Comprendre le chemin de fer
Les conditions météo

Les chemins de fer, comme tous les autres moyens de transport, sont soumis aux caprices de mère Nature. Le train a des avantages certains dans plusieurs conditions difficiles, mais n’est quand même pas un moyen de transport au-dessus de toute avarie. D’ailleurs, les centres de contrôle ferroviaire ont les mêmes écrans que les météorologues, et une ligne directe avec Environnement Canada. Tout comme les aéroports et les ports. Examinons de plus près quelques conditions météorologiques qui influencent la marche des trains.


La neige


neigeCommençons par le plus évident, la neige. Une tempête de neige, ça ralentit assurément tous les moyens de transport terrestre. Ça annule presque systématiquement les transports aériens, et ça peut éprouver le transport maritime.


neigeLes amoncellements de neige font le délice des amateurs de photographie ferroviaire, lorsque la locomotive fait littéralement éclater la congère au passage à niveau. Mais il y a risque de déraillement. Si la ligne est peu fréquentée, alors que la route l’est, le passage répété des déneigeuses peut provoquer un remblai de neige très dure, avec des morceaux de glace à l’intérieur. Au passage à niveau, comme l’espace entre les rails est maintenant occupé par la chaussée, il ne reste plus de place pour évacuer la neige sous la locomotive. Le dégagement entre les moteurs de traction et la chaussée est réduit. Une neige bien tapée peut être suffisante pour faire soulever la locomotive.


Oubliez les films d’action hollywoodiens où la locomotive se met à monter dans les airs. Il ne suffit que de 38 mm (un pouce et demi) pour que le boudin de la roue passe par-dessus le rail, et provoque la catastrophe. La neige nous semble être un matériel léger et faible. C’est le cas lorsqu’elle n’est pas compactée. Une fois durci, ce matériel acquiert une force impressionnante.


RechauffeurDans les aiguillages, la neige les empêche de tourner librement. Encore une fois, pas besoin d’un hiver sibérien, et accumuler des tonnes de cette substance blanche pour rendre inopérationnel un aiguillage. Quelques centimètres suffisent. La technique employée pour empêcher l’accumulation consiste à faire fondre la neige au fur à mesure qu’elle tombe, à l’aide d’un réchauffeur d’aiguille. Mais lorsque ce dernier ne suffit plus à la tâche, le déblaiement doit se faire manuellement, avec les retards que cela comporte.


Les cours de triage et les voies ferrées dans les grands centres ont des équipes spécialisées qui peuvent rapidement déneiger un aiguillage à l’aide de jet d’air comprimé. Mais en plein milieu de la forêt mauricienne, ou sur les bords de la Gaspésie, un tel système n’existe pas. Ici, c’est le balai et la pelle.


neigeLà où la voie ferrée est signalée, la neige collante s’agglomère sur les signaux, les rendant impossibles à lire et déchiffrer. Évidemment, les règles d’exploitation sont écrites de façon à ce qu’un signal ne pouvant être interprété soit obéi comme étant à son aspect le plus restrictif. Les risques à la sécurité sont minimes, mais l’exploitation est largement ralentie; soit on doit nettoyer le signal, souvent situé au bout d’un mât (et donc grimpé dans une échelle en haut d’un poteau), soit on doit obtenir une permission spéciale avant de le franchir. Dans ce dernier cas, le contrôleur peut assurer la sécurité des trains, mais peu importe le processus, le trafic est ralenti considérablement.


En région montagneuse, les trains ne sont pas de taille à rivaliser avec les avalanches. Celles-ci peuvent bloquer la voie, et si par malheur le ronflement de la locomotive en est la cause, l’avalanche peut emporter le train qui passe au même moment au bas de la montagne. Pour pallier à la situation, on construit des abris qui font passer les neiges par-dessus la voie ferrée. Évidemment, les compagnies ferroviaires font affaire avec des experts en prévention, car c’est toujours plus payant que de nettoyer les dégâts. On provoque des avalanches contrôlées dans des coulées, et on installe des systèmes de détections, généralement des clôtures de fils qui lorsqu’elles sont déplacées par la neige, bloquent les signaux au rouge et sonnent l’alarme.


Le froid
Les grands froids d’hiver agissent directement sur l’acier des rails. Lorsqu’il fait très froid, les rails se fragilisent. Une roue souffrant d’un méplat se transforme alors en véritable marteau-piqueur sur le champignon du rail. Une fissure déjà présente, soit par défaut de fabrication (fissure interne), soit par usure du rail (fissure de fatigue) verra sa progression grandement accélérée. Puis finira par céder, causant un déraillement.

Rail casse
Rail cassé. Photo : BST. Note. Il s'agit ici d'une cassure de rail dû à la défaillance d'une soudure. Un rail cassé par le frois à une apparence similaire.


Le verglas
À l’automne et au printemps, la gelée ou le verglas peuvent occasionner de légers retards aux trains. Souvent, c’est le manque d’adhésion entre les roues et les rails qui ne permet pas aux trains d’atteindre leur vitesse qui cause le ralentissement. Le freinage est moins affecté dû au poids du véhicule. Sur un long trajet, l’accumulation de ces petits retards finis par se transformer en retard notable. Et c’est surprenant comment une fine couche de gelée d’automne peut réduire l’adhésion d’une locomotive.


Là où l’alimentation électrique est importante, sur les tours de transmission, et lorsque les communications sont câblées, le verglas peut avoir une forte influence. Le verglas étant une accumulation de glace, tout ce qui peut céder sous un poids important, comme un câble ou une structure, est sujet à céder sous le verglas. L’effondrement d’une tour de communication (ou son antenne) peut ralentir les moyens de communication, et donc altérer la gestion du trafic.


Le vent


VentLe vent, lorsqu’il souffle en rafale, peut carrément faire dérailler un train. Les convois transportant des conteneurs gerbés sont les plus sujets aux grands vents. Un conteneur vide est une grande boîte dont l’aérodynamisme (capacité de fendre l’air) est minimal, et dont le poids est moins élevé que celui d’un camion équivalent. Les conteneurs ainsi poussés transversalement par le vent peuvent soit se déplacer et frapper une structure le long de la voie, ou encore faire dérailler le train en faisant culbuter le wagon sur le côté.

 

vent
Dommages causés à une locomotive après avoir frappé un conteneur déplacé par le vent, sur un train circulant sur une voie adjacente.

 


Certains chargements, comme du bois, peuvent être déplacés par le vent, déséquilibrant le wagon qui les transporte. D’une façon moins dramatique, des matières en vrac transportées dans des wagons ouverts, comme les copeaux et certains minerais peuvent être soulevés par le vent. Si ça ne représente aucun danger pour le train et son exploitation, c’est très différent pour les gens, animaux et objets aux abords de la voie ferrée. Ceux-ci peuvent recevoir des particules, causant des impacts plus ou moins dangereux.


Les wagons-citernes sont aussi sujets au renversement par grands vents. L’air passant sous ceux-ci crée un effet venturi, et agit un peu comme une aile d’avion. À cause de son profil arrondi, le wagon-citerne force le passage de l’air sous lui. La vitesse de l’air accélère. Une partie de l’air sous le wagon tente de le soulever, et en même temps, l’air qui est passé sous le wagon tente de l’aspirer. La combinaison des deux phénomènes de façon prononcé aura raison du wagon. Encore une fois, un soulèvement de moins de quatre centimètres est suffisant pour provoquer un déraillement, que la rame de wagon-citerne soit en mouvement ou non.


Les wagons aux dimensions cubiques sont plus résistants aux vents que les wagons porte-conteneurs chargés de conteneurs vides, à cause du centre de gravité qui est plus au centre du wagon. Mais si un de ces wagons vides a une, ou des portes ouvertes, alors il devient un gros parachute. L’air s’y engouffre sans pouvoir en ressortir.


Le vent peut faire tomber des arbres et des poteaux sur la voie ferrée, bloquant ainsi le trafic.
Finalement, le vent, même lorsqu’il souffle en brise, a des conséquences sur les mouvements ferroviaires. Dans un train de conteneurs gerbés, chaque wagon vide permet à l’air de s’engouffrer dans l’espace entre deux wagons chargés. Le wagon chargé suivant, que ces conteneurs soient pleins ou non, offrira une très grande résistance au vent. Comme le principe d’un parachute servant à arrêter une voiture de course. Sur un train de 100 wagons, si le phénomène se présente 30 fois, c’est autant d’effet de freinage par aérodynamisme qui se crée.


Ces effets ne présentent pas de danger pour la sécurité des trains, mais se font nettement sentir sur la consommation de carburant du groupe de traction, faisant augmenter les coûts d’exploitation. Une meilleure répartition des conteneurs permet de régler le problème. Il s’agit de mettre tous les wagons chargés à l’avant du train, et laisser les vides à l’arrière. Seul le devant de la locomotive devra briser l’air pour l’ensemble du train.


La pluie
Les fortes pluies sont souvent craintes par les exploitants de ligne ferroviaire. Le lavage par la pluie (washout) est le phénomène le plus fréquent, et aussi le plus dangereux. Lorsque la voie ferrée est construite sur un remblai artificiel, l’eau gruge le sous-sol petit à petit. Suite à une pluie soudaine et abondante, le minage est accéléré, et la sous-emprise est emportée dans ce qui était anciennement un ruisseau. Le danger, c’est que souvent, les rails ne rompent pas. Ils demeurent suspendus dans les airs. Comme la continuité électrique demeure, le système de signalisation ne voit pas l’anomalie, et lorsque le train se présente, il plonge dans le trou, souvent béant. On rencontre aussi des lavages lorsque la voie ferrée longe des rivières. Malgré le remblai rocheux, l’eau finit toujours par s’infilter (sur plusieurs décennies, parfois), et miner le sous-sol de l’emprise.
La pluie est aussi responsable d’inondations. Une voie ferrée inondée devient impraticable, même si son emprise n’est pas altérée sous l’eau. Le système de signalisation ne fonctionne plus. Et surtout, l’eau ne fait pas un bon ménage avec les moteurs électriques. Les moteurs électriques d’une locomotive étant directement sur les essieux, une petite couche d’eau entre les voies peut être aspirée dans ceux-ci et provoquer d’importants courts-circuits.

Pluie
Un lavage typique. Photo : Radio-Canada


L’eau cause des dommages dans les régions montagneuses. Lorsque le temps oscille autour de 0 °C, l’eau s’infiltre entre les couches de roches. Avec le gel, elle peut faire séparer de gros blocs de pierre, qui peuvent aller obstruer la voie en contre-bas.


Dans une moindre mesure, une grosse pluie provoque des circuits de voie, rendant la signalisation d’exploitation et de protection (comme les passages à niveau) défectueuse. Comme la présence d’un train est détectée par le contact électrique entre les deux rails, l’eau peut créer ce contact, et faire croire au système à la présence d’un train. Pour le système de signalisation, ça ralentit les opérations. Mais pour les systèmes de passage à niveau, le danger est plus grand. Un système d’avertissement qui fonctionne pour rien donnera la fausse impression que le système fonctionne toujours sans qu’il n’y ait de train. Lorsque le train se présente, les automobilistes ne se méfient plus et ne font plus confiance au système d’avertissement. Et là survient un accident.

Pluie
Voies ferrées sous la pluie sur le réseau de la SNCF. Photo : passion-trains.over-blog.org


La brume


BrumeÉvidemment, la brume comme telle n’a aucune incidence sur les mouvements de trains. Par contre, parce qu’elle réduit la visibilité, elle peut réduire la vitesse d’exécution de certaines opérations. Les trains ne circulent généralement pas moins vite dans le brouillard, mais l’inspection d’un train dans un triage, les manoeuvres de tri, etc., bref tout ce qui demande une acuité visuelle sur une bonne distance en souffrira.


BrumeSi une équipe de train devant aller sur un territoire avec lequel elle est moins habituée par temps de brouillard épais, la lecture des signaux, des courbes et dénivelées de la voie, et la présence des particularités de la voie comme les passages à niveau et le pont commanderont naturellement une plus grande prudence aux employés.


Le soleil
Il ne reste qu’une condition météo que nous n’avons pas vue. Le soleil. Pourtant, même par temps très ensoleillé, la température influence le mouvement des trains. Les chaudes températures provoquent le flambage des rails (sunkink), ou bouclage des rails (rail buckling). Le flambage des rails crée une forte distorsion de l’un des rails, ou des deux. Cette distorsion, selon son degré, met en péril l’intégrité de la voie.


SoleilUn flambage très prononcé provoquera un déraillement, ou la rupture du rail. Les flambages surviennent lorsque la température dépasse largement celle où le rail a été posé. Le rail est généralement posé à 15 °C, et les flambages sont plus fréquents à des températures de 30 °C et plus.


Le problème avec les flambages, c’est qu’ils sont soudains. Le rail accumule le stress de la dilation de l’acier, et soudainement, lorsqu’il n’en peut plus, le relâche en se courbant, soit vers l’intérieur, soit vers l’extérieur de la voie.


Les flambages de moindre importance peuvent reprendre leur place seule à la faveur d’une nuit fraîche. Dans ce cas, on ne fait que limiter la vitesse des trains. Les flambages majeurs nécessitent réparation.


Les détecteurs en voie sont de plus en plus souvent munis de thermomètre, qui donne à l’équipe de train (par radio) la température ambiante. Il y a alors des instructions spéciales qui indiquent à partir de quelle température la vitesse doit être réduite, afin de minimiser les risques de flambage du rail.


Peu importe la condition
Bref, peu importe la condition météo, la nature garde toujours dans sa manche une carte pour ralentir les activités de l’homme. Les chemins de fer n’y échappent pas.