousse en position. Des manœuvres accompagnent le train et ouvrent systématiquement des goulottes situées au bas des wagons afin de permettre l'écoulement du ballast.

Après la chute du ballast, une bourreuse utilise des doigts hydrauliques pour tasser le ballast autour et sous les traverses et soulever la voie. Une doublure de spud entraîne une pointe métallique dans la plate-forme en tant qu'ancre et déplace la piste dans la position souhaitée. Le régulateur de ballast nivelle le ballast pour établir les contours définitifs de la plate-forme et balaie pour nettoyer la surface des traverses et des rails. Une quantité considérable de poussière est générée lors du déchargement du ballast, de la régulation et du balayage.

Il existe une variété d'environnements dans lesquels les travaux de voie peuvent avoir lieu - zones ouvertes, zones semi-fermées telles que les déblais, et les faces de collines et de falaises et les espaces confinés, tels que les tunnels et les hangars. Celles-ci ont une profonde influence sur les conditions de travail. Les espaces clos, par exemple, confineront et concentreront les émissions d'échappement, la poussière de ballast, la poussière de meulage, les fumées de soudage aluminothermique, le bruit et d'autres agents et conditions dangereux. (Le soudage aluminothermique utilise de l'aluminium en poudre et de l'oxyde de fer. Lors de l'allumage, l'aluminium brûle intensément et convertit l'oxyde de fer en fer fondu. Le fer fondu s'écoule dans l'espace entre les rails, les soudant bout à bout.)

Les structures d'aiguillage sont associées à la voie. L'aiguillage contient des rails coniques mobiles (points) et un guide de roue (grenouille). Les deux sont fabriqués à partir d'acier spécialement trempé contenant un haut niveau de manganèse et de chrome. La grenouille est une structure assemblée contenant plusieurs morceaux de rail spécialement pliés. Les écrous autobloquants qui sont utilisés pour boulonner ensemble ces structures de voie et d'autres peuvent être cadmiés. Les grenouilles sont construites par soudage et sont broyées lors de la remise à neuf, qui peut avoir lieu sur site ou dans les installations de l'atelier.

La peinture des ponts est également une partie importante de l'entretien de l'emprise. Les ponts sont souvent situés dans des endroits éloignés ; cela peut compliquer considérablement la fourniture d'installations d'hygiène personnelle qui sont nécessaires pour empêcher la contamination des individus et de l'environnement.

Le tableau 3 résume les dangers de l'entretien des voies et des emprises.

Accidents de transport

L'accident de transport est peut-être la plus grande préoccupation dans les opérations ferroviaires. Les grandes quantités de matière qui pourraient être impliquées pourraient causer de sérieux problèmes d'exposition du personnel et de l'environnement. Aucune quantité de préparation pour un pire accident n'est jamais suffisante. Il est donc impératif de minimiser les risques et les conséquences d'un accident. Les accidents de transport surviennent pour diverses raisons : collisions aux passages à niveau, obstruction de la voie, défaillance de l'équipement et erreur de l'opérateur.

Le potentiel de tels accidents peut être minimisé par une inspection et un entretien consciencieux et continus de la voie, de l'emprise et de l'équipement. L'impact d'un accident de transport impliquant un train transportant des marchandises mixtes peut être minimisé grâce au positionnement stratégique des wagons qui transportent des marchandises incompatibles. Un tel positionnement stratégique n'est toutefois pas possible pour un train transportant une seule marchandise. Les produits particulièrement préoccupants comprennent : le charbon pulvérisé, le soufre, les gaz de pétrole liquéfiés (combustibles), les concentrés de métaux lourds, les solvants et les produits chimiques de procédé.

Tous les groupes d'une organisation ferroviaire sont impliqués dans des accidents de transport. Les activités de réhabilitation peuvent littéralement impliquer tous les groupes travaillant simultanément au même endroit sur le site. Ainsi, la coordination de ces activités est extrêmement importante, afin que les actions d'un groupe n'interfèrent pas avec celles d'un autre.

Les marchandises dangereuses restent généralement contenues lors de tels accidents en raison de l'attention accordée à la protection contre les collisions dans la conception des conteneurs d'expédition et des wagons de vrac. Lors d'un accident, le contenu est retiré de la voiture endommagée par les équipes d'intervention d'urgence qui représentent l'expéditeur. Les préposés à l'entretien du matériel réparent les dégâts dans la mesure du possible et remettent la voiture sur la piste, si possible. Cependant, la voie sous le wagon déraillé pourrait avoir été détruite. Si c'est le cas, la réparation ou le remplacement de la voie a lieu ensuite, en utilisant des sections préfabriquées et des techniques similaires à celles décrites ci-dessus.

Dans certaines situations, une perte de confinement se produit et le contenu de la voiture ou du conteneur d'expédition se déverse sur le sol. Si les substances sont expédiées en quantités suffisantes pour nécessiter un placardage en raison des lois sur le transport, elles sont facilement identifiables sur les manifestes d'expédition. Cependant, les substances hautement dangereuses qui sont expédiées en quantités inférieures à celles requises pour être inscrites sur un manifeste d'expédition peuvent échapper à l'identification et à la caractérisation pendant une période considérable. Le confinement sur le site et la collecte des matériaux déversés relèvent de la responsabilité de l'expéditeur.

Le personnel ferroviaire peut être exposé à des matériaux qui restent dans la neige, le sol ou la végétation pendant les efforts de réhabilitation. La sévérité de l'exposition dépend des propriétés et de la quantité de la substance, de la géométrie du site et des conditions météorologiques. La situation pourrait également présenter des risques d'incendie, d'explosion, de réactivité et de toxicité pour les humains, les animaux et le milieu environnant.

À un moment donné après l'accident, le site doit être dégagé afin que la voie puisse être remise en service. Le transfert de la cargaison et la réparation de l'équipement et de la voie peuvent encore être nécessaires. Ces activités pourraient être considérablement compliquées par la perte de confinement et la présence de matériaux déversés. Toute mesure prise pour faire face à ce type de situation nécessite une planification préalable considérable qui comprend la contribution de professionnels compétents et spécialisés.

Dangers et précautions

Les tableaux 1, 2 et 3 résument les conditions dangereuses associées aux divers groupes de travailleurs impliqués dans les opérations ferroviaires. Le tableau 4 résume les types de précautions utilisées pour contrôler ces conditions dangereuses.

Tableau 3. Conditions dangereuses associées à l'entretien de la voie et de l'emprise.

Tableau 4. Approche de l'industrie ferroviaire pour contrôler les conditions dangereuses.

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Alors que la sécurité ferroviaire relève de la compétence des gouvernements nationaux, qui édictent des règles et des politiques de gouvernance et d'application de la sécurité, les métros sont généralement régis par les autorités publiques locales, qui se gouvernent essentiellement elles-mêmes.

Les tarifs du métro ne couvrent généralement pas les coûts d'exploitation et, grâce à des subventions, sont maintenus à certains niveaux pour maintenir un service de transport public abordable. Le métro et d'autres systèmes de transport en commun urbains rendent les routes urbaines plus accessibles et réduisent la pollution associée à la circulation automobile urbaine.

Les coupes budgétaires qui sont devenues si courantes dans de nombreux pays ces dernières années affectent également les systèmes de transport en commun. Le personnel d'entretien préventif et la mise à niveau des voies, des signaux et du matériel roulant sont les premiers touchés. Les autorités de contrôle sont souvent réticentes ou incapables d'appliquer leurs propres procédures réglementaires sur un système de transport en commun rapide abandonné par les subventions gouvernementales. Inévitablement, dans de telles circonstances, un accident de transport entraînant des pertes de vie catastrophiques lors des compressions budgétaires entraîne un tollé public exigeant des améliorations en matière de sécurité.

Bien qu'il soit reconnu qu'il existe une grande variation dans la conception, la construction et l'âge des installations physiques des propriétés de transport en commun rapide au Canada, aux États-Unis et dans d'autres pays, certaines fonctions d'entretien standard doivent être effectuées pour maintenir en service les voies, aériennes et souterraines. les structures, les gares de voyageurs et les installations connexes dans les conditions les plus sûres possibles.

Exploitation et entretien du métro

Les métros diffèrent des chemins de fer de plusieurs manières fondamentales :

• la plupart des métros passent sous terre dans des tunnels

• les métros fonctionnent à l'électricité plutôt qu'au diesel ou à la vapeur (bien qu'il existe également des trains électriques)

• les métros circulent beaucoup plus fréquemment que les trains

• l'élimination des graffitis est un problème majeur.

Ces facteurs influencent le degré de risque pour les opérateurs de métro et les équipes d'entretien.

Les collisions entre les rames de métro sur la même voie et avec les équipes de maintenance sur la voie sont un problème sérieux. Ces collisions sont contrôlées par une planification appropriée, des systèmes de communication centraux pour alerter les conducteurs de métro des problèmes et des systèmes de feux de signalisation indiquant quand les conducteurs peuvent continuer en toute sécurité. Des pannes dans ces procédures de contrôle entraînant des collisions peuvent survenir en raison de problèmes de communication radio, de feux de signalisation cassés ou mal placés qui ne donnent pas aux opérateurs suffisamment de temps pour s'arrêter et de problèmes de fatigue dus au travail posté et aux heures supplémentaires excessives, entraînant une inattention.

Les équipes d'entretien patrouillent les voies du métro en réparant les voies, les feux de signalisation et d'autres équipements, en ramassant les ordures et en effectuant d'autres tâches. Ils sont confrontés à des risques électriques du troisième rail transportant l'électricité pour faire fonctionner les métros, à des risques d'incendie et de fumée dus à la combustion de déchets et à d'éventuels incendies électriques, à des risques d'inhalation de poussière d'acier et d'autres particules dans l'air provenant des roues et des rails du métro et au risque d'être percuté par des voitures de métro. Les inondations dans les métros peuvent également créer des chocs électriques et des risques d'incendie. En raison de la nature des tunnels de métro, bon nombre de ces situations dangereuses sont des dangers en espace confiné.

Une ventilation adéquate pour éliminer les contaminants de l'air, des procédures appropriées d'espace confiné et d'autres procédures d'urgence (par exemple, des procédures d'évacuation) pour les incendies et les inondations et des procédures de communication adéquates, y compris des radios et des feux de signalisation pour informer les opérateurs de métro de la présence d'équipes d'entretien sur les voies sont essentielles pour protéger ces équipages. Il devrait y avoir des espaces d'urgence fréquents le long des parois du métro ou un espace suffisant entre les voies pour permettre aux membres de l'équipe d'entretien d'éviter de dépasser les wagons de métro.

L'enlèvement des graffitis à l'intérieur et à l'extérieur des voitures de métro est un danger en plus de la peinture et du nettoyage réguliers des voitures. Les décapants pour graffitis contiennent souvent des alcalis puissants et des solvants dangereux et peuvent constituer un danger à la fois par contact avec la peau et par inhalation. L'élimination des graffitis extérieurs se fait en conduisant les voitures dans un lave-auto où les produits chimiques sont pulvérisés sur l'extérieur de la voiture. Les produits chimiques sont également appliqués par brossage et pulvérisation à l'intérieur des voitures de métro. L'application de décapants de graffitis dangereux à l'intérieur des voitures pourrait constituer un danger dans les espaces confinés.

Les précautions comprennent l'utilisation des produits chimiques les moins toxiques possible, une protection respiratoire appropriée et d'autres équipements de protection individuelle et des procédures appropriées pour s'assurer que les conducteurs de voiture savent quels produits chimiques sont utilisés.

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