Carta de asesoramiento sobre seguridad ferroviaria 23/01

Mar 05, 2024

3 de febrero de 2023

Administrador municipal interino Ciudad de Ottawa 110 Laurier Avenue West Ottawa ON K1P 1J1

Sujeto :

Carta de aviso de seguridad en el transporte ferroviario 23/01 (ocurrencia R22H0037)Fallas continuas de los conjuntos de rodamientos de rodillos de cartucho en los vehículos del tren ligero de Ottawa

El 14 de septiembre de 2019, la etapa 1 de Ottawa Light Rail Transit (OLRT) comenzó a operar su Línea Confederación de 13 estaciones y 12,5 km de largo en Ottawa, Ontario, operando a velocidades de hasta 90 km/h. El vehículo seleccionado para las operaciones OLRT fue el vehículo ferroviario ligero (LRV) Citadis Spirit, Nota al pie 1 montado en bogies Iponam Nota al pie 2 (Figura 1). El LRV y los bogies fueron diseñados y fabricados recientemente por Alstom específicamente para el proyecto OLRT. OLRT compró 34 LRV de este tipo (numerados del 1101 al 1134) para la etapa 1 y generalmente opera 2 LRV juntos como 1 conjunto de trenes de cercanías.

Cada bogie está equipado con 4 conjuntos de ruedas resistentes y 2 conjuntos de ejes, entre otros componentes. Cada conjunto de eje incluye 2 cubos de rueda y 2 subconjuntos de rodamientos de rodillos de cartucho (conjuntos de cartucho) conectados por un eje estriado.

Los conjuntos de cartucho están ubicados dentro de las ruedas y las ruedas están aseguradas al exterior de cada cubo de rueda mediante pernos para completar el conjunto del bogie. Cada conjunto de cartucho integra el eje estriado con el conjunto de ruedas, lo que permite que las ruedas giren. El conjunto del cartucho fue diseñado y fabricado por Texelis en Limoges, Francia, basándose en las especificaciones de Alstom para todo el conjunto del eje. Luego fue enviado a Canadá para su instalación. Los componentes del conjunto del cartucho están apilados y sujetos firmemente mediante una tuerca de bloqueo grande (tuerca de empuje). Se instala un conjunto de cartucho en cada extremo de un muñón de eje estriado, asegurado con pernos. Cada conjunto de cartucho incluye 2 conjuntos de rodamientos de rodillos cónicos, un espaciador y un cubo de eje, entre otros componentes. Un conjunto de cartucho tiene un ciclo de vida esperado de 1,2 millones de kilómetros.

Los bogies de motor tienen 1 motor de tracción montado en cada lado del camión (2 motores en total por bogie). Cada motor de tracción está conectado a una caja de cambios del tren motriz que encaja en el muñón del eje estriado para completar el tren motriz. Cada juego de ruedas contiene una transmisión de eje estriado/caja de cambios en un lado y un freno de disco en el otro lado (Figura 2).

El 8 de agosto de 2021, un tren de cercanías OLRT en dirección este descarriló a unos 90 m al este de la estación Tunney's Pasture en Ottawa. Se determinó que la rueda número 3 del LRV 1119 se separó del eje debido a una falla catastrófica del rodamiento de rodillos no detectada y la posterior quema del muñón del eje. No había pasajeros a bordo en el momento del suceso (ocurrencia TSB nº R21H0099).

Después del descarrilamiento, la flota de LRV del OLRT fue retirada de servicio mientras se completaban las mediciones del juego axial (juego libre) del conjunto del cartucho en toda la flota (20 por LRV). Las holguras medidas superiores a 0,1 mm requirieron que el conjunto del cartucho fuera reemplazado por un conjunto nuevo, y se implementó una nueva inspección periódica para medir el juego libre del conjunto del cartucho en todos los LRV cada 7500 km, de forma continua.

Esta inspección inicial de la flota identificó 1 conjunto de cartucho destruido en el LRV 1119 y 17 conjuntos de cartuchos sueltos adicionales en otros 9 LRV con un juego libre medido que oscilaba entre 0,12 mm y 0,89 mm.

Durante la inspección de la flota, se identificaron 3 conjuntos de cartuchos sueltos en el LRV 1121 en la posición de las ruedas del bogie del motor 2 (BM2) No. 11 y en las posiciones de las ruedas del bogie del motor 3 (BM3) No. 17 y No. 19. El LRV 1121 se retuvo en las instalaciones de almacenamiento y mantenimiento del patio (MSF) de OLRT Belfast para reparaciones donde se reemplazaron los 3 conjuntos de cartuchos sueltos entre el 8 y el 11 de septiembre de 2021. El LRV 1121 fue liberado del MSF el 13 de septiembre de 2021 y reanudó el servicio de pasajeros el 14 Septiembre de 2021.

El 27 de septiembre de 2021, la TSB emitió la carta de Aviso de seguridad ferroviaria (RSA) 617-02/21, nota a pie de página 3 relacionada con la falla del conjunto de cojinetes de cartucho que causó el descarrilamiento. El RSA sugirió que OLRT tal vez desee asegurarse de contar con sistemas de detección de calor para monitorear las temperaturas de los conjuntos de rodamientos de rodillos de cartucho LRV a fin de detectar rodamientos de rodillos sobrecalentados de manera oportuna e intervenir antes de que ocurra una falla catastrófica en servicio.

Hasta la fecha, aparte del monitoreo continuo del juego libre del conjunto del cartucho, no se han tomado medidas concretas para resolver la deficiencia de seguridad identificada en el RSA.

El 19 de septiembre de 2021, el tren de cercanías OLRT 1121-1138 en dirección oeste avanzaba por la vía 1 cuando el BM2 del LRV 1121 descarriló cerca del punto medio de la plataforma norte de la estación Tremblay al salir de la estación. El tren continuó descarrilado durante aproximadamente 1400 pies, sobre el puente ferroviario que atraviesa Riverside Drive, luego entró en emergencia y se detuvo justo al oeste del puente ferroviario. Los 12 pasajeros y 1 operador a bordo en ese momento fueron evacuados una vez que fue seguro hacerlo. No hubo heridos (ocurrencia TSB No. R21H0121).

El 2 de noviembre de 2021, la TSB emitió la carta RSA 617-03/21, nota a pie de página 4, que identificaba que los pernos que sujetaban el muñón del eje estriado al cubo de la rueda BM2 No. 11 del LRV 1121 no estaban apretados adecuadamente durante la remodelación. Luego se permitió que el LRV 1121 entrara en servicio sin un conjunto completo de datos de torsión ni ninguna verificación de que todo el trabajo estuviera completo. La falta de par aplicado provocó el fallo de los 12 tornillos de retención después de sólo unos 800 km de servicio. Una vez que fallaron los pernos, la caja de cambios del tren motriz se desconectó de la posición de la rueda No. 11. La caja de cambios desconectada cayó del LRV y entró en contacto con la infraestructura de la vía, provocando el descarrilamiento.

En este caso, el LRV 1121 fue reparado y liberado de un taller solo para que un componente crítico para la seguridad fallara y causara un accidente grave dentro de los 5 días posteriores a su lanzamiento. El accidente demostró que puede haber consecuencias graves como resultado del mantenimiento inconsistente e incompleto de los componentes críticos para la seguridad en un LRV. El RSA sugirió que OLRT tal vez desee realizar una revisión en profundidad de todo el trabajo realizado en componentes críticos para la seguridad para confirmar que se sigan los procedimientos y que exista suficiente supervisión para evitar que vuelva a ocurrir algo similar. Desde que se emitió el RSA, se han tomado medidas para mejorar los procedimientos de mantenimiento y la supervisión del trabajo realizado en MSF en los LRV OLRT.

El 21 de julio de 2022, un conductor de OLRT informó que el LRV 1127 experimentó una vibración inusual mientras estaba en funcionamiento. Posteriormente, el LRV 1127 fue retirado de servicio y llevado a MSF para su inspección (ocurrencia TSB No. R22H0037).

El 23 de julio de 2022, mientras se inspeccionaban los 20 conjuntos de cartuchos del LRV en busca de juego libre, el conjunto en el freno de disco del eje 1 en BM1 (posición de la rueda 1) mostraba 10 veces el límite máximo de juego libre. Se retiró el conjunto y un examen más detenido identificó que el cubo del eje estaba tan gravemente dañado que era probable que se produjera una falla catastrófica si hubiera permanecido en servicio (Figura 3).

Posteriormente, se enviaron 3 conjuntos de cartuchos al Laboratorio de Ingeniería de TSB para su examen detallado (Tabla 1).

1127

A

1

Freno de disco (fallado)

197 967

08 julio 2022

4493

1127

A

2

Motor

197 967

08 julio 2022

4493

1131

B

3

Motor

240 597

03 agosto 2022

3201

El cubo del eje averiado del LRV 1127 se examinó en el laboratorio de TSB con microscopios ópticos y electrónicos de barrido (SEM). Bajo el examen SEM, las superficies de fractura mostraron indicaciones de marcas de playa, que son sinónimo de fallas por fatiga clásicas. El punto de inicio de la fractura se identificó en el extremo biselado del cubo del eje.

La pista de rodadura del cono del rodamiento de rodillos interior del conjunto del cono grande estaba fracturada. La fractura fue una fractura instantánea por sobreesfuerzo y no fue causada por fatiga. Las superficies de fractura de la pista de rodadura mostraron la presencia de oxidación, lo que sugiere que la fractura de la pista de rodadura estuvo presente durante algún tiempo antes de la falla del cubo del eje. La pista de rodadura del cono exhibió algo de desconchado, lo que muy probablemente ocurrió como resultado de la fractura.

Durante los exámenes del conjunto del cartucho, se observaron áreas de decoloración por calor en varios componentes, y la condición de algunas muestras de grasa sugería que los conjuntos habían sido sometidos a un evento de calor superior al promedio, probablemente relacionado con una condición de deterioro del conjunto del cartucho.

En resumen, los tres conjuntos de cartuchos examinados por la TSB exhibieron numerosos modos de falla. Los modos incluyeron fracturas por fatiga, fatiga por contacto rodante, desgaste de superficies, desgaste por impacto, erosión ambiental y desgaste por fricción. El daño observado se extendió ampliamente por todos los conjuntos de cartuchos y no se limitó a ningún componente en particular. En consecuencia, no fue posible determinar cuál de los mecanismos de falla observados ocurrió primero. Sin embargo, de las observaciones realizadas se puede afirmar lo siguiente:

Dado que el cubo del eje del conjunto de cartucho del lado del freno de disco del eje A LRV 1127 falló en un intervalo inferior a 7500 km (4393 km) desde la inspección anterior, el 29 de julio de 2022, Alstom revisó los intervalos de inspección de juego libre del conjunto de cartucho para los LRV OLRT de la siguiente manera:

Dado que los LRV OLRT no tienen un sistema de detección de calor de conjunto de cartucho automatizado a bordo, las inspecciones de juego libre siguen siendo necesarias. Sin embargo, esta tarea de mantenimiento adicional requiere mucha mano de obra y mucho tiempo para un componente que debería durar más de 1,2 millones de kilómetros.

Tras el descarrilamiento del LRV 1119 el 8 de agosto de 2021, Alstom implementó una nueva inspección periódica para medir y registrar el juego libre del conjunto del cartucho en todos los LRV cada 7500 km, de forma continua. La TSB examinó los datos registrados para estas inspecciones durante el período del 8 de agosto de 2021 al 11 de agosto de 2022. Se completaron un total de más de 11 000 mediciones individuales del juego libre y se hicieron las siguientes observaciones:

Alstom es un fabricante líder de LRV de cercanías y ha implementado con éxito diseños para otros proyectos de trenes de cercanías de tren ligero (LRT) en todo el mundo, como Estambul, Turquía (Citadis X01) y París, Francia (Citadis Dualis), por nombrar algunos. pocos. Ambas son plataformas LRV establecidas que han tenido pocos problemas de confiabilidad reportados. Por el contrario, el Alstom Citadis Spirit LRV construido para OLRT ha tenido numerosos problemas de confiabilidad y experimentó dos descarrilamientos graves en la vía principal desde que comenzó a operar. Los tres diseños de Alstom LRV están equipados con el mismo conjunto de cartucho. La Tabla 2 proporciona una breve comparación de algunas de las diferencias entre los tres diseños de LRV de Alstom.

No. de ejes

6

10

10

Nº de bogies de motor

2

3

3

Nº de bogies de remolque

1

2

2

longitud del LRV

28 metros

42 metros

48 metros

Peso vacío LRV

42 toneladas

77 toneladas

81 toneladas

Peso cargado LRV

57 toneladas

99 toneladas

113 toneladas

tipo bogie

Ixège

Ixège

lo voy a poner

Marco del bogie

Rígido

Rígido

Articulado

Suspensión

Goma

Goma

Resorte de acero y colchón de aire.

Motor

Motor de imán permanente (PMM)*

PMM

Inducción**

* Un motor de imán permanente (PMM) es un motor eléctrico de velocidad síncrona que gira a velocidad constante (rpm) y tiene un par uniforme.

** Un motor de inducción es un motor eléctrico de velocidad asíncrona que puede producir más potencia y tiene un par más alto a menores rpm que un PMM. Múltiples arranques y paradas utilizando motores de inducción pueden introducir mayores tensiones y fluctuaciones de par en los elementos del tren motriz.

En enero de 2012, Alstom presentó una propuesta para el proyecto OLRT que correspondía a las especificaciones técnicas originales de la ciudad de Ottawa en ese momento. El concepto propuesto era un LRV de 29 m de largo que se derivaba estrechamente del Citadis Dualis de París. La oferta inicial de Alstom no cumplió con los requisitos de la ciudad de Ottawa y Alstom fue descalificada del proceso.

Poco después, la ciudad de Ottawa cambió los requisitos y ahora exigió LRV que pudieran transportar hasta 24 000 PPHPD a velocidades de hasta 100 km/h, un servicio más típico de un sistema de metro de mayor capacidad. Posteriormente, Rideau Transit Group (RTG) se acercó a Alstom para que proporcionara LRV para el proyecto. Alstom indicó a RTG que los trenes que querían aún no existían pero podían desarrollarse. Esto llevó al desarrollo de la plataforma Citadis Spirit LRV, más larga, más pesada y más rápida, junto con los nuevos bogies de motor Iponam equipados con motores de inducción, que eran similares a los utilizados para el sistema de metro de Nueva York.

El motor de inducción utilizado para el Citadis Spirit produce más par y acelera más rápido que los PMM utilizados para los LRV de Estambul y París. Con una velocidad operativa original de 90 km/h y 13 estaciones en la línea OLRT Confederation Line de 12,5 km de longitud, los arranques y paradas frecuentes podrían introducir un desgaste acelerado en los componentes de freno y accionamiento del bogie del motor. Esta observación es consistente con el análisis de la TSB de las inspecciones de conjuntos de cartuchos, que identificó que la mayoría de las 68 fallas de conjuntos de cartuchos ocurrieron en bogies de motor (63); 57% (36/63) del lado del motor de transmisión y 43% (27/63) del lado del freno de disco.

Hasta la fecha, ha habido dos descarrilamientos graves de la vía principal y una falla de componente casi catastrófica que involucran conjuntos de cartuchos OLRT LRV. Si bien los materiales utilizados para fabricar los conjuntos de cartuchos cumplían con las especificaciones del fabricante, los tres conjuntos de cartuchos examinados por la TSB exhibieron numerosos modos de falla. Los daños observados se extendieron ampliamente por todos los conjuntos y no se limitaron a ningún componente en particular. Además, las áreas de decoloración por calor observadas en varios componentes y el estado de algunas muestras de grasa sugirieron que los conjuntos habían sido sometidos a un evento de calor superior al promedio que probablemente estaba relacionado con una condición de deterioro del conjunto del cartucho que no se detectó.

En los casos citados, la causa fundamental de las fallas del conjunto del cartucho no se puede atribuir a un solo componente. Es probable que la combinación del LRV de nuevo diseño, los nuevos bogies Iponam y una transmisión más potente desempeñe un papel en la falla de los conjuntos de cartuchos.

Estas fallas en el ensamblaje de los cartuchos continúan representando un riesgo para la seguridad hasta que se resuelvan los problemas. Por lo tanto, la ciudad de Ottawa tal vez desee garantizar que todas las partes involucradas en el proyecto OLRT trabajen juntas para resolver los riesgos de diseño, operación y mantenimiento para la seguridad, a medida que surjan. Además, las partes involucradas deben garantizar que se implementen sistemas efectivos de monitoreo a bordo para los componentes críticos para la seguridad de los LRV, como los conjuntos de rodamientos de rodillos de cartucho, para proteger al público viajero.

El OVT agradecería que se le informara de las medidas que, en su caso, se adoptarán a este respecto.

Tuyo sinceramente,

Original firmado porVincenzo De AngelisDirector, Investigaciones - Ferrocarril/Oleoducto

CC.

Gerente General, Servicios de Tránsito de la Ciudad de Ottawa

Director adjunto de seguridad, Servicios de tránsito de la ciudad de Ottawa

Director ejecutivo Asociación general de Rideau Transit Group

Director de Servicios Técnicos de Mantenimiento de Transito Rideau

Jefe de Servicios de Calidad Norteamérica Alstom

Ingeniero de servicio Texelis

Director General, Transporte de Seguridad Ferroviaria de Canadá

LRV es un término norteamericano para tranvía. Los LRV suelen utilizarse en sistemas que transportan entre 3.000 y 10.000 pasajeros por hora y sentido (PPHPD). En comparación, un sistema de metro o metro es un sistema ferroviario más pesado que transporta entre 10 000 y 50 000+ PPHPD.

Volver a la nota al pie 1 referente

Bogie es un término comúnmente utilizado en la industria para describir un conjunto de camión LRV de pasajeros para pasajeros. El bogie Citadis Spirit denominado Iponam (Ixège POur North America) es una evolución del bogie clásico de Alstom Ixège utilizado para los sistemas LRV de París, Francia y Estambul, Turquía.

Volver a la referencia de la nota al pie 2

Aviso de seguridad ferroviaria de TSB 617-02/21, “Falla en los rodamientos de rodillos que provoca el descarrilamiento del vehículo del tren ligero de Ottawa” (emitido el 27 de septiembre de 2021).

Volver a la referencia de la nota al pie 3

Aviso de seguridad ferroviaria de TSB 617-03/21, “Procedimientos de trabajo para el mantenimiento de vehículos de Ottawa Light Rail Transit” (emitido el 2 de noviembre de 2021).

Volver a la referencia de la nota al pie 4