列車脫軌事故現(xiàn)場勘查

李偉

(鐵道警官高等專科學(xué)校公安技術(shù)系，河南鄭州450053)

列車脫軌是行車常見慣性事故，鐵路的機務(wù)、車務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛五大部門都發(fā)生過列車脫軌責(zé)任事故。有些脫軌事故只涉及某一個部門，更多的列車脫軌事故發(fā)生是多個部門的綜合因素的疊加，給事故責(zé)任認定及防止對策造成一定困難［1］。因此，認真細致地進行列車脫軌事故現(xiàn)場勘查對于更好地處理事故現(xiàn)場就顯得至關(guān)重要。

一、脫軌事故的原因

由于列車輪軌系統(tǒng)的實際運行行為復(fù)雜，造成列車脫軌的原因很多，往往不是單一的因素，多是由機車操控、列車編組、線路狀況、車輛結(jié)構(gòu)性能等諸因素相互作用，造成較大的輪軌橫向力或較大的側(cè)輪重減藏率所形成［2］。從力學(xué)的角度分析，發(fā)生脫軌的原因主要有以下幾個方面。

(一)線路狀態(tài)

1.列車通過曲線時，為了給運動的列車提供一個向心力，曲線外軌要比內(nèi)軌超高，外軌的超高值是根據(jù)該曲線的半徑及列車速度的大小來確定的。在設(shè)計速度下，外軌超高提供的向心力可全部平衡離心力。隨著鋼軌的磨耗，超高不足，當(dāng)?shù)偷揭欢ㄏ薅葧r，向心力不能平衡離心力，車輪的輪緣就會擠壓外軌內(nèi)側(cè)面，使車體轉(zhuǎn)向架受到橫向力的作用，這時車輪內(nèi)側(cè)減載，外側(cè)增載，列車就出現(xiàn)脫軌的危險。同時，當(dāng)列車低于平均速度運行時，外輪導(dǎo)向力降低，內(nèi)側(cè)輪增載，也加大了脫軌的可能性。

2.列車通過緩和曲線地段時，由于外軌超高，兩側(cè)鋼軌不在同一平面而處于扭曲狀態(tài)。當(dāng)車輛由直線進入緩和曲線時，導(dǎo)向輪對的外側(cè)輪輪重增載;而當(dāng)列車由曲線駛?cè)刖徍颓€時，輪對外側(cè)輪輪重減載。同時，外軌超高使一個車輪浮起，加上軌道不平造成的車輛劇烈搖擺，脫軌的可能性增加。

3.軌道涌坑造成列車脫軌。軌道三角坑即線路不平順，會引起車輛轉(zhuǎn)向架呈三輪支撐一輪懸浮的狀態(tài)［3］，當(dāng)出現(xiàn)較大的橫向力時即可引起脫軌。

4.在S形曲線上，當(dāng)機車推進時，車輛之間的縱向力將使橫向力加大，其車鉤壓縮作用力所產(chǎn)生的力矩使前后轉(zhuǎn)向架橫向力增大，過大的橫向力使鋼軌軌距加寬，造成車輛輪對安全搭載量不足，使車輪漏下鋼軌，也稱為掉軌。

5.道岔不良造成脫軌。當(dāng)?shù)啦眍愜夗斆孢^低，尖軌尖端與勘查軌不密貼、護輪軌擊累栓所折損等情況存在時，均會造成列車脫軌。

6.線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差值不符合《鐵路線路維修規(guī)則》的要求造成脫軌的發(fā)生于小半徑直線。道岔附帶曲線等處，常見的原因有鋼軌肥邊、擔(dān)件松動、脹軌、斷軌等。如在曲線處因鋼軌肥邊造成線路軌距過小，正矢嚴重超限，列車車輪爬上鋼軌造成脫軌。

7.障礙物侵入線路限界造成列車脫軌，常見的障礙物有路村路料、前方列車上脫落的貨物、犯罪嫌疑人置放的障礙物等。

(二)車輛編組方式

1.長短車混編。當(dāng)長短車混合編組行駛在曲線上時，長車對短車有較大的指向曲線外側(cè)的橫向力。如列車高速運行而突然緊急制動，此時通過車鉤傳來的沖擊力將使橫向力猛增，如果短車是空車，則脫軌可能性極大。

2.空重車混編。在重載車輛之間或補機與重載車輛之間編組有輕載車輛的情況下，在補機推進時輕載車輛脫軌可能性大。其原因是列車上坡速度下降，補機推送而形成前阻后擁態(tài)勢，這將導(dǎo)致輕載車輛被向上抬起，此時如處于曲線上，則輕載車輛由于輪重減載和橫向力作用較大而形成脫軌。

由于重載車輛比空載車輛輪軌接觸關(guān)系要好，空載車輛在運行中更易懸浮，其空車的脫軌系數(shù)遠比重車大，其車輛運行品質(zhì)隨運行速度的提高而變差，脫軌的可能性逐步加大［4］。

(三)車輛結(jié)構(gòu)狀態(tài)

1.當(dāng)轉(zhuǎn)向架和車體的扭轉(zhuǎn)剛度與軸箱彈簧垂直剛度較大且車輛通過曲線時，適應(yīng)性較差，易造成較大的輪重減載而脫軌。

2.車輛旁承間隙過小，阻礙轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)動，當(dāng)車輛通過曲線時，摩擦力矩增大，輪緣橫向力也增加，容易造成脫軌。

3.車體短而重心高的車輛，抗脫軌安全性較差。其主要原因是軌道的連續(xù)不平順波與車輛自振頻率耦合造成側(cè)滾，引起車輛輪重驟增或驟減，脫軌可能性急劇增大。有學(xué)者認為，當(dāng)貨物裝載重心過高時，輪軌橫向力、脫軌系數(shù)和輪重減載率都大大超過《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》(GB5599－85)規(guī)定的標準，貨車極有可能脫軌［2］。

4.列車走行部件異常造成脫軌，如車輪碾堆、制動梁脫落以及車輛燃軸、切軸等。

(四)裝載貨物的影響

貨物偏載將使重心偏向一側(cè)，致使車輛一側(cè)車輪減載而另一側(cè)車輪增載，會引起車輪懸起。當(dāng)懸起量大于輪緣高度時，便可能造成懸浮脫軌。此種脫軌的落軌點距鋼軌很近。

(五)機車原因

列車速度過高或過低都可以造成脫軌。由于車輪具有踏面錐度，輪緣與鋼軌側(cè)面間有間隙存在，輪對在運動過程中很容易發(fā)生蛇行運動，輪軸中心的運動軌跡為一定周期的S型曲線。而發(fā)生蛇行運動的最低車輛運行速度被定義為蛇行運動臨界速度。若蛇行運動的輪對橫移和搖頭的幅值不大，只會影響車體的響應(yīng)性能;車速提高，蛇行運動的輪對橫移和搖頭的幅值加大，往往會發(fā)生輪緣貼靠。車輪踏面磨耗加劇，踏面錐度變大，臨界速度將降低，若行車速度過快，將引起車輛脫軌。列車低速通過彎道時，因向心力大于離心力，外側(cè)車輪懸浮，容易造成脫軌。此外，機車乘務(wù)員操控失誤也可造成脫軌，如乘務(wù)員未緩解手制動，使機車長時間帶閘在高溫下運行，使車輪輪箍受熱膨脹改變輪距而引起脫軌［6］。

二、脫軌事故現(xiàn)場勘查

列車脫軌事故發(fā)生后，鐵路行車部門、鐵路安全監(jiān)督管理部門及公安機關(guān)應(yīng)及時組織人員趕赴現(xiàn)場，開展現(xiàn)場救援和勘查工作。首先進行現(xiàn)場訪問。主要訪問機車乘務(wù)員、列車調(diào)度人員、工務(wù)人員、電務(wù)施工人員、列車檢修人員、車站外勤值班員、押運人等相關(guān)人員，了解事故發(fā)生的概況，如事故發(fā)生的時間、地點、線路施工情況、車輛編組情況等。其次，要盡快開展現(xiàn)場勘驗工作。現(xiàn)場勘驗時要對脫軌點的線路狀況、脫軌車輛尤其是最先脫軌車輛的走行部件、制動系統(tǒng)、機車操控臺進行認真細致的實地勘驗，并注意提取相關(guān)痕跡物證。

(一)不同類型脫軌事故勘查的側(cè)重點

脫軌事故現(xiàn)場因中斷線路，車輛毀損嚴重，現(xiàn)場救援任務(wù)重，因此，現(xiàn)場勘查工作的時間緊、任務(wù)重，必須在全面勘查的基礎(chǔ)上，針對不同類型的脫軌事故現(xiàn)場抓住不同的側(cè)重點［8］。

1.正線運行脫軌。正線運行脫軌一般系綜合因素造成，側(cè)重于勘驗列車的編組、線路的技術(shù)狀態(tài)及施工情況、車輛的技術(shù)狀態(tài)、運行速度、機車操控用閘情況、貨運裝載加固情況等。

2.站內(nèi)脫軌。此類脫軌多為直觀脫軌，事故原因單一，勘查比較簡單。

⑴道岔處脫軌。主要側(cè)重于工務(wù)線路及道岔技術(shù)狀態(tài)、施工情況。如電務(wù)部門各部件工作狀態(tài)、軌道電流分路狀態(tài)(軌面和車輪踏面是否有銹跡)、道岔狀態(tài)的勘驗?，F(xiàn)場訪問重點是調(diào)查車務(wù)調(diào)車員、連接員作業(yè)及瞭望情況，值班員或扳道員作業(yè)情況，以及機務(wù)司機瞭望情況。

⑵沖突脫軌(包括汽車與火車沖突)。主要側(cè)重于對脫軌車輛上的碰撞痕跡進行勘驗，以判斷來車方向及車型?，F(xiàn)場訪問主要調(diào)查車務(wù)調(diào)車員、連接員作業(yè)及瞭望情況，值班員或扳道員作業(yè)情況，以及機務(wù)司機瞭望情況。

⑶漏軌型脫軌。主要側(cè)重于工務(wù)線路技術(shù)狀態(tài)、施工情況。

(二)脫軌點痕跡勘驗

脫軌是一種作用在輪對上的力導(dǎo)致輪緣爬上鋼軌且輪緣—鋼軌接觸面與鋼軌表面的夾角達到最大的工況，在車輪進一步爬軌時，輪緣頂部就在軌頂面上運行，并很快走向鋼軌外側(cè)完成脫軌過程，即爬軌脫軌［5］。

當(dāng)車輛受到較大的橫向力時，車輪輪緣會擠上鋼軌，輪緣爬上鋼軌簡稱“爬軌”。現(xiàn)場勘查時可見鋼軌內(nèi)側(cè)會有輪緣與鋼軌內(nèi)側(cè)摩擦擠壓痕(爬軌點)，鋼軌頂面有輪緣滾動痕跡，線路扣件上有砸痕(落軌點)。當(dāng)車輛低速通過小半徑曲線(R＜300 m)時容易發(fā)生此類事故。尋找脫軌點痕跡應(yīng)遵循從前向后的原則，從車輛脫軌后停止運行的地方向后依次尋找輪緣軋過枕木的痕跡、落軌點、滾動痕與爬軌點。車輛脫軌后的運行距離與車輛脫軌時的運行速度、列車的編組輛數(shù)、牽引噸數(shù)等有直接關(guān)系。列車脫軌后的運行距離與列車運行速度呈正相關(guān)。

1.落軌點痕跡勘驗。從停車點向后沿線路尋找輪緣在枕木上軋過的痕跡。一般來說落軌點是靠近鋼軌的，主要看輪緣砸在鋼軌扣件上或枕木上的痕跡，這個痕跡應(yīng)該是輪緣砸壓枕木痕跡的開始點，常表現(xiàn)為扣件受砸壓變形。

2.滾動痕勘驗。從落軌點向后是輪緣在鋼軌頂面上滾動的痕跡。通常，此痕跡的長度為幾米到十幾米。觀察此痕跡時，應(yīng)結(jié)合光線角度選擇適當(dāng)?shù)奈恢茫脗?cè)光觀察。

3.爬軌點勘驗。滾動痕的開始點是爬軌點，注意觀察鋼軌內(nèi)側(cè)爬軌的痕跡，應(yīng)排除其他配件的刮痕。一般只有一側(cè)鋼軌內(nèi)側(cè)有爬軌痕跡。

4.跳軌痕跡尋找。輪緣跳上或跳出鋼軌簡稱“跳軌”。跳軌是車輛由于受到很大橫向力的沖擊，直接跳出鋼軌。跳軌通常發(fā)生在列車高速運行或受巨大外力沖擊時，過大的沖擊力使得車輪跳上或直接跳出鋼軌。此種脫軌現(xiàn)場一般沒有鋼軌內(nèi)側(cè)的摩擦痕，有時甚至沒有軌面的滾動痕而只有落軌點，而且落軌點距離鋼軌較遠。

5.懸浮脫軌痕跡勘查。懸浮脫軌是由于車輛的一側(cè)車輪減載而使車輪翹起造成的，所以，一般沒有鋼軌內(nèi)側(cè)的摩擦痕，軌面的滾動痕比爬軌的要長且輕，如果減載過大則沒有滾動痕。

(三)第一脫軌點勘查

第一脫軌點是列車在運行過程中第一條輪對的爬軌點到落軌點之間的線路。如果脫軌的車輛或者輪對不止一個，那么就需要找出第一脫軌點。較大脫軌事故第一脫軌點和其他脫軌點的關(guān)系比較復(fù)雜，而且空間位置關(guān)系較難區(qū)分。如果最前方的脫軌點離其他脫軌點較遠，而且脫軌點后方的車輪碰壓軌枕的痕跡是一個或兩個轉(zhuǎn)向架的壓痕，這些痕跡在相當(dāng)一段范圍內(nèi)沿鋼軌運行了一定距離，則該脫軌點一般為第一脫軌點。如果車輪碰壓軌枕的痕跡是突然轉(zhuǎn)向的痕跡，那么通常此脫軌點不是第一脫軌點。

(四)確定兩側(cè)車輪脫軌的順序

輪對脫軌后兩側(cè)車輪在線路旁均有砸擊點，一個在鋼軌內(nèi)側(cè)，一個在鋼軌外側(cè)。比較兩個砸擊點的位置，一般情況下，沿列車運行方向后面的砸擊點是先脫軌車輪留下的。

(五)確定最先脫軌的車輛

1.找齊所有輪對，并找出2條至4條破損最嚴重的輪對，依據(jù)輪緣頂部的破損程度確定哪一條輪對先脫軌。一般情況下破損嚴重的為先脫軌的輪對，并應(yīng)結(jié)合枕木上相應(yīng)的砸痕來確定，并拍照記錄輪對左右標志板。

2.以輪找車、輪車結(jié)合確定事故車輛。根據(jù)車輪確定車號，然后在車輛底架上尋找各梁與車輪接觸的相應(yīng)痕跡進一步認定。認定車號后，根據(jù)列車編組順序表及沿途甩掛情況確定車輛位數(shù)。

3.一般來說最前面的脫軌車輛為最先脫軌的車輛，而且脫軌后前后車輛大都呈“W”形，但也有后面車輛先脫軌而將前面的車輛連帶脫軌的現(xiàn)象。這就要通過對相鄰兩脫軌車輛的鉤舌、鉤身進行觀察，根據(jù)力的方向確定車輛脫軌時的受力方向，以進一步確定車輛脫軌時的順序，即是后車脫軌造成前車拉伸脫軌，還是前車脫軌造成后車壓縮脫軌。

(六)需要提取的原始資料

對列車脫軌事故現(xiàn)場勘查時應(yīng)同時提取列車運行圖、車站行車日志、施工要點登記、工務(wù)電務(wù)施工計劃、列檢和定檢的原始資料、紅外線探測記錄、機車運行監(jiān)控記錄、列尾裝置等。

(七)應(yīng)注意的其他問題

1.在脫線事故現(xiàn)場勘查時應(yīng)注意詳細記錄，包括照相、錄像、文字、繪圖記錄。記錄時應(yīng)記錄痕跡物證的空間位置、形態(tài)大小等。

2.要分清事故與車輛故障的因果關(guān)系。有的車輛故障是脫軌事故造成的，而不是車輛故障造成了脫軌事故。

3.注意對破損配件斷口的保護，拍照固定后用包裝材料包扎好原物提取，以備斷定斷口的類型。

三、小結(jié)

列車脫軌的條件和評定指標是一個非常復(fù)雜的問題，至今國內(nèi)外均未很好解決。再者，鐵路運輸是一個龐大的系統(tǒng)工程，主要涉及車、機、工、電、輛等多家行車單位，專業(yè)技術(shù)性強。我們在處置此類事故案件現(xiàn)場時應(yīng)本著具體問題具體分析的態(tài)度，實事求是地解決問題，使勘查工作更加全面客觀，為確定事故性質(zhì)提供強有力的技術(shù)支持。

［1］陳忠穩(wěn).列車脫軌事故與防范對策［J］.鐵道運營技術(shù)，2004，(1):8－9.

［2］鄔平波，王勇.鐵路貨車脫軌安全性研究［J］.交通運輸工程學(xué)報，2001，(2):18－20.

［3］向俊，曾慶元.軌道三角坑對列車脫軌安全性的影響分析［J］.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報，2001，(1):4－8.

［4］齊斌.鐵路車輛脫軌事故的研究與對策［J］.甘肅科技，(1):145－146.

［5］鄭明新，肖矜，何志通，等.車輛脫軌機理及預(yù)防脫軌的對策［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報，2005，(5):5－8.

［6］柳甲賢，劉紅燦.機車發(fā)生脫軌事故的原因及預(yù)防對策［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2008，(3):35－36.

［7］于勝利.機車動輪弛緩事故的原因及預(yù)防［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2004，(12):55－56.

［8］趙剛.貨車車輛脫軌事故調(diào)查中需要注意的幾個問題［J］.鐵道車輛，2004，(4):31－34.