1、铁路货车空车脱轨原因与预防措施2008-12-27 22:23一、铁路提速所带来的行车安全新问题近几年来，铁道部对列车进行了多次提速，给我国铁路运输业带来了前所未有的生机与活力；同时也带来了一些不和谐的安全问题，其中货车空车脱轨的问题尤为突出。近年来路内多次发生货车空车脱轨事故就说明了这一点。如 2001 年 5 月 28 日 2 时 45 分，焦柳线怀化至张家界的 41032 次货物列车运行于猛洞河至施溶溪间K1037153m 处，机后 9 位车脱轨继续运行 1354m 至野鸡索隧道处，机后 11 位、1317 位车脱轨。中断行车 41 小时 12 分。构成行车重大事故。事故原因是第 9 位
2、空车在 7080km/h 时脱轨后散架导致后面的车辆脱轨，事故定性为车辆质量不良。又如：2006 年 12月 19 日 23 时 36 分，38004 次货物列车，运行至焦柳线大龙村至新凤凰站间 K1132+589.8m 处，机后 36 位车 P64K 3403636 前转向架第 1 位轮对突然脱轨，列车运行 6170m 后，1 时 39 分进新凤凰站 3 道停车交会 23007 次，1 时 41 分再开车时，机后 35 与 36 位车辆分离，软管拉断，外勤检查发现 36 位车脱轨，即报告调度所，救援列车出动救援，脱轨车辆于 10 时 32 分起复，事故定性为车辆质量不良。再如，2006 年
3、12 月 22 日 13 时 31 分，由株洲机务段 DF4型 6274 号机车牵引的 41027 次货物列车（编组 36 辆，总重 2671吨，换长 51.5）运行至湘桂线三塘站潭子山站区间 K26+820m 处，机后 22 位车辆后转向架（ 1 位）脱轨散架，机后 23 位车辆颠覆，24位车辆前转向架（第 2 位）脱轨，17 时 15 分开通线路，中断行车 3小时 44 分钟，造成车辆报废一辆，中破二辆，事故定性为线路质量不良。其它的货车脱轨情况可以参考铁路事故报告，不再列举。 这几起行车事故严重干扰了正常的铁路运输秩序，造成了很大的经济损失和社会不良影响。与以往不同的是，过去货车脱轨多在
4、曲线段，但自铁路提速以来发生的几起脱轨事故都是在直线区段上，这种新情况不能不引起我们的重视，本文就货车直线脱轨原因进行分析并提出相应的预防措施，以期给行车安全带来帮助。 二、铁路货车空车脱轨的特征与规律任何事情的发生都有其内在的原因和规律，把握了这些原因和规律就能很好解决问题。根据广铁（集团）公司和其它路局有关事故统计资料进行分析，发现提速后货车脱轨存在以下共同特征：1脱轨事故多发生在空车状态，而且在直线区段。2事故车都是自重较轻的平车、棚车或敞车。3事故车大多的是装用转 8A 型转向架的车。4事故发生时列车运行速度大都在 6575km/h。5事故车辆的转向架侧架立柱磨耗板、斜楔、心盘等存在磨
5、耗严重，旁承作用不良现象。另外，从铁道部近几年脱轨事故统计中也得出以下规律：车辆脱轨多于机车脱轨，货车脱轨多于客车，空车脱轨多于重车，既有在缓和曲线上的脱轨也有在直线上的脱轨。因此，从脱轨特征和规律可以归纳出货车脱轨的主要因素为:脱轨车辆的技术状态 ，脱轨地段的线路技术状态， 脱轨时机车的牵引工况 ，脱轨列车的编组情况。三、货车空车脱轨的原因分析为了分析和研究导致车辆脱轨的原因，以及各因素间的内在联系，减少脱轨事故的发生，许多铁路工作者都做过这方面的研究。理论、实践和经验都表明：若使轮轨间摩擦系数的减小，可使脱轨系数的临界值增大，车辆更趋于安全。若能保证轮缘角 a 值（标准为 70 度）不偏小
6、，也可使车辆更趋于安全。相反，若转向架横向力越大，脱轨就系数越大，越容易脱轨；且横向力受线路、车辆状况、列车牵引工况、风力等众多因素影响。若车轮垂直力越小，脱轨系数越大，越容易脱轨；车辆的自重、载重和运行速度是影响垂直力的主要因素。最近脱轨车辆多为空车是因为空车的车轮载重比重车低，在同样横向力的作用下，其脱轨系数（Q/P）比重车大。在同样的冲击速度作用下，车轮载重越小，越容易使轮径小的车轮悬空而脱轨。 从事故统计资料看，大多数脱轨都首先从车辆的后转向架上开始，这主要是由于列车运行时机车减速或调速更容易导致车辆后转向架减载，而在同样条件下，减载的转向架更容易脱轨。实践表明，提速后的几次脱轨都发生
7、在装用转 8A 型转向架的空货车上，原因有以下几个方面：（一）转 8A 型转向架横向动力学性能差是主要因素转 8A 型转向架是上世纪 50 年代末在引进前苏联的“ 哈宁式”转 8型转向架的基础上，经过改进后定型的。对转 8A 型转向架进行动力学性能实验的结果表明：在 40110km/h 的速度范围内，其弹簧挠度平均值为静挠度的 0.213（弹簧动力系数），最大值为 0.408；心盘处的垂向加速度在运行速度为 100km/h 时，其平均值为 0.264g，小于容许标准 0.7g；水平加速度在 40100km/h 的速度范围内，其平均值为 0.0970.18g，最大值为 0.27g，小于容许值 0
8、.5g。转 8A型转向架的主要零部件经静强度实验测定，在铅垂载荷下各部分的应力均小于许用应力值。该转向架是典型的三大件式转向架，由于具有结构简单、制造容易、检修方便和重车动力性能较好等优点而成为我国过去几十年的货车主型转向架。但是多年来，特别是列车提速后的运用实践表明，转 8A 型转向架存在一些严重缺陷，主要有：轮缘磨耗严重；没有轴箱弹性悬挂，簧下质量过大，使滚动轴承寿命降低；侧架摇枕定位刚度不足，容易产生菱形变形，加之弹簧静挠度小（空车时仅有 56mm），致使转向架的动力学性能差，尤其是空车动力性能更差；特别是当斜楔、摇枕八字面，侧架立柱磨耗板均磨耗到一定程度（如段修限度）时，横向定位作用减
9、弱，列车高速运行时，由于车辆的蛇行运行加剧，容易诱发脱轨。转 8A 型转向架在正常情况下，只要蛇形运行不失稳，其抗脱轨安全性是足够的。既使转向架磨耗件和配合部位处于许用限度的下限也能保证安全，这已多次被线路和定向动力学实验所验证。由于我国货车过去的最高运行速度一般不超过 80km/h，所以转 8A 型转向架在这种运用条件下是不会出现蛇行失稳的，在 80km/h 速度以下时的直线上脱轨系数 Q/P 总是低于 0.8，在允许的范围之内。但是在几次提速后，由于速度提高，某些因素可致使其蛇形运行失稳，脱轨将难以避免。要保证运行安全，必须控制运行速度。故转 8A 型转向架，特别是装用转 8A 型转向架的
10、空车是不能满足我国货车提速需求的。（二）线路的稳定性降低，是造成车辆脱轨的重要因素当线路失修稳定性降低时，列车通过钢轨会产生较大的激振作用，导致车辆的横向力大幅增加，此时如果又有来自车辆、机车等不利因素相耦合，就可能导致脱轨事故。线路的病害主要有：无缝线路区段的钢轨在温度变化的作用力使路线出现碎弯。雨季造成路基松软、下沉不均、翻浆、吊权。道床捣固质量不高，枕下道渣不足、不实等。这些缺陷在静态时是不易观测的，当列车通过这种轨道时就会产生较大的几何变形引起脱轨。通过对几起发生车辆脱轨事故的线路区段调查发现，线路的技术要求尺寸大都在工务规定的误差范围内，且列车运行速度较低时不发生脱轨。而列车高速运行
11、时就脱轨的原因是：几种线路不平顺的同时出现，特别时轨向、高低和水平误差造成线路扭曲或三角坑，并且呈一定的谐振变化规律时就比较危险。若线路变化的波长又与某车辆的固定频率相一致时，即使线路不平顺的幅值不大，也会产生越来越大的“共振”横向力，最终导致车辆脱轨。 （三） 列车编组不当也可导致货车空车脱轨在列车编组存在空重车混编时，特别是两重车之间夹挂一空车的情况最危险。由于重量原因，重车的车钩要低于空车的车钩，在列车操纵变化的非稳定工况下，如制动、缓解、调速等，导致前后重车对中间空车形成“挤抬”，使得空车上浮、减载，产生脱轨。四、预防货车空车脱轨的措施和建议货车空车脱轨原因复杂，而且大多不是单一因素造
12、成的，因此预防脱轨就是一项系统工程，只有机务、车辆、工务以及编组站等部门的共同努力配合，才能把货车空脱的事故率降到最低程度。因此建议：（一）在对转 8A 型转向架进行改造或换型的同时，车辆部门要加大修检力度并提高列检质量，保证运行车辆技术状态良好车辆定检部门要严格检修制度，准确控制尺寸。虽然对车辆的各项静态几何尺寸的控制仍不足以控制车辆的动态运行性能，但是严格地尺寸控制可以大大的改善车辆的运行品质，减少各种不利因素的耦合，降低车辆脱轨的概率。车辆部门不但要修好车，还要检好车。货车流动性大，检修周期长，加上目前社会治安环境不好，偷盗货车和车辆配件的事经常发生，所以在列检作业时，要注意配件丢失及磨
13、耗到、过限的情况，特别要注意维持转向架稳定的配件，如斜楔、立柱磨耗板、心盘等配件的技术状态，对功能失效的车要作扣车处理，绝不放技术状态不良车上路。 （二）工务部门要加强线路整治，提高线路标准要按照线路等级管理的原则，逐步改善线路结构，解决道床结板，线路碎弯、轨向不平顺等质量问题，保证轨道受力均匀，避免列车通过时的振动加剧，造成车轮悬浮，引起脱线。要克服“看着不好看，量着不超限”的现象，对施工地段要严格盯防，发现问题应及时处理，对线路病害多发段和事故频发处可以适当缩小轨距，限制运行速度及在钢轨内侧涂油等方法，减少事故发生的可能性。（三）建立线路情况司机报告制度线路每天都承受上百趟列车高速重载碾压
14、，技术状态随时都在变化，特别是在南方的梅雨季节，更容易发生线路病害。某些线路问题巡道人员静态检查时是难以发现的，而司机可通过机车摇晃程度很容易察觉到。司机利用机车和客车不易脱轨的特点，把机车晃动严重的地段的公里数及时报告给调度所，调度所可命令有空重车混编的货列车限速通过，防止脱轨。同时通知工务部门上路排查，及时抢修，把事故消灭在萌芽状态。（四）机务部门要加强列车平稳性操作机车乘务员在牵引有空车的货物列车时应“严守速度，防止超速” ，当机车在运行中调速时，应尽量在平直及下坡的线路上进行。在调速时应缓减压、少减压，保持列车运行平稳，防止“前滞后拥” 。在运行途中一旦发现风泵急骤运转不停时，应立即查
15、看风表压力是否下降，并把制动机手把移至保压位，判断漏风原因，若主管大量漏风应立即停车，查明情况，防止事故扩大。（五） 编组站要严格控制空、重车辆的混编考虑到编组站工作的复杂性和效率的矛盾，原则上货物列车不得挂空车（小运转、摘挂列车除外），编组中必需要空、重车混编时，应把空车编在列车前部，尾部 10 量禁止编入空车。对空、重混编的列车要限速，按整列车空车的速度标准办理（不超过 70km/h）。北京科技报：列车脱轨的几种不同原因 作者：彭华 来源：北京科技报 发布日期：2008-5-22 16:34:00 点击量：379北京科技报 -北青网：彭华 (08/05/05 23:59)造成列车脱轨的受力
16、条件有两类，一类是使轮重减少的，一类是使轮轨之间横向力加大的，它们都有可能导致一个车轮爬上或跳上钢轨，造成轮对的另一端车轮掉道。列车脱轨危及行车安全，轻者中断行车，扰乱运输秩序；重者车毁人亡，造成重大经济损失和社会影响。事实证明，列车脱轨是各种影响脱轨的不利因素综合作用的结果，对影响列车脱轨必须进行全面系统的分析研究，客观的分析列车脱轨的原因、机理，才能采取合适的技术和管理措施，减少甚至杜绝脱轨事故的发生。造成列车脱轨的受力条件有两类，一类是使轮重减少的，一类是使轮轨之间横向力加大的，它们都有可能导致一个车轮爬上或跳上钢轨，造成轮对的另一端车轮掉道，从而产生列车脱轨。一般说来，造成列车脱轨的具
17、体原因主要来源于轨道、机车车辆、列车操控及其他因素等方面。从轨道因素来看，线路不平顺会加剧机车、车辆运行中的冲击和振动，影响列车运行的安全性和平稳性，严重时造成列车脱轨。而曲线地段的外轨超高设置不当，或是轨道存在局部不平顺，都可能造成列车脱轨。机车车辆自身的状况也会影响行驶安全。比如货物偏载会影响列车各车轮轮重的分配，当轮重减载率达到一定程度后，就会导致列车脱轨，空车比重车容易脱轨。机车重心等结构因素、列车编组次序也会对脱轨产生影响。比如空重混编时，如果编成两重夹轻，脱轨的可能性就会增加。该编组列车在运行中，若遇调速或线路纵断面变化等原因产生冲动时，若恰在曲线上，则引起车辆横向阻力增大，极易出
18、现前堵后拥拱起的状况，使中间的轻车跳起，从而导致列车脱轨。列车运行中，同样的线路和车辆条件，如果操纵不当，也会使列车脱轨的可能性增大。如速度控制不当，超越线路容许速度运行，则造成脱轨的可能性增加，本次胶济线“428”的事故原因从相关资料来看，是 T195次列车脱轨并进入上行线，恰逢 5034 次从上行线通过，两车相撞造成的，而造成 T195 脱轨的主要原因就是速度控制不当，属于严重超速。2007 年12 月 19 日巴基斯坦一列特快列车脱轨，造成 50 多人死亡，120 多人受伤，其脱轨原因也是超速造成的。列车在曲线上运行，如果速度过低，也可能使列车脱轨。另外，铁路上平交道口社会车辆与列车相撞、运营铁路上违章作业、自然灾害等因素也是造成铁路脱轨的原因，如 2008 年 1 月 23 日北京开往四方(青岛)的 D59 次动车组列车造成的重大交通事故是运营线上违章作业造成的。为了保证列车在线路上安全运行，在轨道设计、施工，特别是养护维护及日常管理工作中，轮轨之间需要保持良好的接触，保证车辆与轨道的受力在安全范围内。作者系北京交通大学土木建筑学院副教授
