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在我国逐步转型为工业化社会的过程中,仍有待学习和积累更多的经验。相信无论是百姓还是相关职能部门都希望我国的铁路系统能被做得尽善尽美,不愿意也根本未想到会发生如此追尾灾难,但还是发生了。其实,不仅是铁路,即使是世界上已十分安全的民航系统,在其发展过程中,也不知有过多少次飞机爆炸,或从天上掉下来无人生还的惨剧。一旦灾难降临,除了安抚民心和赔偿外,包括责任惩处,更需要从悲痛中走出来,认真总结经验,细致研究和分析导致事故发生的原因,找到解决问题的可靠办法,杜绝再次发生类似事件。
动车追尾后,或出于缩小事故影响和损失的考虑,铁路部门想得最多可能或是救人和尽快恢复通车,便采取了急忙埋车头和清理现场等措施,在高效率抢救和清理现场的同时,也使得在真实环境下所发生高速列车发生激烈碰撞的大量物理数据不复存在。
其实,即使对软硬件系统进行精心设计,考虑了一切可能的因素后,仍需要假设出现最坏的情况,当真的发生高速交通工具碰撞时,如何将生命损失减至最小。这需要进行昂贵的模拟事故和碰撞实验,在获得大量数据的基础上,对车辆的安全性能进行改进。
想必受到我国科研和经济等因素限制,相关单位很少有机会能对引进的高速汽车和火车进行各种条件下的模拟故障和碰撞试验,而从这次动车追尾事故中,可看到车辆运行和设计中的一些问题。
由于在夜间进行紧急抢救,事故现场已被改动,很难被复原,但从天亮后拍摄的照片中可看到,最受伤害的是D3115-16号车厢。追尾的D301车的1号(车头)至4号车厢都在碰撞中先后爬到前车16号车厢的顶部,并在车顶上向前滑行,一直滑到15号车厢,才都朝同一侧方向翻过水泥护墙,摔于桥下,(图1-4),而在碰撞中同一侧的水泥护墙都完好无损。
当D301的车头爬上前车16号车厢的顶部,并滑向15号车厢,最后翻出水泥护墙时,碰坏了输电网(图5),导致D3115车紧急制动以及两车同时断电。
最后的静止状态是:对于D301车,5号车厢压在D3115-16车厢后上方,4号车厢挂在桥边,1-3号车厢都在桥下,而5号车厢后续一长串车厢都基本无损,仍停在轨道上,(图6)。对于D3115车,1-14号车厢无损,15号部分受损,车顶虽被压,但未坍塌。15号与14号车厢的连接处有轻微变形,但15号车厢内部受损较小(图7),16号车厢几乎全损被压塌毁损。
清理仍停留在轨道上受损车厢的过程是:先起吊D3115-15车厢(图8),再起吊D301-5车厢(图9),最后起吊几乎完全被压扁的D3115-16车厢(图10),将不难想象在这种受损状态下16号车厢内的人员伤亡情况,如获生还,确是奇迹。
发生这种奇怪的追尾碰撞现象很可能与D3115(CRH2)车型有关。这种车的头尾都具有动力和驾驶功能,被设计成风阻很小的流线形,也被称为“子弹头”车型(图11),到达终点后,无需换车头,就能很方便往回开。但当发生追尾事故时,D3115尾部低阻力(低坡度)的流线形设计也为D301车头顺势爬上前车的车顶创造了条件,并将较低支撑强度的前车16号车厢彻底压垮,造成严重人员伤亡。
在过去低速时代,列车到达终点站后,车头都需被换向至车尾,才能继续往回开。如仍采用这种方式,高速列车的尾部仍被设计成传统的直角型,并不影响美观和车速,即使发生追尾事故,后车的车头以及后续车厢将几乎不可能爬上前车顶部,以及不可能无阻拦翻滚出水泥护墙。
从受损车厢(D3115的15-16和D301的1-5)的前后相对位置,包括受损输电杆的位置判断(图1-5),从两车发生碰撞到完全静止的距离并不很长,仅几节车厢长度,可知当时D301车司机紧急刹车的措施是很有效的,已最大限度降低了车速,以至5号车厢后面的一长串车厢都完好无损停留在轨道上。(是D3115的尾灯不够亮,导致后车司机在很近距离才发现前面有车?仍有待更多分析。)
因此,即使发生追尾碰撞,如果后车无法爬上前车的车顶,很可能输电线也不会被撞断,仍在慢速行驶的前车虽被从后面猛烈撞了一下,但未被制动而仍有动力前行,只不过是被已紧急制动刹车并处于减速滑行状态的后车推着往前走一段。或许在两车追尾碰撞部位的前后几节车厢会发生短暂的跳动,甚至有可能发生部分车厢出轨,但不至于使受碰撞车厢无阻拦翻滚出墙,被摔于桥下。
需要从这次动车追尾碰撞事故中汲取深刻的教训,建议采取若干供研究和改进的措施:
1. 对这次事故中各车厢的伤亡人员分布进行统计和分析,包括收集旅客受伤肢体部位和伤口种类的数据,可揭示在追尾碰撞中,哪些列车硬件设施最有可能对旅客造成肢体伤害,并威胁到生命,从而找到有效的预防措施。
2. 为彻底消除追尾碰撞中的后车“爬顶”现象,高速列车的尾部不宜被设计成低坡度的流线型,(除非永无追尾碰撞事故发生)。
3. 通过模拟碰撞试验,需显著提高车厢(包括内部结构)的支撑强度,避免在各种可能发生的故障事故中因车厢被严重挤压变形而导致的人员伤亡。
4. 在高速列车的车头和车尾拟设计带有1/2车厢(可讨论)长度的缓冲车厢,一般情况下可被用于携带快递邮件等轻量物资,当两车发生碰撞达到一定强度时, 通过碰撞触发装置使得缓冲车厢可被自动无级软性压缩,对两车间的碰撞起到显著的缓冲阻尼作用。
5. 研究和开发高效增强摩擦力的高分子黏滞阻尼物质,当遇到紧急刹车时,该阻尼物质可被瞬时从车底喷洒在轨道上,增加轨道与车轮间的摩擦力,显著改善紧急制动状态下的刹车减速效果。
6. 针对电力机车的特点,研究和开发有源刹车装置,如可设计高速风机,遇有紧急刹车状态时,各车厢备有的高速风机组可被瞬时弹出,给予机车高效减速的有源辅助动力。
7. 在发生高速列车的故障或碰撞事故中,驾驶员的责任重大,也处于最危险的位置。当机车被紧急制动后,应为驾驶员设计专门的紧急安全出口和装置,保障其生命安全。
8.建立高速车辆的故障和碰撞模拟试验专用线路(50-100公里)和基地,对研制和开发的新型车辆和控制系统,需在各种可能发生的故障和碰撞条件下,进行试验,积累可靠数据,对其安全性能指标进行模拟测试和严格考核,合格后才能被逐步推广应用。
我国仍需建立高品质发展现代交通工具和系统的科研机构和研究所,曾有多少优秀人才,包括从重点高校和科学院毕业的优秀硕士和博士研究人员在为我国现代化的交通系统服务,做出贡献?至多如笔者一般,发一通事后的议论,是深感自责内疚和很不够的。单依赖仍较保守和自我封闭铁路系统的研究机构,不经艰苦努力,以为靠购买和破解一些盗版软件,就能获得和掌握核心技术,那是对复杂系统极浅层次的理解,没有不吃苦头的,这在现代化的汽车和飞机以及其它研究发展领域也是如此。
图1. 动车追尾事故现场,可清楚看到被压塌毁损的D3115-16车厢,造成严重人员伤亡。
图2. D301-1车厢(车头)虽被摔于桥下,车体仍完整,躺在车头前部的不知是D301的几号车厢,如能确知各下坠车厢的相对位置,将有助于分析两车碰撞的动态过程。
图3. 处于静止状态的D301-5车厢压在已几乎被全毁的D3115-16车厢的后上方。
图4. D301-5车厢压在D3115-16车厢后上方的远景图,可看到D3115-15, D3115-16 和D301-5均已轻微出轨,但水泥护墙依然完好无损。
图5. 在D3115的15和16车厢连接处附近,可看到被撞歪的输电杆,折断的输电线,导致两车瞬间停电,失去动力。
图6. 事故次日仍停留在轨道上D301的剩余车厢,可看到5车厢后面的一长串车厢基本完好无损。
图7. D3115-15车厢内的前部受损并不严重,餐具未移位,水瓶未倒,仅与14车厢连接的门框部位有轻微变形。
图8. 按顺序首先被起吊的D3115-15车厢,可清楚看到其后端顶部被后车攀爬挤压的痕迹,造成一定的人员伤亡。其余未脱轨无损车厢都已被拖走。但不知仅是D301的车头或后面哪几节车厢能在D3115-16车顶滑这么远,抵达D3115-15车顶?需作更多分析。
图9. 接着起吊压在D3115-16车厢后部的D301-5车厢,其车体基本完整无损。
图10. 最后起吊的D3115-16车厢,被后爬的车头和车厢压塌毁损,造成严重人员伤亡。需显著提高车厢骨架(包括内部结构和设施)的支撑强度,进一步试验,应做到即使在极端情况下被车头和车厢的全部重量冲撞挤压,也不会发生如此严重的车体被压塌毁损现象,将能够大幅减少人员伤亡。
图11. 已恢复通车正在高速行驶的动车(CRH2型), 其尾部车头低阻力(低坡度)的流线形设计在追尾碰撞时为D301车头及后续车厢顺势爬上其车顶创造了条件,造成严重人员伤亡。
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