鉄道安全勧告書 01/23

Dec 30, 2023

2023 年 2 月 3 日

暫定シティマネージャー オタワ市 110 Laurier Avenue West Ottawa ON K1P 1J1

主題 ：

鉄道輸送の安全に関する勧告レター 01/23 (発生 R22H0037)オタワ ライトレール交通車両のカートリッジ ローラー ベアリング アセンブリの継続的な故障

2019年9月14日、オタワ・ライトレール・トランジット（OLRT）ステージ1は、オンタリオ州オタワにある13駅、長さ12.5kmのコンフェデレーション線の運行を開始し、最高時速90kmで運行した。 OLRT の運用に選択された車両は、Iponam 台車脚注 2 に搭載された Citadis Spirit ライトレール車両 (LRV) です (図 1)。 LRV と台車は、OLRT プロジェクトのためにアルストムによって新たに設計および製造されました。 OLRT は、ステージ 1 用にこのような LRV を 34 台 (番号 1101 ～ 1134) 購入し、通常は 2 台の LRV を組み合わせて 1 つの通勤列車編成として運用しています。

各台車には、他のコンポーネントの中でも特に、4 つの弾性車輪アセンブリと 2 つの車軸アセンブリが装備されています。 各車軸アセンブリには、スプライン車軸によって接続された 2 つのホイール ハブと 2 つのカートリッジ ローラー ベアリング サブアセンブリ (カートリッジ アセンブリ) が含まれています。

カートリッジアセンブリは車輪の内側に配置され、車輪は各ホイールハブの外側にボルトで固定されて台車アセンブリが完成します。 各カートリッジ アセンブリはスプライン付きの車軸とホイール アセンブリを統合しており、これによりホイールの回転が可能になります。 カートリッジ アセンブリは、アクスル アセンブリ全体のアルストム仕様に基づいて、フランスのリモージュにある Texelis によって設計および製造されました。 その後、設置のためにカナダに発送されました。 カートリッジアセンブリのコンポーネントは積み重ねられ、大きなロックナット（スラストナット）によってしっかりと保持されます。 カートリッジ アセンブリはスプライン付きアクスル スタブの両端に取り付けられ、ボルトで固定されます。 各カートリッジ アセンブリには、特に 2 つのテーパー ローラー ベアリング アセンブリ、スペーサー、車軸ハブなどが含まれています。 カートリッジ アセンブリの予想ライフサイクルは 120 万 km です。

モーター台車には、台車の両側に主電動機が 1 台ずつ搭載されています（台車あたり合計 2 台）。 各トラクション モーターはドライブトレイン ギアボックスに接続されており、スプライン付きアクスル スタブにはめ込まれてドライブトレインが完成します。 各ホイール セットには、一方の側にスプライン車軸/ギアボックス ドライブトレインが含まれ、もう一方の側にディスク ブレーキが含まれています (図 2)。

2021年8月8日、オタワのタニーズ・パスチャー駅の東約90メートルで東行きのOLRT通勤列車が脱線した。 LRV 1119 の No. 3 ホイールは、検出されなかった致命的なローラー ベアリングの故障とその後のアクスル ジャーナルの焼損により、アクスルから切り離されたと判明しました。 事故発生時、乗客は乗っていなかった（TSB発生番号R21H0099）。

脱線後、OLRT LRV フリートは運用から外され、カートリッジ アセンブリの軸方向エンド プレイ クリアランス (遊び) の測定はフリート全体 (LRV あたり 20) で完了しました。 測定されたクリアランスが 0.1 mm を超えた場合は、カートリッジ アセンブリを新しいアセンブリと交換する必要があり、すべての LRV のカートリッジ アセンブリの遊びを 7500 km ごとに継続的に測定するための新しい定期検査が実施されました。

この最初のフリート検査では、LRV 1119 で 1 つの破壊されたカートリッジ アセンブリと、その他 9 つの LRV で 17 の追加の緩んだカートリッジ アセンブリが特定され、遊びの測定値は 0.12 mm から 0.89 mm の範囲でした。

車両検査中に、LRV 1121 のモーター台車 2 (BM2) の 11 番車輪位置と、モーター台車 3 (BM3) の 17 番および 19 番車輪位置で 3 つの緩んだカートリッジ アセンブリが確認されました。 LRV 1121は、2021年9月8日から11日までの間、3つの緩んだカートリッジアセンブリが交換される修理のため、OLRTベルファストヤード保守保管施設（MSF）に保管された。LRV 1121は、2021年9月13日にMSFから解放され、14日に旅客サービスを再開した。 2021年9月。

2021年9月27日、TSBは脱線の原因となったカートリッジベアリングアセンブリの故障に関連する鉄道安全勧告(RSA)レター617-02/21脚注3を発行した。 RSAは、OLRTが、過熱したローラーベアリングをタイムリーに検出し、使用中の致命的な故障が発生する前に介入するために、LRVカートリッジローラーベアリングアセンブリの温度を監視する熱検出システムを確実に導入したいと考えている可能性があると示唆した。

現在までのところ、継続的なカートリッジアセンブリの遊びの監視以外に、RSA で特定された安全上の欠陥を解決するための具体的な措置は講じられていません。

2021年9月19日、西行きのOLRT通勤列車1121-1138が1番線を走行中、後続のLRV 1121のBM2がトレンブレイ駅北ホーム中間点付近で駅出発時に脱線した。 列車は脱線した状態で約400フィート進み、リバーサイド・ドライブを横断する鉄道橋を渡った後、緊急事態に陥り、鉄道橋のすぐ西で停止した。 当時乗っていた乗客12名と操縦士1名は安全が確保された後、避難した。 負傷者はいなかった（TSB発生番号R21H0121）。

2021年11月2日、TSBはRSAレター617-03/21、脚注4を発行し、スプライン付き車軸スタブをLRV 1121のBM2 No.11ホイールハブに固定するボルトが改修中に適切に締め付けられていなかったことを特定した。 その後、LRV 1121 は、トルク データの完全なセットや、すべての作業が完了したことの確認を行わずに、運用に入ることが許可されました。 加えられたトルクの不足により、わずか約 800 km の使用後に 12 本の固定ボルトすべてが破損しました。 ボルトが破損すると、ドライブトレインのギアボックスが車輪位置 11 番から切り離されました。切り離されたギアボックスは LRV から落下し、線路インフラに接触し、脱線を引き起こしました。

このケースでは、LRV 1121 は修理されて工場から出荷されましたが、安全上重要なコンポーネントが故障し、出荷後 5 日以内に重大な事故を引き起こしました。 この事故は、LRV の安全上重要なコンポーネントのメンテナンスが一貫性がなく不完全な場合、深刻な結果が生じる可能性があることを実証しました。 RSAは、OLRTが安全性が重要なコンポーネントで行われたすべての作業を徹底的にレビューして、手順が遵守されていること、および同様の事態が再び起こらないように十分な監督が行われていることを確認したい可能性があると示唆した。 RSA が発行されて以来、MSF で OLRT LRV に対して実行される作業の保守手順と監視を改善するための措置が講じられてきました。

2022年7月21日、OLRTの運転手は、LRV 1127が運転中に異常な振動を経験したと報告した。 その後、LRV 1127 は運用から外され、検査のために MSF に持ち込まれました（TSB 発生番号 R22H0037）。

2022 年 7 月 23 日、20 個すべての LRV カートリッジ アセンブリの遊びを検査しているときに、BM1 の車軸 1 (ホイール位置 1) のディスク ブレーキのアセンブリに遊びの最大制限の 10 倍が表示されました。 アセンブリが取り外され、さらなる検査により、車軸ハブが非常にひどく損傷しており、使用したままにしておくと致命的な故障が発生する可能性が高いことが判明しました (図 3)。

その後、3 つのカートリッジ アセンブリが詳細な検査のために TSB Engineering Laboratory に送られました (表 1)。

1127

あ

1

ディスクブレーキ（故障）

197 967

2022 年 7 月 8 日

4493

1127

あ

2

モーター

197 967

2022 年 7 月 8 日

4493

1131

B

3

モーター

240 597

2022 年 8 月 3 日

3201

LRV 1127 の故障したアクスル ハブは、TSB 研究所で光学顕微鏡と走査電子 (SEM) 顕微鏡の両方で検査されました。 SEM検査では、破面には古典的な疲労破壊の同義語であるビーチマークの兆候が見られました。 破損の開始点は、車軸ハブの面取りされた端部で特定されました。

大型コーンアセンブリの内側ローラーベアリングコーン軌道が破損しました。 骨折は瞬間的な過負荷骨折であり、疲労によって引き起こされたものではありませんでした。 軌道の破面には酸化の存在が見られ、車軸ハブが破損する前のしばらくの間、軌道の破断が存在していたことを示唆しています。 コーン軌道面には多少の剥離が見られましたが、これはおそらく破壊の結果発生したものと考えられます。

カートリッジアセンブリの検査中に、いくつかのコンポーネントで熱による変色領域が観察され、一部のグリースサンプルの状態から、アセンブリが平均よりも高い熱にさらされたことが示唆され、これはおそらくカートリッジアセンブリの状態の悪化に関連していると考えられます。

要約すると、TSB によって検査された 3 つのカートリッジ アセンブリには多数の故障モードが見られました。 モードには、疲労破壊、転がり接触疲労、表面摩耗、衝撃摩耗、環境浸食、摩擦摩耗が含まれます。 観察された損傷はカートリッジ アセンブリ全体に広く広がり、特定の 1 つのコンポーネントに限定されませんでした。 したがって、観察された障害メカニズムのうちどれが最初に発生したかを判断することはできませんでした。 ただし、観察に基づいて次のことが言えます。

LRV 1127 アクスル A のディスク ブレーキ側カートリッジ アセンブリのアクスル ハブが前回の検査から 7500 km (4393 km) 未満の間隔で故障したため、2022 年 7 月 29 日にアルストムは OLRT LRV のカートリッジ アセンブリの遊び検査間隔を次のように修正しました。

OLRT LRV には自動カートリッジ アセンブリ熱検出システムが搭載されていないため、フリー プレイ検査は引き続き必要です。 ただし、この追加のメンテナンス作業は、120 万 km を超える耐久性が必要なコンポーネントにとって多大な労力と時間がかかります。

2021年8月8日のLRV 1119脱線事故を受けて、アルストムは、すべてのLRVのカートリッジアセンブリの遊びを7500kmごとに継続的に測定し記録する新たな定期検査を実施した。 TSBは、2021年8月8日から2022年8月11日までの期間にこれらの検査で記録されたデータを検査しました。合計11,000を超える個人のフリープレー測定が完了し、以下の観察が行われました。

アルストムは通勤用 LRV の大手メーカーであり、トルコのイスタンブール (Citadis X01) やフランスのパリ (Citadis Dualis) など、世界中の他のライト レール トランジット (LRT) 通勤鉄道プロジェクトの設計の展開に成功しています。少し。 これらは両方とも確立された LRV プラットフォームですが、信頼性の問題はほとんど報告されていません。 対照的に、OLRT 用に製造された Alstom Citadis Spirit LRV は、運用開始以来、多くの信頼性の問題を抱えており、重大な本線脱線事故を 2 件経験しました。 Alstom LRV の 3 つの設計にはすべて、同じカートリッジ アセンブリが装備されています。 表 2 は、3 つの Alstom LRV 設計間の相違点の一部を簡単に比較したものです。

軸数

6

10

10

モーター台車台数

2

3

3

トレーラー台車台数

1

2

2

LRVの長さ

28メートル

42メートル

48メートル

LRV空重量

42トン

77トン

81トン

LRV積載重量

57トン

99トン

113トン

台車形式

イクセージュ

イクセージュ

載せておきます

台車枠

硬い

硬い

多関節型

サスペンション

ゴム

ゴム

鋼製スプリングとエアクッション

モーター

永久磁石モーター (PMM)*

PMM

誘導**

※永久磁石モータ（PMM）は、一定速度（rpm）で回転し、均一なトルクをもつ同期速度電動機です。

** 誘導モーターは、PMM よりも高い出力と低い rpm での高いトルクを生成できる非同期速度電気モーターです。 誘導モーターを使用して複数回の停止/始動を行うと、ドライブトレイン要素に大きな応力とトルク変動が生じる可能性があります。

2012 年 1 月、アルストムは、当時のオタワ市の当初の技術仕様に対応する OLRT プロジェクトの提案書を提出しました。 提案されたコンセプトは、パリのシタディス デュアリスから密接に派生した長さ 29 m の LRV でした。 アルストムの当初の入札はオタワ市の要件を満たしておらず、アルストムはその手続きから失格となった。

その直後、オタワ市は要件を変更し、時速 100 km までの速度で最大 24,000 PPHPD を輸送できる LRV を要求しました。これは、より高容量の地下鉄システムに典型的なサービスです。 その後、リドー・トランジット・グループ（RTG）はアルストムにプロジェクト用のLRVの提供を打診した。 アルストムは RTG に対し、彼らが望んでいる列車はまだ存在していないが、開発は可能であると示唆した。 これにより、ニューヨークの地下鉄システムで使用されているものと同様の、誘導モーターを備えた新しい Iponam モーター台車と組み合わせて、より長く、より重く、より高速な Citadis Spirit LRV プラットフォームの開発が行われました。

シタディス スピリットに使用される誘導モーターは、イスタンブールやパリの LRV に使用される PMM よりも多くのトルクを生成し、より速く加速します。 当初の動作速度は 90 km/h、長さ 12.5 km の OLRT Confederation Line に 13 駅があり、頻繁に起動と停止を行うと、モーター台車の駆動コンポーネントとブレーキコンポーネントの摩耗が加速する可能性があります。 この観察は、カートリッジ アセンブリ検査の TSB 分析と一致しており、68 個のカートリッジ アセンブリの故障のほとんどがモーター台車で発生したことが特定されました (63)。 ドライブトレインモーター側で57% (36/63)、ディスクブレーキ側で43% (27/63)。

これまでに、2 件の深刻な本線脱線事故と、ほぼ壊滅的な部品の故障が発生しており、すべて OLRT LRV カートリッジ アセンブリが関係しています。 カートリッジ アセンブリの製造に使用された材料はメーカーの仕様に準拠していましたが、TSB が検査した 3 つのカートリッジ アセンブリには多数の故障モードが見られました。 観察された損傷はアセンブリ全体に広く広がり、特定のコンポーネントに限定されませんでした。 さらに、いくつかのコンポーネントで観察された熱による変色の領域と一部のグリースサンプルの状態は、アセンブリが平均よりも高い熱事象にさらされていたことを示唆しており、これはおそらく検出されなかったカートリッジアセンブリの状態の悪化に関連していると考えられます。

ここで挙げたケースでは、カートリッジ アセンブリの故障の根本原因が単一のコンポーネントにあるとは考えられません。 新しく設計された LRV、新しい Iponam 台車、およびより強力なドライブトレインの組み合わせが、カートリッジ アセンブリの故障に関与している可能性があります。

このようなカートリッジ アセンブリの障害は、問題が解決されるまで引き続き安全性を脅かします。 したがって、オタワ市は、OLRT 事業に関係するすべての関係者が協力して、設計、運用、保守の安全性に対するリスクが発生した場合に、それらを解決することを保証したいと考えています。 さらに、関係者は、旅行する公衆を保護するために、カートリッジローラーベアリングアセンブリなどの安全上重要な LRV コンポーネントに対する効果的な車載監視システムが確実に設置されるようにする必要があります。

TSB は、この点に関してどのような措置が取られる場合には、その情報をお知らせいただければ幸いです。

敬具、

オリジナルの署名入りヴィンチェンツォ・デ・アンジェリスディレクター、調査 - 鉄道/パイプライン

CC。

オタワ市交通サービス部長

オタワ交通サービス市副最高安全責任者

リドー・トランジット・グループ・ジェネラル・パートナーシップ最高経営責任者

テクニカルサービス リドー・トランジット・メンテナンス担当ディレクター

アルストム北米品質サービス責任者

サービスエンジニアのテクリス

カナダ鉄道安全運輸局長

LRV は北米の路面電車の用語です。 LRV は通常、1 時間あたり 1 方向あたり 3,000 ～ 10,000 人の乗客を輸送するシステム (PPHPD) で運用されます。 比較のために、地下鉄または地下鉄システムは、10,000 ～ 50,000+ PPHPD を輸送するより重い鉄道システムです。

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ボギーは、通勤用旅客用 LRV トラック アセンブリを表すために業界で一般的に使用される用語です。 Iponam (Ixège POur North America) という名前の Citadis Spirit 台車は、フランスのパリとトルコのイスタンブールの LRV システムで使用されている Alstom Ixège の古典的な台車の進化版です。

脚注 2 の参照元に戻る

TSB 鉄道安全勧告 617-02/21、「オタワ ライトレール交通車両の脱線を引き起こすローラー ベアリングの故障」(2021 年 9 月 27 日発行)。

脚注 3 の参照元に戻る

TSB 鉄道安全勧告 617-03/21、「オタワ ライトレール トランジット車両メンテナンスの作業手順」(2021 年 11 月 2 日発行)。

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