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Aug 02, 2023

Carta de aviso de seguridad ferroviaria 01/23

3 de febrero de 2023 Administrador municipal interino Ciudad de Ottawa 110 Laurier Avenue

3 febrero 2023

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

Sujeto :

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

El 14 de septiembre de 2019, la Etapa 1 de Ottawa Light Rail Transit (OLRT) comenzó a operar su Confederation Line 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 de OLRT fue el vehículo sobre rieles ligeros (LRV) Citadis Spirit, Nota a pie de página 1 montado en bogies Iponam Nota a pie de página 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, por lo general, opera 2 LRV juntos como 1 tren de cercanías.

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

Los conjuntos de cartuchos están ubicados en el interior de las ruedas, y las ruedas están aseguradas al exterior de cada cubo de rueda mediante pernos para completar el conjunto de 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, según las especificaciones de Alstom para todo el conjunto del eje. Luego se envió a Canadá para su instalación. Los componentes del conjunto del cartucho se apilan juntos y se sujetan 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 cojinetes 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 km.

Los bogies motores 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 engranajes del tren de transmisión que encaja en el muñón del eje estriado para completar el tren de transmisión. Cada juego de ruedas contiene un eje estriado/tren de transmisión de 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 n.° 3 del LRV 1119 se separó del eje debido a una falla catastrófica no detectada del cojinete de rodillos y el subsiguiente quemado del muñón del eje. No había pasajeros a bordo en el momento del suceso (TSB número de suceso R21H0099).

Después del descarrilamiento, la flota de OLRT LRV se retiró del servicio mientras se completaban las mediciones del espacio libre del juego axial (juego libre) del ensamblaje del cartucho en toda la flota (20 por LRV). Las holguras medidas superiores a 0,1 mm requerían que el conjunto del cartucho fuera reemplazado por un nuevo conjunto, 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 ensamblaje de cartucho destruido en el LRV 1119 y 17 ensamblajes de cartucho sueltos adicionales en otros 9 LRV con un juego libre medido que osciló 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 rueda n.° 11 del bogie motor 2 (BM2) y en las posiciones de rueda n.° 17 y 19 del bogie motor 3 (BM3). El LRV 1121 se llevó a cabo en las instalaciones de mantenimiento y almacenamiento (MSF) de OLRT Belfast Yard para reparaciones en las que se reemplazaron los 3 conjuntos de cartuchos sueltos entre el 8 y el 11 de septiembre de 2021. El LRV 1121 se liberó de 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 ensamblaje del cojinete del cartucho que provocó el descarrilamiento. La RSA sugirió que la 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 ensamblaje 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 en el LRV 1121 final descarriló cerca del punto medio de la plataforma norte de la estación Tremblay cuando salía de la estación. El tren continuó en la condición descarrilada 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 (TSB ocurrencia No. R21H0121).

El 2 de noviembre de 2021, la TSB emitió la carta RSA 617-03/21, nota a pie de página 4, en la que se identificaba que los pernos que sujetaban el muñón del eje estriado al cubo de la rueda BM2 n.º 11 del LRV 1121 no se apretaron adecuadamente durante la restauración. A continuación, se permitió que el LRV 1121 entrara en servicio sin un conjunto completo de datos de torque o ninguna verificación de que todo el trabajo estaba completo. La falta de torque aplicado provocó la falla de los 12 pernos de retención después de solo 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 se cayó del LRV y entró en contacto con la infraestructura de la vía, lo que provocó el descarrilamiento.

En este caso, el LRV 1121 fue reparado y sacado de un taller solo para que un componente crítico para la seguridad fallara y causara un accidente grave dentro de los 5 días de 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. La RSA sugirió que la OLRT tal vez desee realizar una revisión en profundidad de todo el trabajo realizado en los componentes críticos para la seguridad para confirmar que se siguen los procedimientos y que existe 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 OLRT LRV.

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 se retiró del servicio y se llevó a MSF para su inspección (Núm. de ocurrencia de TSB R22H0037).

El 23 de julio de 2022, mientras inspeccionaba los 20 conjuntos de cartuchos LRV para determinar el juego libre, el conjunto del freno de disco del eje 1 en BM1 (posición de rueda 1) mostró 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 dañado que era probable que se produjera una falla catastrófica si permaneciera en servicio (Figura 3).

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

1127

A

1

Freno de disco (fallido)

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

Durante los exámenes del ensamblaje del cartucho, se observaron áreas de decoloración por calor en varios componentes, y la condición de algunas muestras de grasa sugirió que los ensamblajes habían estado sujetos a un evento de calor superior al promedio, probablemente relacionado con una condición deteriorada del ensamblaje del cartucho.

En resumen, los 3 conjuntos de cartuchos examinados por la TSB exhibieron numerosos modos de falla. Los modos incluyeron fracturas por fatiga, fatiga por contacto rodante, desgaste superficial, 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, en base a las observaciones realizadas, se puede afirmar lo siguiente:

Dado que el cubo del eje del conjunto del cartucho del lado del freno de disco del eje A del 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 del juego libre del conjunto del cartucho para los LRV OLRT de la siguiente manera:

Dado que los OLRT LRV no tienen un sistema de detección de calor de ensamblaje de cartucho automatizado incorporado, las inspecciones de juego libre continúan siendo necesarias. Sin embargo, esta tarea de mantenimiento adicional requiere mucho trabajo y tiempo para un componente que debería durar más de 1,2 millones de km.

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 ensamblaje 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 completó un total de más de 11 000 mediciones individuales de juego libre y se realizaron 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 tránsito 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 informados. En contraste, el Alstom Citadis Spirit LRV construido para OLRT ha tenido numerosos problemas de confiabilidad y experimentó 2 descarrilamientos graves en la vía principal desde que comenzó a funcionar. Los 3 diseños de LRV de Alstom están equipados con el mismo conjunto de cartucho. La Tabla 2 proporciona una breve comparación de algunas de las diferencias entre los 3 diseños de LRV de Alstom.

Nº de ejes

6

10

10

Nº de bogies motores

2

3

3

Nº de bogies de remolque

1

2

2

Longitud 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 pondré

Bastidor de bogie

Rígido

Rígido

Articulado

Suspensión

Goma

Goma

Resorte de acero y colchón de aire

Motor

Motor de imanes permanentes (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 menos rpm que un PMM. Múltiples arranques y paradas que utilizan motores de inducción pueden introducir mayores tensiones y fluctuaciones de par en los elementos del tren de transmisión.

En enero de 2012, Alstom presentó una propuesta para el proyecto OLRT que correspondía a la especificación técnica original 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 requería LRV que pudieran transportar hasta 24 000 PPHD a velocidades de hasta 100 km/h, un servicio que era más típico de un sistema subterráneo de mayor capacidad. Posteriormente, Rideau Transit Group (RTG) se acercó a Alstom para proporcionar LRV para el proyecto. Alstom indicó a RTG que los trenes que querían aún no existían pero que podrían desarrollarse. Esto condujo al desarrollo de la plataforma Citadis Spirit LRV más larga, más pesada y más rápida junto con los nuevos bogies motorizados 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 Citadis Spirit produce más par y acelera más rápido que los PMM utilizados para los LRV de Estambul y París. Con una velocidad de funcionamiento original de 90 km/h y 13 estaciones en la Línea Confederación OLRT de 12,5 km de longitud, los arranques y paradas frecuentes podrían provocar un desgaste acelerado de los componentes de freno y accionamiento del bogie del motor. Esta observación es consistente con el análisis de TSB de las inspecciones de ensamble de cartuchos, que identificó que la mayoría de las 68 fallas en el ensamble 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 2 descarrilamientos graves en la vía principal y una falla casi catastrófica de componentes que involucran ensamblajes de cartuchos OLRT LRV. Si bien los materiales utilizados para fabricar los conjuntos de cartuchos cumplían con las especificaciones del fabricante, los 3 conjuntos de cartuchos examinados por la TSB presentaban numerosos modos de falla. El daño observado se extendió ampliamente por todos los ensamblajes y no se limitó a ningún componente en particular. Además, las áreas de decoloración por calor observadas en varios componentes y la condición de algunas muestras de grasa sugirieron que los ensamblajes habían estado sujetos a un evento de calor superior al promedio que probablemente estaba relacionado con una condición deteriorada del ensamblaje del cartucho que no se detectó.

En los casos citados, la causa raíz de las fallas del ensamblaje 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 un tren motriz más potente desempeñen un papel en la falla de los conjuntos de cartuchos.

Estas fallas en el ensamblaje del cartucho continúan representando un riesgo para la seguridad hasta que se resuelvan los problemas. Por lo tanto, la ciudad de Ottawa puede querer asegurarse de que todas las partes involucradas en la 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 LRV críticos para la seguridad, como los conjuntos de cojinetes de rodillos de cartucho, para proteger al público que viaja.

La TSB agradecería que se le informara de las medidas que, en su caso, se tomarán a este respecto.

Tuyo sinceramente,

originales firmados porVicente de AngelisDirector, Investigaciones - Ferrocarril/Oleoducto

CC.

Gerente General, Servicios de Tránsito Ciudad de Ottawa

Director Adjunto de Seguridad, Servicios de Tránsito Ciudad de Ottawa

Director ejecutivo Sociedad general de Rideau Transit Group

Director, Servicios Técnicos Rideau Transit Maintenance

Jefe de Servicios de Calidad América del Norte Alstom

Ingeniero de servicio Texelis

Director General, Transporte de Seguridad Ferroviaria de Canadá

LRV es un término norteamericano para un tranvía. Los LRV generalmente se operan para sistemas que transportan entre 3000 y 10 000 pasajeros por hora por dirección (PPHPD). A modo de comparación, un sistema de metro o subterráneo es un sistema ferroviario más pesado que transporta entre 10 000 y 50 000+ PPHPD.

Regresar a la referencia de la nota al pie 1

Bogie es un término comúnmente utilizado en la industria para describir un conjunto de camiones LRV de pasajeros. El bogie Citadis Spirit llamado Iponam (Ixège POur North AMerica) es una evolución del bogie clásico 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 la TSB 617-02/21, "Falla del cojinete de rodillos que provocó el descarrilamiento del vehículo de transporte ferroviario ligero de Ottawa" (emitido el 27 de septiembre de 2021).

Regresar 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 transporte ferroviario ligero de Ottawa" (emitido el 2 de noviembre de 2021).

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