“819”列车坠河事故假定分析.doc

“819”列车坠河事故假定分析“819”石亭江列车坠河事故已经半年多了，重新去关注这件事的时候，会发现不同时间对同一件事的表述会有所变化，时间的起因经过结果，都在沿着可以逻辑推断、理解和阐述的方向靠近，让人难以拿捏。有人说：用已知科学去解释未知科学某种程度上就是自己的一厢情愿。那么，事后用冷静客观全面的思维去推断特殊情况的人物阐述，或许有些太过苛求。由于在资料收集过程中，对某一点面的叙述各种报道分析中存在差异，选取的讨论内容可能与实际情况相悖或是部分节点上描述前后发生冲突，但也为问题的基于设想的讨论提供了广阔的范围。因此，本文只是根据网上的相关论述结合个人的理解，对此事件涉及的各个方面进行概述性的表达，以此作为自己课外研读的一个总结。1桥梁概况石亭江大桥下行线是上世纪50年代修建的老宝成铁路线的一部分，由于当时的技术条件和经济能力限制，桥墩主要由红砖和混凝土砌起，基础采用的是明挖扩大基础。大桥经受了08年汶川大地震的影响，此前被纳入危险监测。2事故描述2010年8月19日下午3时许，宝成铁路广汉段石亭江铁路大桥被洪水冲断，一辆从西安开往昆明的K165次列车两节车厢掉进石亭江。当险情发生那一刻，K165次司机曹继敏紧急刹车，避免了更大的危险发生。“当时都来不及多想，直接就选择了刹车。”曹继敏还记得，当列车刚驶上大桥时，他明显感觉到车身晃动，凭着多年的经验，他觉得大桥可能出问题了，这时，前方的工务段人员也发出了停车信号，那一秒钟，他果断按下了紧急制动按钮。 刺耳的刹车声后，列车缓缓停下来。此时，车头已驶过大桥，还有一半车身在桥上，接着桥墩被冲走，桥面断裂，车厢下沉，随着车身重心变化，9号和10号车厢连接处断开。此后14号15号车箱坠入河中。3相关质疑（经验）1.桥梁是在什么年代建造的？是否属于豆腐渣工程？ (在红旗飘飘的年代建造起来的石亭江大桥，感情上来说，是没有人会相信它本身会有质量问题。多年的运行过程中，其本身也经历过很多自然灾害，特别是受08年汶川大地震的破坏影响，其外还有多次的铁路大提速，期间桥梁的保养和维修加固对其良好的工作状态有至关重要的影响。)2 .如果大桥真的存在严重问题，为什么火车上桥之后才发现，没有相关的预警吗？（事故发生时日正直汛期，由于河堤沿岸有局部坍塌现象，当地政府、武警官兵正在组织抗洪抢险和群众转移工作。桥梁及沿岸河堤的检测工作应该是到位的，可比为判断行车条件提供明确的依据。至于为什么列车还可以上桥，可能是因为相关制度和责任落实的不到位。）3.列车的紧急制动，是火车司机的下意识决断，还是列车调度室下达的命令？(必须明确指出，火车司机不能够自行决定火车运行状态的，哪怕是改变火车运行的速度，也必须报告“列车调度室”，由“列车调度室”根据整个铁路运行网的状态，决定火车运行速度快慢。怎样在突发状况和规范条例间作出协调呢？如果有下一次，不应该让每一人还是处于“不成功便成仁”的境况吧？)4.列车脱轨的时间实在制动前还是在制动后？（结合列车司机描述，除了提到高速通行可能会造成列车倾覆，并没有提到脱轨。当然，列车脱轨紧急制动就很容易理解了。很难想象，桥上列车脱轨后紧急制动的过程会发生什么情况。）5.所谓的“零伤亡”仅是列车上的所有工作人员的积极努力吗？（列车工作人员之外，不可置否，准备抗洪抢险的人员和物质为这次救援提供了决定性的保证，在信息流通、安全通道设置、旅客转移安置中发挥了极其重要的作用。铁路方面的各种规定制度，在很大程度上限制令救援活动的及时展开。印象深刻的一点，应该就是，列车异常制后，人群骚动中，乘务员首先强调桥上列车是不能开门的。）6.事故的原因仅归咎于“水害”吗？（事故发生之后，很短时间之内就传出是连日降雨致使石亭江上有水位急速上涨，携带泥石流，加大了对桥墩的冲刷力度，致使桥墩基础倾覆，引发大桥垮塌。一般突发性事件发生后，对事件责任的认定都有相当严格的规范，都会在几日之后给出相关的调查报告。为什么这次会这么坚定呢？是为了相信而相信吗！这座桥建设当初，是按50年一遇洪水的标准来设计的，还是按100年的标准来设计的了？）7.新桥建设时间不到两个月，能否保证工程质量？（新桥在拆除旧桥的位置上，采用桩基基础建造，由于宝成铁路下行线的特殊意义决定了新桥的施工工期，现在，只能简单地说，新桥的建设方案在技术上的可行的，特别是相关单位投入了大量的资金和人力。） 4关注点：桥上刹车事件的讨论焦点是在：是否应该刹车。这里主要是基于已知情况来讨论未知情况，既讨论刹车对桥的损伤究竟有多大。在相关规范中，铁路桥梁制动力或牵引力计算原则规定如下：制动力按计算长度内列车竖向静荷载的10%计算。在这里，仅考虑列车的恒载做简单的计算（不考虑桥梁本身的实际承受能力，洪水的冲刷力，以及车辆、桥梁和洪水的共振，列车的动力效应和列车横向摆力等）。1 计算。假定该桥为15X15.8混凝土T梁桥。单车牵引车头的重量是138吨，每个车厢的重量是47吨，单节车厢换长去2.4，即26.4m；18节车厢，按列车恒载1000t计算；制动距离385m。V=24.4米/秒,S=385米，m=1000000kg方程一：Vt-0.5*at2=S也即24.4t-0.5*at2=382方程二：（V-0）/t=a也即24.4/t=a联立方程一和二，计算得：t=31.31s，a=0.78m/s2解方程F=ma，得F=1000000*0.78=7.8*105N=78T该水平附加力大小为78吨，由于桥上顶多能容纳9节车厢，故由桥梁分担的附加力大小为36.95吨。考虑宝成线会承担货物运输，因此， 在正常状态下，制动力限定在相关要求范围内。（这里边应该提到的是，以五十多年前的桥梁建设标准，考虑到的是多大的制动力。列车提速后，其加固后的标准达到了什么级别。）475.2m（车箱总长） - 237m（桥长）=238.2m（车头已经冲过桥的长度）（约8节车厢（含车头）475.2m（车箱总长） - 382m（刹车滑行距离）=935.2m（列车在桥上刹车起置）93.2m（列车在桥上刹车起始置）/ 26.4m（每节车厢长）=3.5节（列车在桥上刹车起始置时，已经约有4节车厢（含车头）上桥）结论：1.列车是在已经约有4节车厢（含车头）上桥时，紧急刹车。2.刹车初始时刻，火车的中部和尾部还在岸上（岸上有14节车厢）。即上桥大概4秒左右的时间，列车紧急制动。2. 382m长，1000t的列车，真的可以在382米的距离内停下来吗？（这里，我也没有找到特定条件下列车紧急制动的最小距离的相关表述。此外也不是很明确在较好状态下，列车所能提供的最大动力为多少。机车司机培训的时候，有安排最短制动距离的演练吗？而这里可以提供一种假设，在当时条件下，可能由于是15、16节车厢脱轨卡死，才获得的382m的最短停车距离。）3. 或许，列车可以惰行通过。假定桥墩受洪水的横向冲击作用已经是濒临垮塌的临界状态，也就是说垂直方向还勉强能支撑一下，而横向已经是弱不禁风，同样在其纵向也会变得非常脆弱不堪一击。在非正常制动过程中，列车巨大的动能会通过轨枕瞬间释放到大桥桥面上，桥面会承受数倍于平时的压力，就是一座正常的大桥，在这样的超常压力下也会出现危险，所以客观上就加剧了桥墩的垮塌。另外，即使是在桥墩垮塌之后，两节车厢仍然在轨道上呆了十几分钟，期间车上还有旅客在移动，还对对桥有动作用力，在这样的情形下，车厢并没有立即掉入桥下，这就为后部3节车辆平安通过提供了非常达的可能性。（当然了，桥的破坏形态是特定条件下的综合影响所致，因此这里是基于现有前提讨论的）这时，机车司机应该尽可能使列车以最平稳的方式通过，也就是说惰行通过，既不牵引也不制动，以免产生额外的作用力。3.不紧急制动的话，列车倾覆的概率有多大？（多数人意向于基于实际发生的情况来讨论问题，当时桥梁的具体状况毕竟没有人乐意说的清楚。但这里可以提出一些问题：我们列车行驶过程中，车上有所少设备在帮助我们检测行车状态；机车司机的经验在事件处理中有几分重量；普通列车和高速列车的安全措施究竟相差在哪里；在中高高铁要引领世界铁路发展的时候，我们的安全措施还有哪些方面的不足。）5专家解释跨桥事故（西南交通大学土木工程学院桥梁工程系李亚东教授、四川省公路规划勘察设计研究院桥梁分院总工程师蒋劲松）2010年8月19日的暴雨中，除去宝成铁路广汉石亭江铁路大桥，四川境内还有安县先林大桥、崇州怀远老定江大桥、华阳通济古桥3座桥梁相继垮塌。桥梁为何在洪水面前不堪一击？ 5.1导致桥梁损毁的原因是多方面的。宏观而言，就桥梁损毁的影响因素，有以下几方面因素：5.1.1特大洪水。特大暴雨引发的洪水是导致桥梁损毁的主要原因。特大洪水会对桥梁基础形成冲刷，若基础被部分掏空，桥墩就会倾斜破坏，进而引起上部结构垮塌。由于特大洪水多半是在短时间内形成并流经桥梁，其特点是流量剧增，持续时间短，这就导致水位抬高，有时洪水会直接冲击上部结构甚至淹没桥面。而在桥梁设计中，设计确定的洪水位以上的结构是不考虑这一冲击作用的。5.1.2基础易空：垮塌的四座桥梁修建年代依次为：华阳通济桥建于清道光五年（1825年）；宝成线广汉石亭江大桥建上世纪50年代；崇州怀远定江大桥始建于上世纪60年代；安县先林大桥建于1985年1月。按照构造和施工方法，桥梁基础类型主要是“扩大基础”与“桩基础”。“上世纪60年代前国内桥梁普遍采用扩大基础。”他说，扩大基础构造简单，埋深浅，当遭遇特大洪水冲击，扩大基础容易被掏空，导致桥梁垮塌。5.1.3冲刷力大。四座桥梁的垮塌中，现场目击者均指出，是因桥墩先垮塌而造成的。蒋劲松表示：桥墩的垮塌与洪水的冲刷有关系，与暴雨引发的泥石流也有关系。蒋劲松写下一个公式：Q（流量）/A（过水断面）=V（流速）。洪水不单纯是水量的增加，还夹杂着大量的泥石流。泥石流占据了河道，抬高了河床，使得行洪的过水断面减小，导致水流流速加大，加剧了洪水对桥梁的冲刷。由于桥墩的阻碍，洪水带来的上游漂浮物通常会在桥墩处聚集，减小了桥梁本身的泄洪过流能力，加剧了洪水的冲击力；另外，一些质量大的漂浮物还会直接撞击桥梁，造成结构损坏。5.1.4地震损伤.“5.12”地震后灾区的很多桥梁都受到了不同程度的损伤，一些可能存在的隐蔽性损伤，如水中桥墩和水下基础的开裂，破损等难以全面检测和加固，这就留下了一定的安全隐患。6铁路安全运行制度管理1.所谓的安全演练真实客观地起到了实际作用吗？（从制度上理解，例行的安全演练肯定是必不可少的。但从整个大背景下来说，现在的社会生活呈现的过于安逸，很多人对于自然灾害面前的自救措施不甚清楚。对于可能的风险承担表现出不能容忍的态度，主管力求百分之百的安全，而实际生产中缺乏诸多的可操作性和落实核对。）2.相关规范中，有提到在发生了类似的灾难情况下，技术上的保证和制度上的依据吗？（一般情况下，现行规范中只是表述了紧急制动的最小距离，提到了在几个地方不能紧急制动。在200m多的桥上，桥墩采用红砖混凝土砌筑，在有为破损的情况下，在有洪水的冲击下，在列车高速通行时，在不确定确定具体情况时，规范中有提到这些相关的情况吗，还是特殊情况的组合概率。）7事件认识1. 近年来我国旧有铁路线经常出现事故。铁路行业在积极资投资高铁的时候，旧有线路没有得到应有的养护。特别是年代久远的桥是得到了否定期检查与养护？受到08年汶川大地震影响的桥梁，都已经过承载检测和重新加固了吗？2洪水、地震等都属于自然灾害，到目前为止，尽管在桥梁设计中考虑了洪水、地震的影响，但一方面由于人类对自然灾害认知的局限，另一方面由于人力、财力的限制，仍无法绝对保证桥梁在任何情况下都安全。3.人类的生存总是在于自然不断的博弈中延续的。在面对自然灾害时，我们没有必要去埋怨或是愤恨自然，洪水本来就是地球自身塑造的一种现象。在汲取大自然资源为社会发展提供动力的时候，我们要做的是要去尽量预知风险并使其处于可控范围之内，这就是科学探索德尔不限动力吧！4.工务部门为什么没有发现桥墩已经出现问题？有两种可能：一，工务部门失职；二，铁路改革产生的问题，影响到经济效益于安全行车的平衡。管理的线路过长，人员裁减过多，在这种情况下工务部门很难保证线路的安全。5. “N年不遇”，经常出现在报道各类灾害的新闻标题中，是媒体报道中的显耀字眼，也是受灾地政府通报灾情时的惯用语。但随着越来越多的“N年不遇”接连不断的出现，“N年一遇”概念的本身也不断的经受时间和事件的修正。“N年一遇”这个词，究竟是越来越泛滥的文字游戏，还是自然灾害频发面前巨大的忧患。在自然面前，我们还有多少城镇、村庄，还有多少道路、桥梁处在种种不可防测的险境之中？“N年一遇”面前，百姓的安危到底如何才能得到可靠的保障？！8社会媒体对事件的塑造多数媒体报道中充斥着赞美和歌颂。但零伤亡的“奇迹