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关于“428火车相撞事故”原因的分析

(2010-04-25 15:36:09)
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杂谈

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列车通过弯道会产生危险的离心力,因此,铁路技术规范设有严格的速度限制,限定速度的大小应是经过科学计算和验证得出的。428事故发生的王村段弯道曲线半径很小,据铁路网上的资料,这段弯道的曲线半径约为400米,弯道通过的速度限定命令为80公里/小时,这点很重要,这是所有通过列车都必须严格执行的命令。T195次列车以131公里/小时速度通过,超出限定速度达百分之六十四,是酿成428铁路惨案的基本根源。
( 一 )
仔细观察事故第一时间的现场状态,做进一步分析,还可推断如下:
尽管T195列车时速高过了130公里/ 小时,重量最大和重心较高的机车以及列车前部的八节25米型客车却都顺利地通过了弯道,说明131公里/小时这个时速尚在“脱线甩出”的极限速度之内,或者说至少是在临界速度上“安全通过”了弯道,侥幸地没超出轨道上的“临界脱线力”。假如此时列车仍是以匀速运行,那么,后部的第九到第十七这九节列车,按理说也应该侥幸顺利通过。
问题偏偏是后面这九节列车却脱线滚出了弯道,这个现象说明了什么?说明运行在曲线段上的列车从第九节列车开始,瞬间的运行状态发生了突变,使列车产生了超过“临界脱线力”的额外力,惨祸随之发生。在这种状态下,能够使列车产生超过“临界脱线力”的额外力,其可能性有两个,一个可能性是列车存在着继续增大的离心力,另一个可能性就是使全列车的中部产生了危险的升力。
先说前者,“离心力的继续增大”若能发生,其原因较简单,那就是列车通过王村弯道时(铁路资料称:293公里路段),正在以加速度状态运行,离心力在逐步增大,当增大到超过临界脱线力时,就形成了人们通常所说的甩尾巴,使恰恰处在弯道上运行的后半部那些列车滚出了轨道。列车以这种运行状态通过弯道,笔者认为可能性不大,因为,任何一位有经验的火车司机都不会在通过小曲线半径的弯道时,以加速方式通过。如果查验当事的T195次机车的行车监控仪,可以验证出司机是否有此不当操作。
再说后者,能够使“全列车中部产生升力”的惟一原因也只有一个,那就是司机在车头通过曲线后跑出约八九节车位时,突然做了个或者说是下意识地做了个“减速制动”,也就是火车司机们常说的“撂闸”。这个,可是一个非同小可的动作!因为,列车的减速制动并不是人们意识中的全列车所有轱辘都“同时地”在刹紧制动蹄。车头的制动操作力是一种气动减压传递的过程,总是由列车前部车头开始,逐次传递到最后一节车厢实施。换句话说,实施全列车制动,实际情况是前部列车的制动蹄先施压,瞬间后部列车的制动蹄还是“松”的,后部列车必然超前进方向“惯性拥挤”,这个“惯性拥挤”力量很大,释放到列车中部就会转换成升力。恰恰处于弯道上带有临界离心力的第九、第十节列车,与这股升力合成,其后果就是脱出轨道(即:脱线),伴随着自身131公里时速的特大惯性能量,朝着弯道运行的切线方向飞了出去,连带惯性牵连,随后的数节车厢跟着也陆续向前飞了出去。根据互联网上所能搜到的照片判读,第九节及其后部的数节列车,从脱线开始,几乎是整体飞行了几秒钟,然后落下着地。着地的同时,各节车厢分别脱开了连结脆弱和笨重的转向架(即车轮组件),翻滚后,停住。(依据图片资料呈现的数个落地车厢位置,结合131公里的末速推算,那个第九节车厢飞行留空时间长达四秒钟以上。为了便于理解,笔者依照近似比例,画出了三幅判读的脱线发生过程,见附图1、2、3)
这个分析还仅仅是428特大事故第一瞬间的主事故端状况,接着分析第一瞬间联带事故状况,即从第九节车厢开始飞出轨道的瞬间还出现了什么?
根据铁路常识我们知道,火车的制动虽然也属气动刹车车辆之列,但它和载重汽车之类的气动刹车有本质区别。汽车类的气动刹车采取的是气压直接加压控制方式,简单,直接。而火车尽管也是利用气压作用到制动蹄上,但制动力的控制所采取的却是复杂的减压控制方式。列车正常运行时,各节车的制动连结风管都处于全压充气状态(一般为0.6兆帕/平方厘米)。当火车司机“撂闸”时,列车的各个连结风管就会立时出现减压,减压幅度越大,全列车制动力也就越大,如果撂闸推入“非常制动”档,全列车风管的气压会瞬间减到最低,所有车厢的轱辘都将“抱死”(这种“非常制动”极少采用,除非万不得已,对列车本身以及铁路设施有损坏,甚至还会造成旅客伤亡,要尽一切可能避免)。这里说到的第九、第十节列车,在“飞出”的一瞬间,必然会拽断制动风管,全列车制动控制风压骤减至零,立时进入到非常制动状态。
此时列车的前部,从第八节往前到车头,非常制动有效,这半列列车会因惯性向前方继续滑出一段距离后,完好地停在轨道上。
此时列车的后部,跟随着已脱线的第九节车厢之后的列车,也必然进入非常制动状态,但因前车的牵拽而逐个脱线,加上离心力及惯性力的作用,大部分列车已“腾空”飞行,车轮悬空,制动无效。
从第九节脱线开始发生的瞬间,根据比例图解推算,第十七节尾车尚未完全进入曲线段,车厢的离心力尚未产生,在轨道上还能保持着一定的“非常制动”效能。制动滑行一段距离后,因前车拖拽,制动滑行中脱线,斜向跨在了外侧的上行线轨道上,大致是第九节列车开始脱线位置的前后,完全阻挡了对方即将通过的5034次旅客列车,造成次生事故--撞车,似乎已成定局。
事故解析到这里,有个细节必须提到,那就是:从T195列车司机操纵减速撂闸到出现“非常制动”,是一个瞬间的连续动作过程,检查机车监控风压记录,如果不够仔细,很有可能被看成只是列车脱线造成了全列车的“非常制动”,从而湮灭了司机一个关键性的致命失误操作。
处于曲线上高速运行的列车做减速制动,将增大脱线的危险性,这是毋庸置疑的。这种运行状态很类似两轮摩托车,高速转弯行驶的时候,驾驶规程要求绝对禁止刹车,以免酿成翻车重大伤害事故,要求驾驶者只能在顺直行驶状态下才可做刹车动作。这里很值得推敲的一个问题是:T195旅客列车在还没有完全驶出弯道的状态下,司机为什么或者是下意识的做了个撂闸动作?
笔者做了两种推测也写出来,供大家或有关事故调查部门参考。
一种可能是,已经通过弯道后的T195列车司机或许是在朦胧中见到了路基两侧出现的限速标志,第一反映就是撂闸减速。其实在T195从西侧进入弯道之前1400米外,司机就可以瞭望到减速牌,700米位置还有醒目的黄色减速灯,司机却没有采取措施,最大可能是打盹了,至少是处于一种意识朦胧状态。
另一种可能是列车在高速通过这个小半径弯道时,意识朦胧下的司机,感受到了过大的离心力,突然清醒地明白列车正处于危险速度下运行,急切意识到必须采取减速措施。但弯道行驶中不敢撂闸,只能侥幸通过弯道后再实施制动。问题就出在列车没有完全驶出弯道之前,T195列车司机过早地扳动了制动手柄。
428特大火车事故是一个典型的复式事故,初发事故仅仅是个列车脱线颠覆事故,次生事故则是残酷的列车撞击,后者的发生倍增了事故的悲惨性。笔者在解析和推算这个事故过程中,发现次生事故本来是可以避免的,或者至少至少可以大大减低撞击的伤害度,挽救众多的包括5034次司机在内的宝贵生命。非常非常的惋惜,惟一能抓到的宝贵机会,被T195次列车司机给放掉了。
据铁路网登载的数据,T195次列车脱线事故发生的时间是4点38分,当时的速度达131公里/小时。这个数目字,笔者毫不怀疑,因为这应该是机车行车记录仪(或者叫行车监控器)记录数据。5034次机车撞击到T195次最后一节列车的时间是4点41分。当前铁路运输用的时间单位,在运转操作上的精度似乎还是“分”,还没见到过有精确到用“秒”计时作业的报导,这是百年的老惯例。4:38 – 4:41之间的时间空当最小为2分钟,最大为4分钟,就是说从T195脱线事故开始,到5034次撞车,有2到4分钟时间,以最小时间值2分钟和时速70公里计算,5034次列车当时距离T195次的停车位置至少在2.3公里以外,黎明时刻,T195司机可以清晰看到缓慢移近的5034次机车前照灯光点。
再来分析一下紧急制动发生时T195次机车司机状况,当车司机是俩人制,轮值作业。主控司机在驾驶机车,另一个肯定是在睡覚,没有帮助瞭望,不然,在进入王村弯道前早已看到限速80标志和减速黄灯,并且提醒主控司机执行。
主控司机减速撂闸,连带发生了紧急制动,到列车停止,加上刺耳的刹车声和数个列车脱线翻滚声,司机应该意识到本列车发生了严重事故。这时,他们该做什么?其一是回望,立时明白后半部列车已经脱线颠覆,并且阻断了上行线对方列车的通过,其二是瞭望前方,根据司机掌握的运行作业图表,主控司机明白已到与5034次旅客列车交会的时刻,并且已能看到5034次缓慢移近的光点。其三是司机最先该行动的事情,就是想尽一切办法而且有能力向5034次发出紧急停车信号。看来,两个司机好像什么也没做,错过了最佳良机。
综合《 428火车撞击颠覆特大事故 》的多重报导,笔者总觉得缺了些什么:为什么没有当事的肇事司机或者轮值司机自身的讲述?为什么没有记者采访T195列车前半部分无恙人员的所见所闻以及他们有什么行动?为什么没有关于T195列车前半部分事故停车位置的报导,难道司机无动于衷继续开车赶往青岛,完成正点任务?
再来分析一下上行线5034次机车临近事故区的被动状况。4月28日黎明4点38分前后,尽管是个无云的好晴天,却是天刚蒙蒙亮的时候,能见度大概比机车前照灯所能照到的距离300米远不了多少,当时距下行线T195次机车还在3公里以上,应能看到T195机车前照灯的光点,时速低于80公里。之后的两分钟时间,与T195次机车越来越接近, T195次机车的前照灯不太可能关闭,那么在对方有耀眼强光照射之下,5034次机车司机根本不可能瞭望到T195次车头之后会有什么情况。当越过T195次车头后,还有八节列车(长200米)影响着5034次机车的部分视线,越过这八节列车,前方赫然清晰,司机开始意识到危险在即,(笔者粗略图解了这段剩余线路长度,仅剩下不会多于400米的距离),加上司机本能反应判断需要时间,然后推入非常制动,可惜已经来不及了,四点四十一分撞上了斜向跨在上行线上T195次的最末一节列车。判读已发表的新闻图片,撞击的能量巨大,T195次跨线的那节列车被撞到弯道内侧的路基下面,撞击的反作用力几乎使5034次的机车竖立起来,砸向左侧路基下面T195次一节硬卧车上,跟着是后面几节列车发生堆积性的撞击,………。
设想,假如在这二到三分钟的时间里,T195的机车司机向5034次闪动前照灯,或者拿出司机的值乘手灯站在上行线路上向5034次挥动停车信号,或者在上行线上点燃随车必有的油棉丝………等等,等等,总会叫5034次提前撂闸,哪怕是四五百米也好!
( 二 )
纵观428事故报导以及铁道部的严肃处理决定,铁路部门存在管理混乱恐怕是难辞其咎,但笔者却注意到了更为令人担忧的落伍的铁路科技手段。

摘抄网上看到的《 铁道部调查报告-不可忽视的深层内因 》中的一段

济南局列车调度员在接到有关列车司机反映现场临时限速与运行监控器数据不符时,4月28日4时02分济南局补发了该段限速每小时80公里的调度命令,但该命令没有发给T195次机车乘务员,漏发了调度命令。而王村站值班员对最新临时限速命令未与T195次司机进行确认,也未认真执行车机联控。与此同时,机车乘务员没有认真瞭望,失去了防止事故的最后时机。
   一场特大事故就这样在错误不断累积中不可避免地发生了。


这是其中核心的一段,此段文字不必细看也能弄懂,原来,我们正在实施现代化高速化的铁路运输,其运转监控系统乃是采用预置程序的方式监控,文件不到位、命令传达延误、软件修改烦琐、跨局矛盾、司机疲惫等等因素都会引起监控系统失误, 这是何其落伍的技术?如果即将在奥运前投入运行的350公里时速的“高铁”用这么落伍的技术手段管理,谁还敢乘坐?
为什么不能在线路上设置实时速度监控系统,这并不是什么科技难题,我们的铁道科技应该具备这个起码的能力。假如在王村弯道区段前后都设置了实时监控器,能够及时检测出T195次超速,向机车发出减速指令,即使司机瞌睡了机车也会自动降低到安全速度以下。实施现代科技手段非常重要,它是消除人差(人为误差)的最好手段,部分干部不作为,某些职工偷懒,疲惫驾车等等到什么年月都无法消除,现代科技不能不考虑这个社会现实,否则,350高铁时代的铁路事故将更惨烈,更震惊
( 三 )
多少年来,我们的火车司机一直被重视的不够,选拔和培训标准不高,劳动强度大,工资低,甚至有的还实行奖金与开快车正点挂钩等等,这在以往的低速蒸汽时代,似乎问题还不大。但今天不同了,时代大踏步前进了,已经跨入高速铁路时代的我们,必须重新认识机车驾驶员的重要性。
笔者认为,高速铁路客运时代对机车驾驶员的要求应该像选拔飞行员一样重要,不仅身体健壮驾驶技术优秀,精神素质也要优秀,还要具备超常的应急反应能力和处理能力,那些只是听话好、技术一般、不求进取的甚至过分追求私利的机车驾驶员要淘汰出去。要像航空系统一样为机车驾驶人员提供良好的地勤环境,使他们有充沛的精力驾驶好每一趟旅客列车。
这才是真正的以人为本的人民铁道。
老鹤 写于汶川大地震全国哀悼日 2008 05 19-21
(注:退休职工,机电高级工程师,政府津贴获得者。)

附1:事故区段信号闭塞问题
网友谈到428事故中,跨线事故列车(即T195次的第十七节列车)会短接上行线两条钢轨,使该区段信号闭塞。原理上说很对,闭塞后本区间的上行线信号灯由绿转红,那是很理想的,应该可以避免发生这个恶性的次生事故。但技术条件可能没有满足,一个是斜向跨线的列车不一定恰好使上行线两条钢轨良好短接,列车也不是平正地横躺在两条钢轨上,因此闭塞信号不一定动作。其次,即使信号闭塞上了,信号灯转红,那还要看灯柱的位置和间距,如果间距长于二公里,位置正处于5034次的通过区,信号也就无效了,这个只是猜测,无现场实际勘察的有效资料,没有这个发言权,呵呵。

附2:第十七节车厢位置的判读依据
这是从已发表的新闻照片上判读出来的,第十七节是T195次列车惟一一节向弯道内侧倾覆的车厢,从照片所能显露的一角看, 有侧开边门,说明应是行李邮政车亦或是发电车,列车编组位置应居全列尾部。它之所以能翻到弯道内侧的路基下,说明被撞击时该车体的重心在5034次前进方向的右侧,这个姿势只能是一端在下行线位置另一端跨在上行线上,正对5034次机车右前脸的是矩形车体的一个前角,撞击时车体受到偏向右侧的分力,之后只能往弯道内侧倾覆。观察5034次的DF110400机车躺下的照片,前脸右半部有很深的撞击凹陷,凹陷高度与被撞车体的高度吻合,证明了三点:其一第十七节是惟一被机车撞到的车体。其二是反作用力使机车倒向前进方向左侧,即弯道外侧,其三T195列车颠覆时路基上只遗留着第十七节一个车厢,第十六节列车也在路基上的推断不成立。图4是判读的撞击瞬间车位示意图
从0400机车压扁了一节硬卧车厢来判别,机车有腾空落下过程,说明撞击时5034次列车速度非常高。被压扁的硬卧车箱按落地位置排序看应该是T195次列车的第十六节。
撞车的数秒内过程较繁复,也没有现场考查依据,新闻报导公布的图片很不完全,这里的判读只是一点比较基本的东西。

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