Examen technique du débit d’air combiné pour la traction répartie

Le préavis d’adjudication de contrat (PAC) est un avis public destiné aux fournisseurs pour leur faire part de l’intention d’un ministère ou d’un organisme d’attribuer à un fournisseur sélectionné à l’avance un contrat pour un bien, un service ou des travaux de construction, ce qui permet aux autres fournisseurs de signaler leur intérêt à soumissionner en présentant un énoncé des capacités. Si aucun fournisseur ne présente un énoncé des capacités qui satisfait aux exigences établies dans le PAC, au plus tard à la date de clôture indiquée dans le PAC, l’agent de négociation des contrats peut alors procéder à l’attribution du contrat au fournisseur sélectionné à l’avance.

1. TITRE

Examen technique du débit d’air combiné pour la traction répartie.

2. DÉFINITION DU BESOIN

Transports Canada (TC) doit effectuer une évaluation des travaux de la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada (CN) et du changement proposé aux pratiques d’application des freins à air relativement aux paragraphes 7.11 et 7.12 du Règlement relatif à l’inspection et à la sécurité des freins sur les trains de marchandises et de voyageurs (Règlement sur les freins de train) afin de cerner toute préoccupation en matière de sécurité ou de performance qui pourrait être suscitée par la technologie et l’approche utilisées.

OBJECTIF

L’évaluation des travaux du CN donnerait essentiellement à TC la certitude que les procédures d’exploitation proposées permettraient d’obtenir un niveau de sécurité qui est équivalent au niveau initial prévu dans les règles de sécurité.

Puisque des représentants de l’industrie souhaitent toujours modifier les pratiques d’exploitation actuelles liées aux paragraphes 7.11 et 7.12 du Règlement sur les freins de train, TC s’attend à un changement permanent aux règles dans l’ensemble du réseau. Ce changement permettrait que le débit d’air combiné dans la conduite générale dépasse quatre-vingt-dix (90) pieds cubes par minute (pi³/min) sans qu’une source d’air individuelle ait un débit de plus de soixante (60) pi³/min ou qu’un gradient de pression soit supérieur à quinze (15) livres par pouce carré (lb/po²), et des limites pour le débit d’air combiné total pourraient être imposées selon le nombre de sources d’air. En prévision d’un changement proposé aux règles, TC doit s’assurer que la procédure d’exploitation proposée permettrait d’obtenir un niveau de sécurité qui est équivalent au niveau initial prévu dans le Règlement sur les freins de train en effectuant une évaluation technique des données fournies afin de cerner toute préoccupation en matière de sécurité ou de performance qui pourrait être suscitée par la technologie et l’approche utilisées.

Toutes les données d’essai recueillies par le CN dans ces conditions, ainsi que la méthodologie, les essais en laboratoire, la modélisation, la recherche et les évaluations des risques qui soutiennent la demande d’exemption initiale du CN, seraient prises en considération dans l’évaluation/l’analyse technique effectuée dans le cadre de ce projet.

TÂCHES

1a. EXAMINER TOUS LES DOCUMENTS DE RÉFÉRENCE

Examiner et analyser tous les documents pertinents fournis par le CN, et plus particulièrement :

• La méthodologie proposée par le CN qui consiste à exploiter des trains dont le débit d’air combiné dans la conduite générale dépasse quatre-vingt-dix (90) pi³/min, avec de multiples sources d’air, sans qu’une source d’air individuelle ait un débit de plus de soixante (60) pi³/min ou qu’un gradient de pression soit supérieur à quinze (15) lb/po².
• Un train exploité au titre de la présente exemption :
  • ne doit pas circuler dans une pente dont la déclivité est supérieure à 1,8 %;
  • doit avoir une longueur maximale de 12 000 pieds, sauf s’il s’agit d’un train intermodal complet, auquel cas la longueur maximale est de 16 000 pieds;
  • ne doit pas être un train clé à risque élevé, selon la définition établie dans le Règlement relatif aux trains et aux itinéraires clés;
  • doit avoir un maximum de cinq sources d’air;
  • doit avoir au moins deux locomotives équipées d’un frein rhéostatique en bon état de fonctionnement.
• Les demandes d’exemption de courte durée du CN aux fins d’essai, et tous les documents à l’appui (évaluation des risques, essais en laboratoire, essais statiques et modélisation).
• Les données et les résultats des essais effectués par le CN au cours de la première période d’exemption (décembre 2022 à avril 2023).

• Le plan d’essai déposé par le CN pour déterminer si les scénarios d’essai abordent tous les enjeux potentiels et recommandent l’ajout d’activités d’essai dans de tels scénarios.
• Le CN doit indiquer à TC les sources précises de ses données, qui sont recueillies et utilisées pour évaluer la performance de freinage, ainsi que la manière dont les données seront recueillies et utilisées.

1b. CONTINUER D’EXAMINER TOUS LES DOCUMENTS DE RÉFÉRENCE

Examiner et analyser tous les documents pertinents fournis par le CN, et plus particulièrement :

• La méthodologie proposée par le CN qui consiste à exploiter des trains dont le débit d’air combiné dans la conduite générale dépasse quatre-vingt-dix (90) pi³/min, avec de multiples sources d’air, sans qu’une source d’air individuelle ait un débit de plus de soixante (60) pi³/min ou qu’un gradient de pression soit supérieur à quinze (15) lb/po².

• Les données et les résultats des essais effectués par le CN au cours de la deuxième période d’exemption (décembre 2023 à mars 2024).

• Le plan d’essai déposé par le CN pour déterminer si les scénarios d’essai abordent tous les enjeux potentiels et recommandent l’ajout d’activités d’essai dans de tels scénarios.
• Le CN doit indiquer à TC les sources précises de ses données, qui sont recueillies et utilisées pour évaluer la performance de freinage, ainsi que la manière dont les données seront recueillies et utilisées.

Les résultats escomptés de la tâche 1 consistent à déterminer :

• toute lacune relative à la méthodologie, à l’analyse et aux essais;
• les préoccupations ou les risques pour la sécurité liés à la procédure d’exploitation du CN, à la performance de freinage et à la conduite des trains;
• les enjeux potentiels qui ne sont pas abordés dans la proposition;
• les lacunes ou les nouveaux risques pour la sécurité qui n’ont pas été pris en compte lors des essais effectués et qui sont indispensables pour valider la technologie et l’approche;
• les données en suspens ou l’analyse qui devrait être effectuée pour avoir une meilleure certitude;
• les travaux supplémentaires qui sont nécessaires pour évaluer la performance en matière de sécurité de la technologie et de l’approche.

2. TRAVAUX DE SIMULATION ANALYTIQUE

Réaliser des analyses/simulations de la performance des freins de train et de la dynamique des trains pour cerner les conditions qui doivent être évaluées, quantifier la sécurité et accroître les résultats des essais prévus pour une évaluation objective des changements potentiels proposés aux règles. Voici des exemples d’analyses et de simulations potentielles, sans toutefois s’y limiter :

a) Des simulations d’arrêts de service et d’urgence à des vitesses clés pour un ensemble de configurations du frein rhéostatique et de configurations de fuites, qui sont effectuées en comparaison avec les données des essais soumises.

b) Des simulations d’autres défaillances potentielles ou de conditions non idéales.

c) Selon les données soumises des essais et des simulations, des simulations/analyses de diverses configurations de la longueur du train et des sources d’air pour déterminer les limites :

• du débit d’air total;

• du débit d’air par source d’air (groupe de traction ou frein rhéostatique);

• du nombre de wagons (ou de la longueur de la conduite générale ou du nombre de distributeurs) par source d’air.

Voici les résultats escomptés de la tâche 2 :

• quantifier le niveau de sécurité équivalent et les marges de sécurité de tout changement proposé aux règles;
• déterminer les conditions d’exploitation potentielles dans lesquelles les changements proposés aux règles pourraient donner lieu à un niveau de sécurité sous-optimal.

3. PRODUIT LIVRABLE FINAL À PRODUIRE

À la lumière des travaux effectués dans le cadre des tâches 1 et 2, l’équipe de projet résumera dans un rapport la méthodologie et les conclusions de l’analyse des résultats des essais et des simulations, et elle indiquera les enjeux ou les préoccupations en suspens qui n’ont pas été abordés dans les essais et la recherche du CN, ainsi que les recommandations à formuler et les conditions ou les restrictions à imposer pour répondre aux préoccupations existantes ou potentielles en matière de sécurité et d’exploitation.

Le résultat escompté de la tâche 3 est un rapport décrivant la méthodologie et l’analyse entreprise, ainsi que les constatations, les conclusions et les recommandations concernant les procédures d’exploitation proposées, et les limites, les conditions, les restrictions et les exigences de production de rapports continus qui devraient être imposées si l’industrie dépose une demande d’exemption permanente ou une proposition de changement aux règles après la période d’essai en hiver.

Les éléments à prendre en considération devraient inclure ce qui suit, sans toutefois s’y limiter.

• La technologie et la procédure d’exploitation fonctionnent-elles comme prévu?
• TC a-t-il la certitude que les procédures d’exploitation proposées permettraient d’obtenir un niveau de sécurité qui est équivalent au niveau initial prévu dans le Règlement sur les freins de train?
• Des essais suffisants ont-ils été effectués pour valider ou garantir que les procédures d’exploitation sont rigoureuses et ne compromettent pas la sécurité ferroviaire?
• Comment la Sécurité ferroviaire surveillerait-elle la performance en matière de sécurité à l’avenir (inspection, etc.)?
• Quelles procédures, instructions et formations devraient être mises en place pour les équipes/trains visés par cette exemption?
• Des risques sont-ils associés à la performance de freinage pendant les essais?
• Les résultats étaient-ils statistiquement cohérents en validant la réponse de freinage attendue dans ces conditions?
• Des contrôles devraient-ils être mis en place?
• Les préoccupations ou les risques potentiels pour la sécurité.
• Les enjeux ou les lacunes pour lesquels les études et les données ne permettent pas d’avoir suffisamment confiance dans l’approche proposée (domaines où des essais supplémentaires seraient nécessaires et l’établissement de conditions permettrait de résoudre ou d’atténuer ces préoccupations).
• Des recommandations (données à recueillir de façon continue, surveillance, conditions, restrictions et exigences de production de rapports associées à une exemption permanente).

Le rapport final doit être rédigé de manière professionnelle et documenter toutes les tâches entreprises dans le cadre de ce projet.

Une présentation PowerPoint annotée qui sera utilisée aux fins de la diffusion générale du projet doit accompagner le rapport final.

3. CRITÈRES POUR L’ÉVALUATION DE L’ÉNONCÉ DES CAPACITÉS (EXIGENCES ESSENTIELLES MINIMALES)

Tout fournisseur intéressé doit démontrer, au moyen d’un énoncé des capacités, qu’il respecte les exigences ci-après en décrivant en détail ses capacités et en présentant des projets d’ingénierie concrets qu’il a réalisés.

1. Expérience :

Posséder au moins 10 années d’expérience de la prestation de services de consultation technique sur des questions ferroviaires auprès d’organismes de réglementation fédéraux.

Posséder au moins 10 années d’expérience dans l’analyse des documents relatifs aux exemptions/dispenses afin de formuler des recommandations aux organismes de réglementation.

Posséder au moins 10 années d’expérience dans la simulation et l’analyse de la performance des freins de train et de la dynamique des trains.

Avoir dirigé ou mis sur pied au moins 5 projets liés à la simulation de la performance du système de freinage des trains afin de cerner les conditions de performance dangereuses des trains.

1. Connaissances et compréhension :

Connaître et comprendre les contextes opérationnels réels du freinage dynamique du matériel ferroviaire.

Connaître et comprendre les logiciels de simulation de trains pour mesurer la performance de freinage et de conduite des trains dans diverses circonstances d’exploitation.

Connaître et comprendre la modélisation et la simulation des freins de train dans l’environnement nord-américain.

1. Études :

L’équipe de projet de l’entrepreneur doit compter des membres titulaires d’un grade supérieur en génie, en particulier en génie mécanique.

1. Désignation, accréditation et/ou certification professionnelle :

L’entrepreneur doit posséder le titre d’ingénieur d’un ordre reconnu.

4. APPLICABILITÉ DES ACCORDS COMMERCIAUX AU MARCHÉ

Le présent marché est assujetti aux accords commerciaux suivants :

• Accord de libre-échange Canada-Chili;
• Accord de libre-échange canadien;
• Accord de libre-échange Canada-Colombie;
• Accord de libre-échange Canada-Panama;
• Accord de libre-échange Canada-Honduras;
• Accord de libre-échange Canada-Corée;
• Accord de libre-échange Canada-Pérou.

5. JUSTIFICATION DU RECOURS À UN FOURNISSEUR SÉLECTIONNÉ À L’AVANCE

Sharma & Associates, Inc. (SA) a plus de 25 ans d’expérience de la prestation de services de consultation technique sur des questions ferroviaires auprès d’organismes de réglementation fédéraux. SA, qui a été mise sur pied en 1995, assure depuis longtemps la prestation de services spécialisés en consultation technique et en recherche, en particulier dans le génie ferroviaire, et son cheminement professionnel est bien documenté. Au cours de cette période, SA a mené à bien une vaste gamme de projets ferroviaires où elle a fourni des solutions qui ont entièrement répondu aux attentes de ses clients, dont la Federal Railroad Administration (FRA), Transports Canada, le Volpe Center, Amtrak, Transportation Technology Center, Inc. (TTCI), les chemins de fer, les organismes de transport en commun, les constructeurs de locomotives, les constructeurs de wagons-citernes, les constructeurs de voitures, les constructeurs de wagons et les fabricants de composants de wagons.

Pour TC, SA a examiné l’immobilisation des trains et la performance du système de freinage dans de fortes pentes descendantes, surtout par temps froid, après l’accident de train survenu à Field, en Colombie-Britannique (février 2019). Dans le cadre de ce travail, SA a examiné les lignes directrices proposées par l’industrie pour le fonctionnement du système de freinage dans de telles conditions. À l’heure actuelle, SA travaille avec le département des Transports (DOT) des États-Unis et la Federal Railroad Administration (FRA) pour quantifier la performance des freins de train telle qu’elle est mesurée par les détecteurs en voie (l’essai automatisé de l’efficacité des freins de train [ATBE], les détecteurs de roues chaudes/froides), y compris développer des algorithmes et établir une corrélation avec les données d’inspection/d’entretien. Elle a notamment examiné des données sur les dispenses des exploitants ferroviaires américains de l’Union Pacific et de la BNSF Railway à l’égard des ATBE.

SA a plus de 25 ans d’expérience dans l’utilisation d’outils de simulation ferroviaire pour mener des études liées à la conduite des trains, à la composition des trains et à la performance du système de freinage, et elle a effectué de nombreuses simulations pour soutenir la FRA et le National Transportation Safety Board (NTSB) lors d’études précédentes sur les déraillements de trains. SA a développé le Train Energy and Dynamics Simulator (TEDS) pour la FRA et a une compréhension approfondie du contexte théorique et technique des systèmes de freinage des trains (systèmes de freinage conventionnels, à traction répartie et pneumatique à commande électronique). Dans le cadre de ce projet, le TEDS sera l’outil de simulation principal, et d’autres études analytiques le compléteront, au besoin.

De plus, SA travaille activement avec le DOT et la FRA pour examiner la performance du système de freinage de trains très longs, y compris les possibilités d’épuisement du système et de dérive des trains, qui s’apparentent fortement aux préoccupations de TC à l’égard de la performance du système de freinage.

La liste ci-après a été dressée pour résumer quelques projets et travaux de recherche-développement que la SA a menés à bien par rapport aux simulations de la dynamique des trains, aux enquêtes sur les déraillements ainsi qu’à la conception et aux essais du système de frein à air.

1. Analyser différentes configurations de train (taille, poids, type et puissance) pour comparer les trains à traction répartie très longs aux trains ordinaires munis uniquement de locomotives de tête en ce qui a trait à la performance de freinage, à la conduite du train, au comportement dynamique et aux exigences d’exploitation.

2. Effectuer de nombreuses enquêtes sur les déraillements au moyen du TEDS.

3. Effectuer de nombreuses enquêtes sur les déraillements au moyen de Vampire™.

4. Analyser les répercussions des systèmes avancés de commande des trains (systèmes de commande intégrale des trains, pneumatique à commande électronique et à traction répartie) sur la capacité du réseau et les éléments de sécurité ferroviaire.

5. Évaluer les avantages sur le plan de la sécurité du système de freinage pneumatique à commande électronique sur les wagons-citernes chargés de matières dangereuses durant une urgence/un déraillement.

6. Concevoir un camion de fret de pointe pour une exploitation à grande vitesse (150 mi/h).

7. Étudier l’interaction entre les roues du matériel roulant et la géométrie du branchement.

8. Évaluer la performance dynamique des locomotives de banlieue.

9. Évaluer la sécurité des voitures Next Generation proposées à l’aide du logiciel de simulation de collision LS-DYNA.

Pour mener à bien ce projet, une équipe doit être formée de membres possédant l’expertise, l’expérience et la compréhension nécessaires à l’égard du contexte opérationnel ferroviaire, du système de frein à air des trains, de la dynamique des trains, des spécifications des wagons et des locomotives, de la gestion des équipes et des normes et règlements ferroviaires. L’équipe de SA possède une excellente combinaison d’expertise et d’expérience dans ces domaines.

Les membres de l’équipe de projet de SA apporteront plus de 40 ans d’expérience professionnelle dans l’industrie ferroviaire, sans compter une grande expertise en matière de simulations ferroviaires par ordinateur, de modélisation et de simulation de la circulation/dynamique des fluides et des systèmes de freinage; de simulations ferroviaires pour l’analyse de l’exploitation des trains et la formation des ingénieurs; de la conception et de la mise en œuvre de modèles de systèmes physiques pour les chemins de fer nationaux et étrangers dans les domaines du freinage, de la dynamique longitudinale des trains, de la suspension des locomotives et de la performance des moteurs de traction.

Les membres de l’équipe de SA ont également développé le TEDS, qui est un logiciel de simulation de trains, pour modéliser les forces exercées le long du train, y compris la performance des systèmes de freinage.

SA compte des employés qui ont une vaste expérience de l’industrie ferroviaire et des employés titulaires d’un grade supérieur en génie et en gestion. SA est reconnue pour sa prestation de solutions de génie de classe mondiale aux industries ferroviaire, automobile et de l’infrastructure.

Autres justifications :

• SA a développé le TEDS dans le cadre d’un contrat octroyé par le DOT et la FRA au cours des dernières années; par conséquent, elle connaît très bien les caractéristiques internes et le fonctionnement de ce logiciel.
• À l’heure actuelle, SA est le seul fournisseur d’accès autorisé au TEDS dans le cadre d’un contrat existant avec le DOT et la FRA.
• De plus, SA est la seule entité qui maintient et élargit le TEDS, et qui y intègre des fonctions améliorées. Ces travaux sont aussi réalisés aux termes d’un accord exclusif avec le DOT et la FRA.
• Même si SA accorde à d’autres utilisateurs des licences pour l’outil (avec l’autorisation exclusive du DOT et de la FRA), aucune autre entité n’a accès à la propriété intellectuelle correspondante.

6. DROITS DE PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE

Tout droit de propriété intellectuelle d’aval découlant de l’exécution du contrat proposé demeurera celui de l’entrepreneur.

7. DURÉE DU CONTRAT PROPOSÉ

La durée du contrat proposé est d’un (1) an, à compter de l’attribution du contrat.

8. ESTIMATION DES COÛTS DU CONTRAT PROPOSÉ

La valeur estimée totale du contrat est de 210 611,60 $, incluant toutes les taxes applicables.

9. EXIGENCES EN MATIÈRE DE DÉPLACEMENT

Aucun déplacement ne sera exigé dans le cadre de ce contrat.

10. NOM ET ADRESSE DU FOURNISSEUR SÉLECTIONNÉ À L’AVANCE

Sharma & Associates, Inc.

5810 S Grant St., Hinsdale, IL

60521 États-Unis

11. DROIT DES FOURNISSEURS DE PRÉSENTER UN ÉNONCÉ DES CAPACITÉS

Les fournisseurs qui s’estiment entièrement qualifiés et qui sont disponibles pour fournir les services décrits dans le présent PAC peuvent présenter, par écrit, un énoncé des capacités à la personne‑ressource identifiée dans le présent avis au plus tard à la date de clôture de l’avis. L’énoncé des capacités doit clairement démontrer que le fournisseur satisfait aux exigences énoncées.

12. DATE LIMITE POUR LA PRÉSENTATION D’UN ÉNONCÉ DES CAPACITÉS

La date et l’heure de clôture pour la réception des énoncés des capacités est l’avril 11, 2023 à 14 h HAE.

13. LES DEMANDES DE RENSEIGNEMENTS ET LES ÉNONCÉS DES CAPACITÉS DOIVENT ÊTRE ENVOYÉS PAR COURRIEL À :

Nom : Lisa Martin

Titre : Spécialiste de l’approvisionnement

Transports Canada

Adresse électronique : lisa.martin@tc.gc.ca