列车脱轨事故的预测预防技术

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列车脱轨事故的预测预防技术---铁路轨道部分（上）

作者：朱鑫忠

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【摘要】：轮轨式铁路运输方式，经常发生列车运行中自行脱轨的事故。列车脱轨是危害铁路运输安全的严重事故。据统计，1988年10年间，我国全路重大、大事故中，列车脱轨约占总事故的70％，列车脱轨的原因相当复杂，把错综复杂的原因归纳为矛盾的二个方面；即铁路轨道的原因和列车车辆的原因。

本文分二个部分，分别分析铁路轨道造成列车脱轨的原因和破解它的预测预防方法，分别分析列车车辆造成列车脱轨的原因和破解它的预测预防方法。

现代铁路交通运输中，铁路轨道存在着二大安全隐患；其一是；铁路轨道的静态不平顺威胁。火车司机不清楚列车前方铁路轨道静态是否平顺，火车司机犹如黑夜骑瞎马，两眼一抹黑。其二是；铁路轨道的动态不平顺威胁。铁路轨道的动态平顺度既受铁路路基的影响，同时又受列车的载重、速度、气象等等因素影响。使得铁路轨道的动态平顺度变得更为复杂性和随机性，变得更为不可琢磨性和不可确定性。这样，决定了火车司机、管理人员、技术设计人员说不清道不明铁路轨道的动态平顺度，说不清道不明列车的合理承载能力和列车最佳的行驶速度。这样盲目的信息关系，尤其对高速铁路列车的安全运营构成巨大的威胁。

本文通过中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”，来破解这二道铁路轨道平顺性引起的安全隐患难题。中国专利“高速铁路轨道安全自动测量监控技术”，是通过在铁路路基上安装测量基准桩，在测量基准桩上安装位移传感器，用位移传感器来测量铁路轨道的上下位移和横向位移。用位移信息模块传输位移传感器测量得到的铁路轨道位移信息数据。位移信息模块传输的位移信息数据一直传输到列车调度室的终端接收显示器。最后由终端接收显示器显示铁路轨道的静态位移、动态位移数据。用静态位移、动态位移数据来衡量铁路轨道的静态平顺度和动态平顺度。列车调度室可以采用无线或者有线通讯方式，随时将铁路轨道的静态平顺度和动态平顺度的信息告诉列车司机。从而达到预测预防列车脱轨事故发生的目的。静态位移、动态位移数据也是铁路设计、施工、运营、养护的科学依据。

【关键词】

铁路安全列车脱轨静态位移动态位移静态平顺度动态平顺度

一.前言

铁路运输有着全天候、安全、运量大、运费低的优势，铁路运输是国民经济的大动脉，也是陆地运输的最好方式之一。铁路运输的安全与否，直接关系到国民经济建设，直接关系到人民生命财产的安全。影响铁路运输安全的因素很多；

1.内因型事故

列车在运行过程中由于系统内部(轨道和车辆)的某种原因，导致列车脱轨造成事故的发生,在这里我们称之为内因型事故。

2.外因型事故

2.1.列车在运行过程中与轨道上的另外一列列车相撞(追尾或迎头相撞)而造成的事故，这类事故一般是由于行车指挥工作人员的过错而造成的,属于人为的外因型事故。

2.2.列车在运行过程中与穿越轨道的其他车辆相撞而造成的事故，属于人为的外因型事故。

本文讨论的主题是；内因型事故发生的原因和解决方法。

二.轮轨系统列车在运行中自行脱轨的成因

1.先天的原因

目前，铁路运输有二种运营方式，即我们常见的轮轨式铁路运输方式和不久才开始应用的磁浮铁路运输方式。

由于，磁浮铁路系统(例如：德国的TR系统)在构造上采取了避免脱轨的措施，几乎排除了列车脱轨的可能性。除非当车体遭到严重破坏至溃散的程度,车体才有可能从轨道上脱落,而一般的横向力或者撞击是不会导致其脱轨的。因此,从构造上讲, 磁浮铁路的TR系统发生脱轨的可能性是很小。

由于，轮轨式铁路运输方式的轮轨关系的复杂性和随机性，由于轮轨系统构造特点，决定了只要采用这一方式的交通系统，其构造特点、技术特点和运营条件就决定了，会有一定概率发生列车在运行中的自行脱轨。也就是说，这类事故的起因，是由系统本身的特性所决定，在某种意义上说是娘胎里造成，是无法避免的。

本文讨论的内容局限在：分析轮轨系统列车在运行中自行脱轨的成因

2.轨道的原因

2.1.外轨超高设置不当,导致列车车轮对铁路轨道的轮压发生改变。

2.2.轨道顺坡、三角坑、不均匀支承等使车体产生扭曲，从而引起各车轮对铁路轨道的轮压发生改变和加剧横向摇摆。

2.3.轨道横向不平顺、小半径曲线、道岔以及轨缝等局部不平顺引起横向力发生较大的

变化。

2.4.设计不合理

由于目前无法得到铁路轨道的静态和动态不平顺度的精确数据，因此，现在的铁路轨道设计工作，基本上是采用“几何+ 经验”的静态模式为主要手段，这种设计方式不免存在着片面性、局限性，这种设计方式显然缺乏科学依据。

另外，在目前，铁路轨道弯道的设计中，在弯道的弧线结束以后通常采用切线方式进入直线路段。这样的结果，在列车从弯道进入直道的时候，轮轨之间的横向力可能会由于列车的惯性大于列车车轮对铁路轨道的轮压，这样就会发生龙甩尾的现象。这就是，我们通常看到的列车运行在弯道里没有发生事故，从弯道进入直道以后反而发生列车自行脱轨的原因。因此，在铁路设计中，弯道弧线结束以后如果采用渐开线方式，增加一段距离作为龙甩尾的阻尼段，消耗一部分龙甩尾的能量，这样，龙甩尾造成的列车自行脱轨的事情就可以避免。

3.车辆的原因

3.1.车辆装载不均衡,旅客或货物偏载严重，从而影响各车轮轮重的分配。空车比重车更容易发生脱轨，更容易发生龙甩尾的现象。

3.2.不同运行速度对车辆脱轨有着不同的影响,当车轮通过曲线时，低速运行比高速运行更容易脱轨。

3.3.反向运行，即机车推进时,车辆之间的车钩作用力是压缩力,使前后转向架侧向力增大,同时有可能使车辆向上撅起,使其轮重减载。

3.4.车辆配置不合理。我们往往把重载车辆放在列车的中前部，而列车尾部往往顺便梢挂一些空车皮。这样更容易发生龙甩尾的事情。

4.自然灾害的原因

强烈的侧风、龙卷风、沙尘暴也是列车发生自行脱轨的一个重要原因。

2007年2月28日凌晨2时05分，一列从新疆乌鲁木齐驶往阿克苏的5807次列车行至南疆线吐鲁番境内珍珠泉车站至红山渠车站间42公里＋300米处，因13级大风造成11节车厢被吹翻，3人死亡，2名旅客重伤，32名旅客轻伤，南疆线被迫中断行车。

其实，13级大风是不至于吹翻静止的5807次列车的，这次13级大风之所以能够吹翻5807次列车11节车厢的根本原因是；列车高速行驶，列车受到来自正前方的空气阻力，由于空气动力的原因，导致列车车轮对铁路轨道的轮压减小。这种现象，在公路上同样会发生，当汽车的速度超过100公里/小时的时候，汽车有飘起来的感觉。为了防止汽车轮胎对道路轮压的减小，一般的轿车，在其尾部都安装有尾翼。这种尾翼在汽车低速行驶的时候，不起