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阅读 1430 次 历史版本 0个 创建者:若水 (2011/8/2 17:29:03)  最新编辑:若水 (2011/8/2 17:29:03)
还原真相:永嘉到温州18公里 到底发生了什么?
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  2011年08月02日    来源:杭州网   作者:王中亮 孙自鸣


7.23动车事故示意图

  昨天,国务院“7·23”甬温线特别重大铁路交通事故调查组全体会议勾勒事故原因轮廓,四个错误一个叠一个,一道又一道防线失守,最终导致了“不可能发生的事故”发生:

  温州南站信号设备在设计上存在严重缺陷;

  雷击造成温州南站信号设备故障;

  电务值班人员没有意识到信号可能错误显示,温州南站值班人员对新设备关键部位性能不了解;

  温州南站电务值班人员未按有关规定进行故障处理。

  甬台温客运专线的信号设备究竟存在怎样的严重缺陷?为什么温州南站信号设备怕风怕雨怕打雷?电务人员为什么会意识不到致命错误?值班人员又是一种怎样的态度应对雷雨天的故障?

  我们再访国家级高铁专家、铁路供电和信号学者,并结合受难者的回忆,还原出7月23日的那个雨夜,从永嘉到温州之间的18公里铁路线上究竟发生了什么?

  D301是中国路线最长动车组

  今年7月1日,伴随着京沪高铁投入运营,中国铁路运行图再次调整。从这一天起,北京福州两大城市间的地面交通,有了一种史上最快的抵达方式:D301次动车组。

  这列动车组从北京出发,沿着最高时速300公里的京沪高铁奔向上海,再沿最高时速350公里的沪杭高铁到杭州,最高时速百余公里的老杭甬铁路到温州,最后经由时速200公里的甬台温福客运专线抵达终点站福州南。

  列车全程2223公里,横跨6个省市,停靠22座城市,耗时13小时36分,是目前中国里程最长的动车组列车。车体属CRH1动车组,是中国第一代动车组列车,最高时速200公里。

  这趟开行仅23天的中国里程最长动车组,就遭遇了中国铁路史上第一起动车追尾事故。

  两车相逢的3分钟  为何不让D301先走?

  两趟动车组,一辆晚点27分钟,一趟晚点41分钟,待雷暴稍弱,究竟该让哪趟车先走?

  铁路人士解读列车运行潜规则和明规则。

  哪怕是D3115次列车没晚点,它都该宁肯自己晚点,而让D301先走——两趟车都是“D字头”的动车组,看似级别一样,其实D301的等级高过D3115。依照铁路行规,相同等级的列车中,数字编码小的列车是优先保证通行的“大哥”。

  更何况,两趟列车都晚点了,D301次晚点还更多,无论从列车级别看,还是从晚点时间看,都该让D301先行。

  但铁路部门内部流传一种说法:别管你多牛,在我的地盘就得被我“踩”——在这里,踩是被下令让行的意思。

  比如甲铁路局运营的所有车辆中,D字头是最高等级列车,在该铁路局管辖的铁路线上,它是逢车就踩的大哥,但一旦驶出自己的铁路局,威风就不再。

  铁路内部人士说,D301次是北京铁路局运营的列车,D3115次是上海铁路局的列车,永嘉站归属上海铁路局管辖,在自己的地盘上,让自己铁路局的动车先行,尽量缩减晚点时间,符合自身利益。

  而且D301次晚点较多,此后把41分钟的晚点时间全追回来不易,而D3115次则较容易,让D3115次先行,上级考核列车准点率时,就只有一趟列车晚点,而不是两趟车晚点。

  当然了,这都是内部人士的猜测。

  拥挤的甬台温

  两年前,甬台温铁路刚开通时,只有7对列车运行其上,最近一次调整运行图后,这个数字增加到30对。同样长度的铁路线,在其上列车数量越多,意味着列车之间的间距越短,控制两车之间的安全距离难度也就越大。

  沿铁路从永嘉到温州南站,18公里的距离,一辆动车从起步到进站,只需9分钟,若两辆列车同时存在于这一区段,确实需要非常精准的调度。

  20点15分,D3115再次启动了。8分钟后,即20:23,它停了下来,2分钟后,20:25,它再次启动,但爬行“如蜗牛”。

  最近,屡屡出现雷击损坏京沪高铁供电系统,让列车趴窝的事故,在“7·23”事故发生之初,有官方初步解释认为,雷电损坏了列车供电,让D3115次在线路上停摆。

  但这种说法被很多专家质疑。D3115次在永嘉站躲避时,正是雷电最强时分,避雷后,它的最高开行时速尚能到上限200公里,平均也有100公里,说明此时供电网一切正常。

  之后的几分钟,雷电显然也没有影响到列车动力系统——若线路“失电”,D3115次连以20码速度爬行的能力也没有,它身后的D301次列车启动后,平均时速更是高达150公里。

  D3115次为什么会停下来?2分钟后为什么又要蜗牛般爬行

  20点23分,因前方出现红光带故障,D3115次停了下来。

  “红光带”是列车信号故障的表现。铁路铁轨中,埋着一条轨道电路,列车压在铁轨上,轨道电路就与火车轮形成一个闭合的电流回路,轨道信号就会认为此处有一辆列车存在,出现红光报警。

  若是数公里长的一段铁轨全显示红光,则可能是轨道电路形成短路,在无车状态下,自己形成电流回路,显示红灯的有车状态。

  此时,若D3115次依然选择自动运行模式,列车因遭遇前方有列车的红光警示,是无法开动的。

  D301次驶离永嘉站。平均时速150公里,最高时速200公里。调度通知D301次司机,按信号灯行驶,一旦看到区间信号灯为红灯,马上停车。

  调度犯下第一个错误——不该出永嘉站的D301次出发了

  20点24分,D301次开出永嘉站,很快接近全速开行。

  几乎与此同时,列车调度核实,D3115前方的红光带区域中并无列车,因此20点25分,调度向D3115次下令:改用手动目视模式,强行启动列车——如同汽车的自动巡航功能,列车也采取手动优先原则,一旦列车员选择手动驾驶,则自动避险的命令都会失效。此时,为了能随时停车,它的时速是20公里。

  此时,两车仅有13公里的车距,以D301当时平均时速150公里的均速,D301次在逼近死亡。

  铁道部曾有规定,若发生红光带故障,一律按站间闭塞处理,即两个火车站之间只允许存在一辆火车。按这个规定,此时,D301次无论如何不该开上永嘉到温州南之间的18公里铁轨。

  调度为什么要让D301提前出发?一种猜测是,想让D301节省点时间,少晚点。同时,过于迷信防追尾系统,以为有了这个系统,两车不可能追尾。

  调度的这种把规定弃之一边,太过自信自己的表现印证了昨天官方的解释,“电务值班人员没有意识到信号可能错误显示,温州南站值班人员对新设备关键部位性能不了解”。

  调度犯下第二个错误——没告诉D301次司机前车的状态

  列车信号由电务人员负责,他发现信号出了故障,应该第一时间报告调度,以采取应急举措。

  内部人士透露,由一般铁路的电务人员升级为高铁电务,应该接受1-3个月的培训。业内人士说,让人心痛的是,最近的几年间,中国高速铁路大干快上,为了补上高铁工作人员缺口,有的人并没有经过严格、正规的高铁电务培训,就直接上岗。

  面对平时正常的局面还好,一直面对复杂的高速铁路信号系统故障时,他可能根本无法发现本区间信号系统的故障。

  这个环节很致命,但它并不一定导致事故的发生。

  如果调度向D3115次发出重新上路的命令时,D301次也接到减速的命令的话,灾难也不会发生。

  业内人士说,D3115次列车在用打破常规的手动模式,以非常规的慢速度在铁路上爬行时,调度同一时间发出的不该是一个命令,而应该是一组命令。这组命令应该是这样的:

  “D3115次列车缓行”;

  “D301次列车立即停车,原地待命”;

  如果永嘉站内还存在一辆列车,它收到的命令该是“D×××次列车永嘉站待命”。

  为何D3115次列车收到缓行的调度命令之时,D301次没收到停止的调度令,或者没告诉D301次前车的运行状态?

  调度信赖的自动防追尾系统出现故障——原本该出现红灯的时候信号灯显示为绿灯

  此时,雷电再次击中温州南站信号设备。按照正常的故障应急机理,轨道两边的区间信号机此时应该显示为红灯,提醒后车开到这里时,要停车。但要命的情况出现了,信号机的设计出现严重缺陷,原本应显示红灯,却相反地显示为绿灯。至此,遇红灯即停的自动防追尾系统也就失效了。

  D301次看到前方一路绿灯(一般每公里设有一个信号灯),便继续以平均时速150公里向前狂奔。

  打雷下雨是常有的事,几个雷,信号系统就紊乱了?

  其实,在铁路建设设计上,信号系统有着严密的防雷系统。在客运专线上,每隔大致1公里,就有一个信号机,信号机上连着一组信号灯:红灯(停车),黄灯(减速),绿灯(通行)。信号灯醒目地矗立铁轨两旁,有两三米高。

  信号机和铁轨上的轨道电路相连,轨道电路把自己感知到的列车方位信息告知信号机,信号机再通过信号灯向列车发出指令。

  永嘉到温州南之间的18公里,大致有18个信号机,这些信号机的防雷设施是这样的:

  信号机底端埋入地下,底端连着一根扁铁片,这根铁片4毫米厚,4厘米宽,与铁轨平行着埋入地下约1米,沿铁路线穿行18公里,在18公里扁铁片的两端,分别连着两组角钢,每组角钢有4根钢条,角钢直插入地下2.5米,是避雷设施的接地极。

  这个防雷设施这样防止雷击事故的发生。

  雷电有个喜好,总是找电阻小的通道前行。若是避雷设施不存在,雷电击中信号机之后,会钻入其体内,让内部娇贵的精密电子元器件过电,导致元器件损坏。

  避雷设施给雷电找了条快速通行的捷径,雷电抵达信号机表面后,沿着其表壳,走到扁铁片上,在地下穿行,最终在两端通过接地极进入大地——因接地极在地下3米多,雷电不会对接地极之上的地表构成威胁。

  扁铁片和接地极都是优良的电导体,依照设计,整条过电线路的电阻不能超过2欧姆。雷电若是选择走信号机内部,要穿过多个高电阻的电子元器件,总电阻是2欧姆的数百上千倍,雷电不会做这样的傻事。

  避雷系统好不好,全凭施工企业的良心?

  既然设计有科学的避雷装置,为啥信号系统还是被雷电所害?

  有专家联想到了这个夏天北京、武汉、成都几座大都市的“看海”经历。城市的表面摩天大楼,绿草如茵,而下水道看不见,摸不着,一些施工单位难免偷工减料,一遇上暴雨的考验,城市就成了汪洋。

  同样埋在地下,同样在风和日丽的天气里有它没它一个样,避雷系统在建设时或许遭遇了城市排水系统同样的待遇?

  有专家大胆设想:或许挖地埋扁铁片时,发现前方有硬物,于是放弃这一段,绕过去再挖。回去后报告,线路全程都埋了扁铁片。雷电沿着一条完整扁铁片走,电阻小,畅行无阻,一旦中间少了一段,雷电走到缺环时,就遭遇了电阻甚大的泥土或石块。既然地下通行受阻,还不如直接从信号机内部穿行,导致信号机损坏,出现信号紊乱。

  就算坏了,也不该显示是绿灯

  火车已在中国出现百余年,尽管有避雷设备,信号机发生故障,也在设计者的考虑范围之内。

  当信号机故障,无法接收到列车方位信息之时,还有一道守护安全的设计原则:故障导向安全原则。

  这条原则的逻辑是:既然我失灵了,无法感知前方的危险,那么,我默认为前方都是危险的,禁止你通行。不怕一万,就怕万一。

  回放到7月23日晚,若是信号系统的设计沿用了这一原理,那么D301次列车看到的应该是一路红灯,自动防追尾系统会让D301次列车一出永嘉站就减速停车。

  若是信号系统正常,当D301次迫近D3115次时,看到的信号灯应该是这样的:最靠近D3115次的3个信号灯是停车的红灯,第四个灯是减速的黄灯,第五个开始才是绿灯。意味着从距离前车4公里时,D301次就能感受到危险。

  无论是信号灯正常,或是信号灯出现故障,只要设计不存在严重缺陷,自动驾驶状态下的D301次都无法靠近前车。

  为什么会有低级设计失误?

  信号系统出现故障,一律显示红灯。这条原则,在中国火车普速时代,曾挽救不知多少事故。专家说,那时的火车系统甚是简单,就是一条轨道线路、一个继电器,并不存在软件,一旦线路或继电器故障了,信号灯瞬间变红。

  高速铁路,融合了信息技术,计算机、软件统统加入,在工业上,有这样一条原理:设计越是复杂,工作环节越是多,出问题的可能性也就越大。

  昨天,甬温铁路信号设计方“北京全路通信信号研究设计院”就动车追尾事故道歉。

  一条沿用百十年的信号系统避险原则,在这家公司设计的信号系统上,竟然不再起作用。

  有专家评论,如果说这是设计失误,那也只能归结为极其低级的失误,极其不负责的失误。

  这样的失误为什么会发生?分析人士认为,在近年的高铁建设过程中,铁路采购中标的往往是铁路系统内部的企业,绝少外来竞争者,使得一些企业的技术实力裹足不前。

  温州南站

  D301次驶上事发路段高架桥。司机潘一恒突然发现前方几百米处有一列车,连忙采取急刹车。但一切为时已晚。

  调度最后的失守——没有发现D301次已无限接近D3115次

  7月23日晚8点31分,D3115次依照着调度的命令,手动驾驶,蜗牛般爬向温州南站。

  而对于D301次,不知信号系统出了故障的调度高度依赖了自动防追尾系统,放任它自动飞速前行。

  就算是自动防追尾系统还能起作用,让两列高速的动车组列车在这么短的距离内同时存在,调度也是在玩火。

  当两车迫近时,难道调度在运行图上就发现不了危险的存在?

  轨道电路、信号系统故障,D3115次列车的确有可能无法自动向调度系统逐秒报告自己的方位,那么,它可算作一辆在运行图上暂时消失的列车。

  此时,印证了官方调查组所说的“温州南站电务值班人员未按有关规定进行故障处理”的判断。

  对于这样一辆无法自动获知具体方位,非正常时刻、非正常速度行驶的列车,调度应该要时时留心,用无线电联系方式等,掌控其精确方位,并在运行图上监控D301次列车已无限接近它。

  铁路系统的无线电通讯系统几乎不可能受到天气影响而中断,如果是一位实时追踪列车异常状态下的调度,他理应及时向两辆列车口头发出警报。可是,被闸把刺穿胸膛的D301次列车司机潘一恒用生命证实,他并未收到来自调度的指示,或者等到接到指示时,已经来不及了。

  唯一发现危险的只剩潘一恒的双眼了可他能看多远?

  潘一恒至少让D301次列车的速度降下了40码,来自铁路部门内部的判断,证明潘一恒没有在驾驶室里打盹、开小差,若不是第一时间发现危险,这样的紧急制动措施是难以想象的。

  在一切都指望不上的时候,唯一能发现危险的只有潘一恒的双眼。在漆黑的夜晚,依靠动车组的前大灯,他究竟能看多远?

  很遗憾的是,那是一个雨夜,铁路工程师说,雨夜是司机视线最差的时候。顶了天说,潘一恒发现前车时,距离不超过200米。

  据内部人士透露,此时D301次列车时速在200公里左右,这样的时速意味着列车每秒钟可走55米,留给潘一恒做出反应的时间不足4秒钟。

  大致1秒钟内,他把紧急制动闸的闸把拉到了底,列车在最大可能的刹车动作下,时速下降了4秒钟,潘师傅在生命的尽头做出了挽救事故的最大努力——能在事发前的几秒钟发现危险,潘一恒当时的状态绝对是全神贯注,而且视力相当棒。

  D301次差不多以百公里的时速,撞上了D3115次。相撞后,两车又滑行了五六分钟,于20:39完全停止。此时,两车距永嘉站14公里,距温州南站仅4公里。

  撞后8分钟才知道出事了?

  相撞后,后车D301次列车的车头爬上了D3115次的最后一节车厢,瞬间,车头后的四节车厢也相继爬了上去,把D3115次的16号车厢压扁。后车车头和四节车厢随后从铁路高架桥的左侧护栏掉了下去。

  惊人撞击力推动下,D3115次整列火车往前冲,滑行了五六分钟才停了下来。

  网络上流出一份据说是事故当晚的调度记录,详细描述了每一个调度命令,这份记录被数位专家认为是符合逻辑,可以参照的。

  如果这份调度记录是可以采信的语,调度的后知后觉让人无以言表。

  列车滑行停止后的20点37分,调度向温州南站发出指令:“联系D301次司机降弓”——降弓是电气化铁路的术语,意思等同于减速。此时,潘一恒已经殉职。

  两分钟后,温州南站向调度报告:D3115次司机反映尾部车辆脱轨,有半截车厢吊在桥上。

  或许,从20点15分向D3115次发出发车指令,到20点37分命令D301次减速,在现在看来惊心动魄的22分钟内,掌控着列车运行中枢神经的调度,一直没有意识到危险的存在。

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