高鐵列車車窗玻璃破損現場勘驗

徐繼航，周 楠

（上海鐵路公安處 刑事技術支隊，上海 200071）

隨著我國高速鐵路網建設的日趨完善，高鐵列車開行班次不斷增多，高鐵列車車窗玻璃破損情況時有發(fā)生。高鐵列車運行時速快、密度高，一旦車窗玻璃破碎，不僅威脅乘客的人身安全，更有可能造成列車晚點，產生較大影響。目前，基層所隊技術員對這類現場的處置經驗少、缺乏研判玻璃破損成因的客觀依據，導致有時不能準確判斷案件性質和擊打物種類。本文以上海鐵路局集團公司管內運行的高鐵列車為例，介紹高鐵列車車窗玻璃構造、制造工藝和破損特征，梳理分析勘查高鐵列車車窗玻璃破損現場時的難點和應注意的事項，以期對車窗玻璃破損現場勘驗與性質認定工作提供借鑒。

一、高鐵列車車窗玻璃破損的一般特征

高鐵列車玻璃主要分為前窗玻璃、側窗玻璃和內裝玻璃，通常遇到的擊打列車案件都是針對前兩種玻璃。

（一）列車車窗玻璃特點

1.前窗玻璃

（1）玻璃結構。前窗玻璃為9層結構，厚度為25.76mm，其中透明玻璃2層，其他為有機層。由外向內依次是透明玻璃（8mm）、透明PVB（1.52mm）、XIR隔熱膜（0.18mm）、透明PVB（1.52mm）、灰色隔熱PVB（0.38mm）、透明PVB（6.84mm）、透明玻璃（4mm）、防飛濺層（3.22mm）、P18ARL隔熱膜（0.1mm），如圖1。

圖1 前窗玻璃結構示意圖

（2）玻璃鋼化工藝。前窗玻璃采用化學鋼化，即通過改變玻璃表面的化學組成來提高玻璃的強度，將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃，浸入到熔融狀態(tài)的硝酸鉀或硝酸鈉，使玻璃表層半徑較小的離子和溶液中半徑較大的離子發(fā)生交換，玻璃表面形成大離子交換層，產生壓應力。

化學鋼化玻璃的彎曲強度要高于物理鋼化玻璃，其光學性能和表面平整度也優(yōu)于物理鋼化玻璃，因此前窗玻璃均采用化學鋼化。

（3）抗沖擊強度。前窗玻璃可以抵抗1kg鋁彈以580km/h（在試驗車上達到660km/h）的速度沖擊不穿透，且不產生傷害性飛濺物；抵抗20g鋁彈（模擬礫石）以440km/h的速度沖擊不開裂。

（4）化學鋼化玻璃破損特征?；瘜W鋼化玻璃破碎后，碎片呈塊狀（如圖2）。機車駕駛室前窗安裝化學玻璃就是利用了其破碎后仍有殘余可視性，從而不影響司機瞭望的特性。

圖2 化學鋼化玻璃破碎形態(tài)

（5）玻璃標識。前窗玻璃上印有3C標識、玻璃廠家3C認證代碼、前窗追溯號等內容，其中3C認證代碼后面六位數字為生產廠家代碼，追溯號前四位為生產年月，后四位為產品序號（如圖3）。

圖3 前窗玻璃標識

2.側窗玻璃

側窗玻璃分為司機室側窗玻璃、車廂門玻璃、客室普通側窗玻璃、應急逃生玻璃、盲窗玻璃等。

（1）玻璃結構。側窗玻璃為7層結構，厚度為35.04mm，其中物理鋼化玻璃4層、有機層2層、惰性氣體空腔1層。由外向內依次是灰色玻璃（6mm）、透明PVB（1.52mm）、LOWE鍍膜玻璃（4mm）、氬氣（14mm）、灰色玻璃（4mm）、透明PVB（1.52mm）、白玻璃（4mm），如圖4。

圖4 側窗玻璃結構示意圖

（2）玻璃鋼化工藝。側窗玻璃多采用物理鋼化，玻璃在加熱爐內按一定升溫速度加熱到低于軟化溫度，然后將此玻璃迅速送入冷卻裝置，用低溫高速氣流進行淬冷，玻璃外層首先收縮硬化，待到玻璃內部也開始硬化時，已硬化的外層將阻止內層的收縮，從而使先硬化的外層產生壓應力，后硬化的內層產生張應力。

因為與化學鋼化玻璃相比，物理鋼化玻璃制造成本相對較低，所以上海鐵路公安局管內大部分高鐵列車側窗玻璃均已采用物理鋼化玻璃。

（3）抗沖擊強度。側窗玻璃可以抵抗20g鋁彈（模擬礫石）以200km/h的速度沖擊不開裂。

（4）物理鋼化玻璃破損特征。物理鋼化玻璃破碎后，碎片呈顆粒狀（如圖5），較化學鋼化玻璃破碎后的碎片更安全，有利于緊急逃生，所以列車側窗玻璃采用物理鋼化玻璃更安全。

（5）玻璃標識。側窗玻璃上印有3C標識、玻璃廠家3C認證代碼、側窗生產年月等內容（如圖6）。

圖5 物理鋼化玻璃破碎形態(tài)

圖6 側窗玻璃標識

（6）自爆現象。物理鋼化玻璃存在自爆（自己破裂）的可能性，通常是由于生產鋼化玻璃的原片內部存在一些結石而導致的鋼化玻璃破碎，在鋼化玻璃自爆起始點處，會存在硫化鎳結石，這些硫化鎳結石在鋼化玻璃生產過程中會把高溫晶態(tài)（α-NiS）“凍結”并保留到常溫下。這種高溫晶態(tài)在常溫狀態(tài)下并不穩(wěn)定，會隨著時間逐步向常溫晶態(tài)（β-NiS）轉變，在轉變的同時會伴隨著一定的體積膨脹；若結石恰好存在于鋼化玻璃的張應力區(qū)（玻璃板厚度方向的中部），則這種相變過程往往會導致鋼化玻璃突然破碎，即我們通常所說的鋼化玻璃“自爆”現象。此外，應力分布的不均勻也可能會造成自爆。

（二）列車車窗玻璃裂紋形態(tài)

1.層裂區(qū)。玻璃表面受到擊打時，在沖擊波的作用下玻璃中會產生一個應力波，擊打點處出現裂口，并迅速向四周擴展，在自由面形成表面凹凸不平的層層剝裂狀痕跡（如圖7）[1]。

2.末梢紋。末梢紋是指應力波沿平面方向傳播，在孔洞周圍形成的緊密均勻的放射狀細小裂紋，呈規(guī)則的環(huán)形分布（如圖7）[2]。

3.放射紋。放射紋是指在末梢紋之外，以擊打點為中心向四周呈輻射狀分布的裂紋（如圖8）[3]。

4.切向紋。切向紋是指以擊打點為中心，以某一長度為半徑的圓環(huán)狀或弧狀裂紋（如圖8）[4]。

圖7 層裂區(qū)和末梢紋

圖8 放射紋和切向紋

二、高鐵列車車窗玻璃破損現場勘查工作的難點和解決辦法

（一）對勘查工作的時間要求高

由于高鐵列車實行公交化運行模式，中途停靠只有幾分鐘時間，終到后折返間隔也只有二三十分鐘，這就對快速有效地勘查此類現場提出了更高的要求。解決方法：一是要有充分的勘查預案和必要的勘查器材，保證抵達現場后能有條不紊開展勘查工作；二是要加大對所隊技術人員的培訓力度，提高技術人員勘查此類現場的能力。

（二）勘查時要有自我防護意識

列車到站停車時，只有一側玻璃臨靠站臺，另一側則在股道中間。由于現在高鐵均采用電氣化，因此如破損玻璃在股道一側，從安全角度考慮，勘查人員不應進入股道搭梯子對外層玻璃進行勘查。解決方法：技術部門接到此類現場出警指令后，應及時與治安部門聯(lián)系，搞清該次列車前方站的停點和破損玻璃側車窗是否臨靠站臺，以便有效組織技術力量進行勘查。

（三）勘查玻璃破損現場對刑事照相技能要求較高

由于受損客體為玻璃，且擊打點一般較微小，有時留給技術人員的勘查時間又較短，這就要求勘查人員在照相固定時能熟練運用微距、配光等照相技能，把破損玻璃的擊打點或自爆點清晰地固定下來，以利于案情的分析研究。

三、列車車窗玻璃破損現場勘查工作要點

（一）勘驗一般流程

第一，現場方位照與概覽照相的技術要求：應準確固定車窗的方位，反映車次、車廂位置、車廂號、破損車窗對應的座位號等。照相固定玻璃破碎的整體形態(tài)，從內外兩個方向分別拍攝，必要時可打側光。

第二，測量玻璃破損中心點距任意兩個相鄰邊框的距離，準確記錄擊打點位置?，F場細目照相應固定擊打點處痕跡，注意加放標尺，利用側光垂直拍攝，并分別從內外兩個方向拍攝。有透明膠帶覆蓋的，應移除膠帶后再次拍照固定，注意膠帶上是否黏附其他物質。

第三，使用專門的微量物證提取盒提取孔洞處微量物證，用以確定擊打物種類。

第四，放大鏡觀察擊打點形態(tài)，測量孔洞大小，未發(fā)現明顯孔洞的，可用手觸摸玻璃表面，確定凹陷缺損程度。

第五，尋找擊打玻璃的物體，如果外層玻璃被擊穿，應注意查看兩層玻璃之間是否有擊打物或其碎屑；如兩層玻璃均被擊穿，應在車廂內尋找擊打物。

第六，記錄破碎玻璃的3C認證代碼和追溯號（內側拍攝），便于后期查詢生產廠家和型號，確定玻璃的結構。

第七，遇到一時難以判明破損性質的車窗玻璃，可以要求鐵路有關部門在更換玻璃時整體取下，以便后續(xù)仔細研究。

（二）玻璃破損原因分析的技術要點

1.玻璃被擊打破損與自爆的裂紋形態(tài)區(qū)別

當玻璃受到物體擊打時，在玻璃介質內形成的應力峰值超過玻璃強度極限，使其發(fā)生破碎，玻璃上有明確的擊打點，并形成以擊打點為中心的放射狀裂紋。自爆的玻璃沒有擊打點，起爆點部位呈“蝴蝶斑”狀，其厚度方向往往能夠看到小黑點，這就是硫化鎳結石。在勘查中，要注意分辨玻璃被擊打和自爆形成裂紋形態(tài)的區(qū)別。

2.被擊打破損玻璃的裂紋特征

（1）槍擊裂紋特征。彈孔呈近圓形或橢圓形,斷面粗糙,孔徑略大于彈徑，彈孔斷面分布有白色玻璃粉末[5]；層裂區(qū)呈喇叭狀，出口直徑大于入口直徑，出入口直徑比值約為3∶1；彈孔附近區(qū)域內形成放射紋，裂紋在內應力作用下迅速擴展并分叉，在邊界附近形成矩形碎塊[6]。

（2）高速拋擊裂紋特征。高速拋擊一般是采用拋射器或彈弓將物體拋出，孔洞接近于圓形或不規(guī)則形態(tài)；層裂區(qū)呈喇叭狀，出口直徑大于入口直徑；玻璃碎成大量的多邊形碎片[7]。在有效距離內，用鋼珠射擊，擊打點處玻璃粉碎，中心孔洞區(qū)呈現一個逐漸擴大的碗狀小孔；用石子射擊，玻璃孔洞呈現不規(guī)則的形狀，層裂區(qū)剝離較少，并且部分石子在射擊玻璃后會出現破裂粉碎，容易有殘留物遺留[8]。

另外，高速行駛的列車被列車運行時所產生的氣流卷起的石子相撞擊，作用效果與高速拋擊相似。

四、高速列車車窗破損案件勘驗實戰(zhàn)分析

（一）軌道異物侵界擊打造成玻璃破損

2018年4月26日，G××次列車行駛至京滬高鐵下行常州至無錫區(qū)間發(fā)生車窗玻璃破碎，破碎的玻璃位于1號車廂前進方向右側，該側位于上下行線之間。

經現場勘查，擊打點距窗框上邊沿25cm，距窗框左邊沿43cm。玻璃未被擊穿，入射面有一處直徑2mm環(huán)形裂紋，無明顯凹陷，玻璃內側層裂區(qū)形成長軸為12mm喇叭狀橢圓洞孔。內層玻璃未破損。根據洞孔痕跡判斷，擊打方向為右下方向左上方（由車廂內向外觀察）。

由于車窗玻璃破碎發(fā)生的路段距離地面較高，且被擊打一側位于線路中間，綜合勘查情況研判，應為車輛高速交會時，軌道地面上的異物被垂直拋起擊打形成。

（二）冰棱擊打造成玻璃破損

2018年1月4日，合肥開往上海的G××次列車有兩面玻璃發(fā)生破碎，分別位于1號車廂前進方向左側2A座位處（如圖9）、3號車廂前進方向右側10A座位處（如圖10）。根據現場玻璃破碎形態(tài)可以看出破碎的側窗玻璃有物理鋼化和化學鋼化兩種類型，因為列車兩側均有玻璃破碎，且出現擊打點，結合當時為雨雪冰雹天氣，判斷玻璃破碎為冰棱擊打所造成。

圖9 1號車廂2A座位處玻璃（物理鋼化）

圖10 3號車廂10A座位處玻璃（化學鋼化）

（三）石擊列車造成的玻璃破損

2008年2月23日，南京開往杭州的D××次列車12車廂運行方向左側車窗玻璃遭擊打。玻璃上共有三處擊打點，其中兩處位于外層玻璃右側邊緣，孔洞大小分別為35mm×18mm和10mm×8mm；一處位于右側窗框，孔洞大小為25mm×20mm（如圖11）。被擊打的玻璃孔洞尺寸較大，且均呈現出明顯的不規(guī)則形狀，裂紋以孔洞為中心向四周擴散，為典型的石塊擊打形成。

圖11 擊打點形態(tài)（入射面）

（四）玻璃自爆案例

圖12 自爆破裂的玻璃形態(tài)

2018年5月11日，合肥開出的××次列車3號車廂有一塊外層車窗玻璃發(fā)生破碎。玻璃上未發(fā)現異物擊打點，在中心點有一處符合鋼化玻璃自爆破裂特征的蝴蝶斑痕跡（如圖12），因此該玻璃排除被擊打，為自爆破裂。綜上所述，目前我國生產的高鐵車窗玻璃防破損飛濺的性能指標已較高，能為旅客安全出行提供保障。但由于高鐵線路運行里程長，沿途區(qū)間環(huán)境情況復雜，人為因素、氣候因素、地理環(huán)境因素、線路質量因素以及玻璃質量因素等均有可能造成高鐵列車車窗玻璃破損，及時判明玻璃破損原因，對進一步改善高鐵沿線治安狀況、線路工程質量以及車窗玻璃制造安裝工藝等系統(tǒng)性工作都能提供第一手的客觀資料，這也是鐵路公安服務于鐵路運輸安全生產的職責所在。