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南方週末:列車脫軌有哪些原因?
向俊:列車脫軌一般來說主要是兩個方面,原因明確的脫軌和不明原因脫軌。
原因明確的脫軌,一是信號原因,主要是信號出錯,本來是在一條軌道上行駛,卻跑到其他軌道上去了,比如扳軌出錯,信號給錯之類的,列車就跑到有車的軌道上去,發生了相撞或追尾事故。這個原因很容易查出來。二是軌道的問題。例如超速,列車在過彎道時受到向外的離心力,一種向外甩的力量,這個力對脫軌很有影響,所以一般過彎道都是要限速的。緊急制動,也就是突然剎車,在過彎道時,列車沿線路方向產生的縱向力的橫向分力容易把後面的車廂給甩出去。
再如斷軌。鋼軌斷了。一種情況是軌道達到疲勞極限,強度不夠,就容易斷開;另外一種情況是,冬天氣溫低,軌道承受的拉力過大也容易發生斷軌。軌道斷開就容易發生列車脫軌。
也有一種情況比較多的是脹軌,軌道溫度升高,溫度力很大,相當於一個壓桿把它壓垮了,就“失穩”了。
還有線路方面的原因,比如一些小彎道,線路的鋼軌不平,列車行駛過程中就容易發生脫軌。另外還有山體滑坡導致線路中斷。
最後也可能有列車方面的原因,比如兩個輪子之間的軸斷掉了;還有車輛狀況不好,和線路狀況不好剛好碰在一起。
南方週末:那麼不明原因的脫軌呢?
向俊:我們十幾年來主要是研究不明原因的脫軌。因為原因明確脫軌的原因很好找,預防措施也很好制定,例如斷軸我們就想辦法不讓它斷嘛,斷軌我們也想辦法不讓它斷嘛。而不明原因脫軌則找不到原因,就沒辦法制定措施了。所以鐵道部也沒有辦法,只好限速,把速度限下來,保證安全。
但是提速又是鐵路發展的必由之路。我們國家鐵路從1997年提速,現在是第六次提速了。在提速的過程中就發生了一些不明原因的脫軌,我們通過研究發現,它的機理是因為列車行駛過程中,在某種不利的組合下,使列車與線路構成的整個系統的橫向振動能量聚積,能量大到一定程度就喪失穩定。
概括成一句話就是,不明原因脫軌的機理主要是列車軌道或列車橋樑系統橫向振動而喪失穩定,即“失穩”。
現在對不明原因脫軌還不能完全掌握,但是我們通過研究發現了它的機理,認識到它的機理以後,對於以後理解脫軌的本質,尋找脫軌原因,制定預防措施奠定了良好基礎。
南方週末:跟軌道有沒有關係?
向俊:過彎道時內外軌道受力不均衡,左右輪子不平衡也增大列車脫軌的可能性。壓在軌道上力越大越不容易脫軌,相對來說輕車容易脫軌。重車的重力大,壓在鋼軌上的力大,不容易脫軌,而空車壓力小,橫向力大,比較容易爬上鋼軌,跳出來,跑出去了。
貨車脫軌的情況比客車多。因為貨車的車況比不上客車。貨車下面的轉向架只有一層彈簧,而客車有兩層。貨車脫軌的因素還有很多,重心的高低呀,重心越高,越容易脫軌。另外,還與它裝不裝東西有關。貨車車廂之間的連線也比不上客車。所以從車的性能本身來講,貨車比客車的狀況要差。
南方週末:轉向架有什麼作用?
向俊:轉向架主要是有利於火車過彎道。每個車廂的兩頭車底都有兩個轉向架,可以轉動的,增加列車過彎道時的靈活性。
南方週末:脫軌跟天氣、溫度有關係嗎?
向俊:脫軌多發生在天氣乾燥的時候。冬天天氣濕好一些,磨擦係數比較大。溫度太低鋼軌較容易被拉斷,也有可能造成列車脫軌。
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