以下内容摘自NTSB官方调查报告,具体内容请查看原件或登录官网查询

事故概况

1997年1月12日,联合太平洋铁路6205次货物列车运行至联合太平洋洛杉矶铁路分局管内MP 238.7凯尔索境内时发生脱轨.在下行西玛山时机车乘务员无意中激活了多机组发动机关闭开关,导致所有机车单元的柴油机关闭并取消了机组的电阻制动功能.列车迅速失控以72mph的速度冲上凯尔索附近的一条侧线上.事故造成68辆货车脱轨,万幸没有人员伤亡:直接经济损失4,079,152美元;构成铁路交通重大事故

实时信息

事故发生经过

1997年1月3日,6205次货物列车从内布拉斯加州的哥伦布站发车,开往加利福尼亚州旧金山附近的一个海运码头.列车于1997年1月11日到达犹他州盐湖城站后接受了美国联邦铁路管理局(FRA)的检查然后继续向西行驶

1997年1月12日凌晨,当列车到达内华达州拉斯维加斯站时列车进行了乘务员交班.换班后的机车乘务员走到司机室对机车进行日常检查.迎面而来的列车长通过机车乘务员搬运车移动到列车尾部为列车终端机(EOT)设备更换电池

在安装好电池后列车长用无线电通知机车乘务员电池已经安装好,EOT标志正常工作,列车尾部风压68psi.列车长回到列车的前端然后回到10号车厢等待,直到空气制动系统的压力逐渐增加.在机车乘务员使用空气制动器后列车长缓解手制动机回到车头

列车于1997年1月12日凌晨6:05从拉斯维加斯站(里程MP 334.3)发车,列车由3台机车重联牵引,编组75辆,全部为装满玉米粮食罐车,总重9724吨,计长129.2

根据机组人员的声明,从拉斯维加斯到西玛的执勤是例行公事.机车乘务员对从伊利(MP 309.37)到硼砂(MP 292)的电阻制动进行了运行测试.他后来作证说电阻制动功能正常.列车在硼砂站停了一会儿.在那里它走了一个侧线让另外2趟列车通过后再启动

当列车接近西玛站(MP 254.6)峰值时机车乘务员逐渐降低功率手柄,然后尽量减少空气制动(制动管压力减少6-8磅)列车在西玛站停车.根据UP系统时刻表第2号的要求,UP 6205次货车下西玛山的最高速度应该是20mph并且在下降前所有车厢都要设置挡气阀.列车在西玛停留了45min.列车长为接下来下15mile长的22‰陡坡做好准备.列车长在列车上来回走动将空气制动保持阀调到高压位置

据列车长说,当他回到机车上的时候他在列车上走到一半的时用无线电通知机车乘务员缓解制动.他说机车乘务员照做了,他设置了大约15个剩余的固位器后返回本务机车

列车在上午11:18左右开始从西玛山下山.大约2.5min后列车以7mph的速度行驶,机车乘务员开始使用电阻制动.在30s内列车以8mph的速度行驶时电阻制动强度达到了92A.不到2min后在13mph的速度下电阻制动功率达到705A.机车乘务员还对制动管进行了6-8psi的最小减压以应用列车空气制动.在接下来的19min里列车速度和动态制动电流继续缓慢增加,直到达到843A的电阻制动.这位机车乘务员后来作证说他一直在使用机车的大部分动力制动能力并在必要时用列车的空气制动系统补充制动力以控制速度到中午11:42左右,列车速度达到了23mph,电流下降到820A左右(速度比最高授权速度高出3mph)

此时电阻制动电流在13s内能量下降到0A.它后来很明显,机车乘务员已经不小心按下了MU发动机的停止开关导致所有机车单元的燃油泵停止工作(开关提供了一种关闭机车的方法,无论机车由多少单元组成)事故发生时两名机组人员都不知道关闭的原因.列车长后来作证说,他们一开始以为只有本务机车关闭了

本务机车的柴油机停车后警铃响了,机车乘务员把电阻制动杆调到最大但没有结果.然后他在16s内将制动管压力降低了12-17psi试图弥补电阻制动器的损失.此时列车以25mph的速度通过了埃洛拉(Elora)的西道岔.此时列车的速度很快提高到29mph

在接下来的1min内机车乘务员继续增加列车空气制动以应对不断上升的列车速度直到列车速度达到31mph时才实现了全面应用.然后机车乘务员申请紧急制动并通知调度员列车失控了.该机车乘务员注意到EOT后端司机室显示装置显示压力为0这表明紧急情况已经蔓延到列车尾部.从失去动力制动到列车进入紧急状态的时间间隔为1min13s

在接下来的9.5min里尽管断断续续地使用单阀制动器,列车仍在继续加速调度员在海登站(MP 240)将列车调到了一条侧道上.列车以大约72mph的速度高速冲入海登侧线.当列车开始从海登侧线西端的MP 238.7道岔驶出时,机车和机后第1位货车间的牵引杆突然断裂引发车厢脱轨.脱离了车厢的机车缓缓驶上主干线,在继续走行3mile后停车.中午11:52左右,75辆满载车辆中的68辆在西端道岔脱轨

人员伤亡

本次事故没有造成人员伤亡

经济损失

本次事故具体损失情况如下表

人员信息

机车乘务员

这位36岁的机车乘务员于1990年10月5日入路,在UP担任制动员.1995年4月他完成了必要的要求并获得了铁路机车车辆驾驶证.1995年5月5日他被UP批准为机车乘务员.1996年7月他通过了《通用操作规则》的最后一次正式考试.1996年12月6日UP批准他担任列车长

该机车乘务员作证说,他是根据《联邦工作时间法》休息的.事故发生那天他感觉休息得很好,他还表示他没有接受过UP关于安装固位器的正式培训.他说他是在在职培训和亲身经历中获得了有关聘用人员的知识

列车长

这位54岁的列车长于1968年3月11日入路在UP担任制动员一职.他于1989年8月11日获得列车长资格.1996年6月他通过了关于《一般业务守则》的最后一次正式考试

列车员作证说他是根据联邦工作时间法休息的.他还表示他没有接受过UP在设置聘金方面的正式培训.他说他是在在职培训和亲身经历中获得了有关聘用人员的知识

线路和信号信息

西玛(MP 254.6)和凯尔索(MP 236.5)间的轨道由一条干线和相邻的查斯(MP 251.1)侧线组成;总体脱轨发生在海登线西端MP 238.7处.UP将穿过事故区域的轨道指定为FRA IV级,为双线非电气化线路.从大约MP 252开始向西的坡度以22‰稳定下降,直到MP 237坡度通过一系列过渡下降直到MP 217停止

洛杉矶铁路分局的列车运行(部分)由路边单镜头色灯信号机控制,通过内布拉斯加州奥马哈的中央交通控制(CTC)系统建立

操作规程

通过事故区域的列车运行由操作规则,时刻表指示和CTC系统信号指示的组合控制.根据UP系统时间表第2号(1995年10月29日生效适用于洛杉矶分局)UP机车乘务员必须根据每个有效制动的拖尾吨和每个有效动态制动的拖尾吨来处理列车,吨位规定了最大速度和可接受的制动方法包括使用动态制动器和汽车保持阀.时间表还规定了空气制动减少限制

在离开拉斯维加斯前UP 6205次货车的机车乘务员根据车体重量计算出每个有效制动车轴有130吨牵引重量,每个有效电阻制动车轴有442吨牵引重量.这些决定规定从西玛山下来的最大速度应该是20mph.所有车辆在下降前都应该设置保留阀

气象信息

事故发生时的温度是33℉,小雪加雨影响了事故地区.机车乘务员和列车长都说没有明显的大气限制限制了路边信号和过往列车的能见度也没有以任何方式妨碍他们操纵列车

毒理学资料

根据联邦铁路局在49 CFR第219部分中规定的要求从机车乘务员和列车长处采集血液和尿液标本用于事故后毒理学测试.联邦铁路局提供的结果表明没有发现毒品或酒精

列车运行

该列车于1997年1月3日始发在内布拉斯加州的哥伦布,内布拉斯加州奥马哈以西约88mile沿着UP的东西干线.列车是由周边的UP支线和短线谷物升降机收集的粮食料斗车编组而成的.在从哥伦布出发前列车根据49 CFR Part 232.12接受了初步的终点站检查.由于加利福尼亚州北部的暴雨导致轨道被冲蚀和铁路关闭,列车从犹他州的盐湖城向西南方向改变路线前往加利福尼亚州的洛杉矶,然后向北前往加利福尼亚州的旧金山港完成货物装卸

货车重量

涉及事故的有盖料斗车的名义商品容量为20万至22.1万磅(100至110.5吨)每辆装载商品的汽车的额定最大(毛重)为28.6万磅或143吨.据UP防止脱轨主任说,当列车第一次进入UP时每辆车都被识别出来.18辆进入UP列车控制计算机系统并自动分配最大车厢重量,这将是143吨6205次UP列车的每节车厢

就在UP 6205次货车驶离内布拉斯加州哥伦布市前不久,一名职员错误地将UP 6205次货车默认的最大车厢重量替换为每节车厢的货运计费重量为129吨,130吨或131吨并手动将计费重量输入UP计算机系统.机车乘务员用这些重量来确定从西马山下来的最大速度(自从凯尔索事故发生以来所有装载车辆组成的重量都由UP自动分配最大容量重量,计费人员不能随意更改列车编组与总重)车辆通常在装载点或起点附近称重.散装商品装载点如谷物升降机,矿山通常为此设立轨道秤.在货场附近也有动态称量秤

列车信息

机车

列车的本务机车和第3台机车分别为UP 6205和UP 6162;2台都是3800HP的SD60M型机车,由通用汽车电气动力部门(EMD)于1989年建造.第2台是南太平洋铁路公司(SP)的SD45-2T 9360号机车.建于1975年

列车踏面制动

货物列车空气制动系统使用压缩空气来推动安装在货车上的风缸内的活塞,通常通过一系列杆和杠杆,活塞的运动迫使制动蹄片压在每个车轮的踏面上,通过摩擦来减缓车轮转动.制动蹄片对车轮胎面的作用称为踏面制动

空气制动系统是通过使用压缩空气来减速或停车,压缩空气被用来推动风缸内的活塞.通常通过一系列的杆和杠杆,活塞的运动迫使制动闸瓦抵住机车车辆的车轮踏面,通过摩擦减缓它们的旋转速度.空气由机车内的空气压缩机压缩储存在机车上的总风缸中使用

压缩空气和制动由机车乘务员通过机车控制台上的自阀手柄来控制.自阀控制列车的制动(包括机车)具有三个功能:①施加制动②缓解制动③对空气制动系统进行充风.另一种阀柄称为单阀手柄.由机车乘务员用来独立控制机车制动

每辆车厢都有1个或多个制动缸,活塞,1个风缸,相关的管道和一个控制阀.车辆上的控制阀是为响应机车乘务员发出的信号而设计的.这些信号以气压变化的形式贯穿列车线路,列车线是通过金属管道和连接在每辆列车末端的柔性风管将机车和车厢的空气制动系统进行物理连接

当机车乘务员(在列车上)降低制动管压力时,每辆货车的控制阀都能感知到压力的下降并通过将存储在车厢风缸中的空气输送到制动缸中来实施制动.输送到制动缸的空气量与制动管压力的下降成正比,在一定程度上制动管压力下降越大,控制阀从风缸发送到制动缸的空气就越多,产生的制动力也就越大

为了缓解制动,机车乘务员让更多的空气从机车总风缸进入列车管路从而增加制动管的压力.每辆车的控制阀都能感觉到空气压力的增加并从制动缸中排风缓解制动,制动缸内的回弹将活塞向后推

为了缓解制动,机车乘务员让更多的空气从机车的总风缸进入列车增加列车管的压力.每辆车的控制阀都能感觉到空气压力的增加并从制动缸中排风缓解制动.制动缸内的回弹弹簧将活塞推回气缸,制动闸瓦从车轮或盘上后退.与此同时列车的控制阀会从列车管路中抽取一些空气以补充车辆制动系统从储气罐中使用的空气,为其进行系统充风

制动管压力由机车乘务员决定,机车乘务员通过转动旋钮来设置调节阀或进料阀.调节阀将总风缸的压缩空气减少到一定数量然后输送到均衡风缸从而决定制动管的压力.均衡器是一个小的参考体积用于控制大得多的列车制动管或列车线路体积.均衡风缸使机车乘务员可以立即对制动管压力进行预定的变化而不必等待变化生效并稳定下来,同时确保压力的精确变化

踏面制动的有效性取决于两个表面之间的滑动或摩擦阻力.制动片和车轮踏面之间的摩擦产生了热量,蹄片力和车轮速度决定了制动蹄片和车轮之间产生的摩擦量和产生的热量.对车轮的作用力越大和/或车轮速度越大,产生的摩擦热就越大(假设车轮在轨道上滚动而不滑动)

在踏面破裂时产生的热量将从表面迁移出去,加热车轮和制动蹄片.在摩擦产生热量的滑动表面,车轮和制动蹄片的温度最高而在远离车轮踏面处温度逐渐降低.在制动过程中的某一时刻足够的热量将积聚在闸瓦材料和车轮钢中从而改变摩擦表面材料的分子和表面特征.这反过来会改变它们的摩擦特性(摩擦系数)并导致不同的制动能力.因此在两个表面之间滑动的阻力随着产生的摩擦热的变化而变化

胎面制动在初次使用刹车后是最有效的而且随着制动蹄片和车轮胎面表面的升温,踏面制动效果在一定程度上有所提高.但很快由于产生了更多的热量,制动效果开始下降.一般来说产生的摩擦热越多,摩擦阻力和减速或制动能力就越小,这个过程通常被称为“热褪色”.为了弥补热褪色可能需要施加更大的制动瓦力

尽管更大的闸瓦力会导致更大的热衰减和更低的效率,总体效果仍然会比在更低的闸瓦力下更大的延迟和制动能力

根据制动蹄片材料和车轮钢的类型在低速时热褪色可能不明显.在胎面制动过程中的某个时刻,产生的热量被车轮和(在较小程度上)制动蹄吸收可能会增加到一定的温度并保持在那个温度，直到缓解制动器.当车轮和制动蹄片充当散热器并尽快将产生的摩擦热消散时,就会达到热平衡从而产生恒定水平摩擦阻力和制动延迟

在较高的闸瓦力和车轮速度下,热衰减变得显著.积聚的热量快于它可以消散将导致减少制动迟滞的指数速率.蹄片力和/或车轮速度会产生高于车轮和制动蹄片材料所能承受的温度导致其恶化,制动片的变质和车轮踏面表面金属的变化(熔化)会降低两种材料之间的摩擦阻力

在极端情况下产生的过多热量会导致车轮踏面表面的金属流动,可起到润滑剂的作用从而降低制动效率和速度迟滞

根据1991年美国铁路协会(AAR)进行的制动测试结果,一列联运货物列车从西玛山22‰的坡度下降时平均制动比为7.5%.启动速度为23mph.如果仅使用空气制动装置,每个有效制动装置将无法在斜坡上制动101.9吨.AAR试验结果表明:摩擦系数是制动蹄片力和车轮温度的函数.对于低于1000磅的力该系数相对独立于温度,在超过1500磅的力下系数随着温度的升高而减小;随着力的增加,它以更大的速度减小.AAR发现当闸瓦力达到这样的水平时空气制动性能下降,当高踏面力与高车轮温度相结合时系数最低

空气制动保持器

空气制动控制阀用于应用,缓解和补充列车的空气制动系统.所有的铁路机车和车辆都有控制阀.每台机车控制阀通过线路从机车乘务员那里接收指令,线路是连接所有车厢和机车的管道.当列车线路上的气压降低时就会施加制动.制动的程度与空气制动器中降低的压力成正比;列车线路空气压力下降越大,制动就越用力.因此制动是“故障安全”的,设计用于列车意外断成两半或脱钩时使用.相反当列车线路风压增加时,控制阀会使制动缓解

列车线路并不是完全密封的.根据密封性,环境温度和其他因素的不同,列车线路可能会有不同程度的泄漏.在蒸汽机时代只要机车的控制员在列车线上制动但泄漏会帮助制动并继续排出列车线上的压力,超过机车乘务员所期望的刹车水平.如果机车乘务员不缓解制动,那么在较长的斜坡上停车就会陷入困境并发生坡停.一旦被缓解,列车很快就会再次加速.机车乘务员将不得不重新制动,这种使用和释放下坡路的循环称为“循环制动”.“如果机车乘务员太频繁使用制动手柄,他就会比机车压缩机更快地使用压缩空气.结果就是没有列车刹车最终导致列车失控

为了克服这个问题,每辆车上都安装了固定器.每辆货车的空气制动系统都配备有压力保持阀技术上称为“缓解控制保持器”保留器使机车乘务员能够在每节车厢的制动缸中保留空气以便在他松开机车控制阀为系统充电时制动列车.因此保持器允许空气制动系统同时做两件事

最终机车控制阀配备了“保压”功能,无论在任何程度上只要制动就能自动弥补泄漏.因此在机车乘务员所希望的任何列车减速量下制动都将保持有效而不是继续向下泄漏从而加大制动力度,保持压力的功能使固位器相对过时但它们仍然在一些铁路上使用.电阻制动器的发展增加了制动能力也减少了对固定器的依赖

固定器连接到制动缸排气并帮助控制制动缸压力.保留器可以使列车乘员在制动缸中保留一部分气压以帮助列车减速(特别是在严重减速时)当施加空气制动器时制动缸内的活塞被压缩空气逼向外;当刹车被缓解时,活塞回到原来的位置因为释放弹簧生效

当固定器手柄就位后,固定器将更缓慢地排出制动缸压力并在制动缸中保持或保持一定的压力.该系统允许机车乘务员在相对较短的时间内(循环制动)进行多次制动应用和缓解.同时仍然为空气制动系统充电,术语“再充风”是指用机车空压机的加压空气重新供应空气制动系统.“预充风”是指通过设定的保留值对车辆施加制动,该保留值可通过进一步的制动应用逐渐增加.预充能使机车乘务员能够在不增加额外制动应用数量或强度的情况下进行更有力的制动应用.预充能增加制动蹄片力并可能显著增加车轮温度和热褪色,UP时间表规则不涉及预收费

根据UP的列车时刻表规则,如果每个操作制动吨超过80吨,每个操作动态制动吨超过300吨则在列车上设置保留器.由于机车乘务员已经确定UP 6205次货车每个有效制动有130吨,每个有效电阻制动为442吨.因此需要在UP 6205次货车上安装相应的固定器

在凯尔索事故发生前不久也就是从西马山下来前列车长给每节车厢都装上了固定装置,他还在不知情的情况下在列车制动仍然有效的情况下通过设置大部分(大约15个)固位器,给制动缸预充风.事故发生后NTSB调查人员对所有货车进行了检查.结果显示所有货车的固位器都设置在高压位置

固定器具有多种保压能力,这取决于所含弹簧的强度.常见的保压值为10和20磅,15和30磅,20和40磅以及25和50磅.事故车辆的固定器压力值分别为10磅和20磅

电阻制动

UP 6205次货车上的每个机车单元都配备了增程电阻制动器动力制动器只对机车有制动作用,对货车没有作用

电阻制动利用列车的动能通过牵引电机产生电力然后通过电阻器电网以热量的形式散发出去.用于转动牵引电机的动能阻碍了列车的运动,导致它减速或制动

只要动力制动系统工作正常就可以避免完全依赖空气制动器(受热衰影响)电阻制动能力和可靠性的改进抵消了踏制动系统的热衰减限制

AAR和一些铁路公司(包括UP)已经公开表达了他们的观点:

电阻制动器不是安全装置而是经济装置,它们的运行应该由铁路的运营规则而不是联邦法规来管理(它们)不是主要的制动装置也不是用来停车的……电阻制动是用来节省燃料和减少制动设备磨损的可选功能

关于电阻制动的使用,联邦铁路局声明:

货运铁路发布的越来越多的列车操纵和动力制动指令强调使用电阻制动却没有包括明显的警告.即这种系统可能无法提供必要的安全边际以避免遇到障碍物和控制点或避免超速运行,这被认为是不幸的和潜在的鲁莽行为.这样的指示虽然不会对经验丰富的机车乘务员产生肯定的误导但却会导致对这些系统的过度依赖从而威胁到安全评论家和法规的良好判断

在同一份联邦登记册中联邦铁路局指出:

在一定程度上电阻制动器被强调…事实上机车乘务员们可能会被鼓励在判断中犯错误使他们超出谨慎的安全限度

根据AAR安全与运营规则主管的说法,许多I级铁路都强调使用动态制动器来控制中等坡度区域的列车以节省燃料和最大限度地减少煞车鞋的磨损.1994年在新泽西州纽瓦克举行的联邦铁路局听证会上,31名铁路员工作证说电阻制动器第一个用于控制列车的制动器

许多铁路都有列车操纵规则要求机车乘务员使用电阻制动.SP的空气制动和列车操纵规则56.2使用电阻制动来控制列车,规定“与良好的列车操纵技术一致,电阻制动必须作为降低和控制列车速度的主要手段.伯灵顿北方铁路公司(BN)空气制动和列车操纵规则501b规定:

列车操作必须以最省油的方式进行并与良好的列车操作保持一致,因此必须最大限度地利用节气门调制.节气门减少和动态制动方法来减慢,控制和停车.除非规则另有规定在计划期间制动操作,如果一个或多个动态制动器可用;功率不使用制动方法

UP的规定要求:“在从西玛到凯尔索(加州)的下降阶段,超过3500吨的货物列车不能只用动电阻制动控制列车的速度”

CFR第229.13部分规定:“如果动态制动或再生制动系统正在使用,该系统的使用部分应响应来自控制机车驾驶室的控制“没有规则要求在使用前确定动态制动系统的运行状态.联邦铁路局指出:如果有动力制动器应对其进行维护并向机车乘务员告知其安全正确的使用方法并为其提供动力制动器.关于电阻制动努力量的信息他们有....联邦铁路局还建议要求铁路公司向工程师通报所有配备电阻制动装置的出站列车的总动态制动减速力

在离开拉斯维加斯站前,机车乘务员根据49 CFR Part 229.21对FRA机车进行了日常检查,检查了EOT装置的功能并在列车长的协助下进行了空气制动器的应用和缓解试验.所有测试和检查的结果都令人满意,该机车乘务员还证实:EOT司机室显示装置反映了他的自动制动管道的变化以确保列车线路的连续性

当机车乘务员执行在拉斯维加斯的机车日常检查中他发现两个“坏订单标签”S7附着在位于重联机车单元机车司机室后墙上的隔离/运行开关上.其中一件是1996年12月30日的红色SP标签(CS78表)被撕破了它表明一个坏的顺序速度指示器,故障的电阻制动超过4档和一个坏的顺序警报复位按钮.另一个标签是一个UP不合规标签也是1996年12月30日它引用了一个坏的订单速度指示器,这名机车乘务员后来作证说.他注意到了这些标签但没有在他的工程师工作报告上写任何评论而按照UP的操作程序这是正常的做法.这名机车乘务员后来说他认为第2辆车上的电阻制动是有效的,尽管糟糕的订单标签表明它们可能不起作用(事实上事故后的检查显示:标签上提到的所有故障都已得到处理和解决)UP运营实践经理后来作证说,UP的政策是让员工假设所有设备都在工作,除非他们被特别告知

根据UP的时间表操作规则机车乘务员要在MP 309-292间对他电阻制动进行运行测试,第一辆机车的运行监控显示:机车乘务员测试了从伊利(Erie, MP 309.3)到硼砂(Borax, MP 292)的动态制动器.该机车乘务员表示,当时列车的速度约为45-50mph.电阻制动按要求发挥作用,列车运行正常.机车乘务员在司机室里没有一个装置可以用来确定牵引机车动态制动系统的实时状态(现行法规不要求使用此类设备)

事故后检查,测试和研究

信号和轨道

NTSB调查人员进行的事故后测试和记录审查显示:事故区域的信号和列车控制系统正常运行,事故后的轨道检查没有发现明显的轨道异常

机车

事故发生后对列车的机车部件进行了检查和测试.来自加州洛杉矶的UP机械经理和加州公共事业委员会(PUC)检查员在重联机车的司机室地板上发现了被撕掉的一半坏订单标签.后来在宣誓作证时UP机械经理表示,该公司处理不良订单标签的常规程序是一旦维修完成就将标签从机器上取下.然后将吊牌撕成两半,其中一半与维修报告一起存档1年.在这种情况下他无法解释为何没有遵循适当的程序.他表示已经更加重视不良的订单标签系统程序

本务机车单元的无线电经过现场测试工作正常,对机车的空气制动系统,动力系统和动力制动系统也进行了测试,所有的系统都按照设计工作,没有出现任何异常

MU柴油机停止开关

在事故当天进行的事故后检查中,加州PUC检查人员和UP官员发现:MU柴油机停止开关的本务机车司机室处于“停止”位置.根据事故人员说,当机车最终停车时柴油机已经关闭.机车乘务员和列车长都不能解释机车停车的原因,他们都不知道MU的柴油机停止开关已被激活

MU柴油机停止开关的设计目的是同时关闭所有机车单元.开关激活关闭电力到燃油泵从而导致柴油机关闭.这种开关可以被认为是一种安全功能,因为它可以让列车工作人员在发生火灾或其他紧急情况时关闭所有机组。

根据机车的制造和型号,MU柴油机停止开关可能是由两个矩形按钮组成,安装在一个2×2in的盒子状框架内,从牵引机车的墙壁突出来.最上面的按钮是黑色的,上面用白色的字母印着“运行”两个字;最下面的按钮是红色的,上面用白色字母写着“停止”.该开关安装在机车控制台的左下方面板上,距离机车地面约18in靠近司机室加热开关“乘务员呼叫”和“地面复位”按钮

本务机车上MU柴油机停止开关左下角的周围框已经断了不见了.缺失的部分会延伸到底部的2/3以上.打开开关把它的左边抬高大约1/2in.在框架周围的区域没有破损的部件并且在破损的表面上发现了污垢

踏面形状的痕迹,油脂,污垢到处都是MU的停止开关和滑动灯开关位于其上方.褪色和肮脏的区域是在面板的右半部分,从左侧向下延伸至控制台.该地区似乎是一个坐在控制台前的机车乘务员:当他跷二郎腿或向后靠时可能会休息脚在6205次货车的本务机车上

6205是UP在1988年从EMD公司订购的SD60M型机车.1988年3月研制工作开始设计.这款SD60M型机车是第一款在美国生产的EMD生产的标准化司机室机车.司机室控制台是在加拿大开发出来的,在那里已经使用了一段时间UP要求在驾驶室控制台及上方预留空间,用于安装预计的电子设备.因此EMD将MU停止开关定位在机车乘务员控制台左前面底部附近

EMD总共为UP制造了5个连续订单的231辆SD60M型机车.由于从服役单位获得经验,机车按顺序进行了改变和改进.机车单元供一名机组人员到达,然后手动重启每台柴油机.UP向EMD申请了一个“守卫”来进行切换

1989年在SD60M机车服役的第一个阶段,UP意识到MU柴油机停止开关被无意激活的问题.NTSB调查人员在事故发生后与北方邦机车工程师进行的非正式讨论显示,开关被无意激活的情况很常见.机车乘务员们告诉调查人员一旦MU柴油机停止开关被激活,每个开关需要5-10min来重新启动柴油机

1990年1月10日,UP和EMD的代表会面讨论与SD60M型机车订单886061有关的开放项目;第二次会议于1990年1月18日举行.1月18日的备忘录列出了会议的讨论项目,备忘录的A7项规定:“MU柴油机停止开关应保留在较低的控制台但将提供一个保护以防止意外碰撞”该防护装置成为EMD修改#9133,采用U形条的形式放置在MU柴油机停止开关的停止按钮部分

1991年9月5日,EMD的一份办公室内部备忘录提到“为首批131辆SD60M型机车改装MU柴油机停止开关保护杆,这也可能是一种服务修改”1991年10月22日EMD向三个SD60M客户——UP,BN和SO(现在的加拿大太平洋铁路公司)——颁发了工程服务证书.主题:MU发动机停止开关保护.该服务发布声明称:

由于MU发动机停止开关的位置在工程师的控制台上,它有可能在正常运动时被机车驾驶室内的机组人员意外激活.这个开关被激活时将机车全部关闭

该版本包括图纸,图表以及订购和安装条形防护的零件编号.EMD储存了改装部件并在收到按机车单元号收费的申请后免费提供给客户铁路,安装工人由铁路提供和支付

1991年11月20日EMD发布了一份组织间备忘录,指出有289台机车机组将受到MU柴油机停止开关护栏改造的影响.在这些单位中有184台由UP运营,100台由BN运营,5台由SOO运营

1991年12月23日EMD向UP发送了一封信,概述了MU柴油机停止开关护栏的改装并建议改装套件将于1992年2月1日左右可用.1992年3月10日EMD地区工程师通知北UP:“Mod.9133-MU柴油机停止开关保护…已经进入你的电脑系统”在为在役机车实施MU柴油机停止开关护栅改造的同时,EMD从编号886061的第三个UP订单开始在新生产的机车上安装了护栅

乘务员们说,他们的小腿撞到了栏杆.栏杆的突出部分构成了安全隐患,为了解决杆式护罩的安全问题,EMD开发了一种透明的塑料滑动式护罩安装在MU柴油机停止开关的框架上.1992年4月EMD向其外地代表发出一项指示:用新的塑料滑块式护栅取代修改过的护栅.EMD在指令中附带了一份制造商的滑轨安装图纸

1993年5月24日EMD向关于它收到的一封来自北区EMD客户服务代表提到了塑料护罩的修改并说:

北普拉特刚刚收到了它的第一个mod套件9133自最新修订

收到的项目没有锁定标签上它做当前的警卫,这就需要用胶水来固定这些东西.这对我们的客户来说是不能接受的,此外这个保护有一个透明的塑料“盾牌”必须提高以压低开关.考虑到这些车辆所遭受的虐待,我希望这名警卫在被抛下之前能坚持一次.此外当这个护具就位时会有尖锐的角暴露出来,如果不小心被击中可能会造成撕裂伤.鉴于这些情况我强烈建议我们继续寻找其他选择来代替原有设备

EMD在1993年5月24日的信中向UP报告了这些关于塑料滑轨的担忧.5月26日UP要求EMD“开发一种修改……将MU柴油机停止开关重新定位到与6316单元相当的头顶控制台位置6365

1994年1月13日:该公司订购了8个UP单元的材料用于柴油机关闭开关的9133号改装(连杆或滑块)1994年1月26日EMD发布了一份组织间备忘录，声明MU发动机停止开关的9133号修改“……现在被认为是封闭的,UP认为这一修改不能令人满意并已停止其应用”

1994年5月4日EMD派遣了正在向UP提供完整信息和计划的EMD区域工程师将MU柴油机停止开关移至上层控制台.1994年6月9日EMD向UP发送了一份详细的指令,详细说明了将MU发动机停止开关移至上层控制台的步骤.邮件中包括图纸和材料清单

在事故发生后的调查中NTSB的调查人员发现:截至事故发生时UP已经完成了8次开关修改,没有进行任何搬迁.BN和SOO线重新安置了开关,估计每台费用为5 000美元.NTSB调查人员询问UP代表为什么UP在首次发现开关位置问题,直到事故发生的7年内没有对MU柴油机停止开关进行防护改造或重新安置.在事故发生后的采访中UP首席机械官(CMO)表示,UP机械部门在进行设备修改时有两个优先级系统.他说UP系统将它们分为“安全或操作关键”改装或“舒适或方便”改装.CMO表示UP将优先完成安全或操作关键修改.他说其他(舒适或方便)的修改将在预算和时间允许的情况下进行

CMO表示,当UP首次发现MU发动机关闭开关位置的问题时并不认为这是一个安全或操作上的关键问题.因此改变开关的位置或对其进行调整并不是UP优先考虑的关键修改

CMO表示在凯尔索事故发生前,没有UP经理预见到涉及开关位置的直接安全影响.因此UP在方便时对开关进行了修改和重新定位

列车运行监控

3台机车都找到了列车运行监控,对数据的审查表明:所有单位都按设计运作.人们发现有关机车乘务员操纵机车的记录资料反映了他对事故的回忆,列车运行监控的数据一般支持事故发生后工程师和列车员的陈述

脱轨车辆

脱轨后UP 6205次货车的最后6辆车厢被发现没有损坏仍在轨道上.前面的2辆脱轨了但相对来说没有受损.事故发生后UP对这8辆几乎完好无损的车厢进行了检查和测试,将其作为列车内车厢状况的代表性样本.每辆车的测试和检查包括进行制动测试与称重.这些数据后来被用于计算机化的列车动力学分析仪模拟,作为确定整个事故列车车厢状况的基础

列车动力学(TDA)分析仪

模拟应NTSB的要求,事故调查方的代表在事故发生后进行了TDA模拟.1997年2月4日和5日在德克萨斯州沃斯堡的纽约空气制动列车动力学模拟小组进行了模拟.他们基于UP 6205次货车的3台机车的运行监控记录数据,事故后对列车上8辆货车检查和测试以及事故后的采访

模拟的目的是确定列车从西玛山下降时的最大事故速度,在这个速度上工程师本来可以让火车停下来以及如果UP 6205次列车的最高授权速度降低5mph会发生什么.最终研究小组发现TDA模拟器并没有给出所有制动场景的真实预测,事故中涉及的重制动和热衰减并没有被准确复制.调查人员了解到,计算机化的列车模拟程序还没有开发出来,可以真实地复制热衰减对火车踏面刹车的影响.TDA程序无法准确预测热减弱何时开始也无法准确预测它将在多大程度上影响列车性能.来自行业专家,顾问和其他人的声明向安全委员会的调查人员表明:铁路行业认为计算机化的列车性能模拟器是预测列车动态性能的宝贵工具但发现其作用仅限于不涉及大量产生热量和热衰减的重制动场景

UP制动试验

UP在西玛山用UP 6205次货车的复制品进行了制动试验以调查事故并探索替代操作程序.UP测试列车由3台SD60M型机车组成,编组75辆.UP在重复的列车上增加了1辆货车以提供一种汇编数据的方法.机车上的16in车厢是一辆移动试验车.后面跟着一辆缓冲车和两辆装有仪器的车,测试车辆配备了ASF Ride Master转向架和TMX制动器.仪器仪表包括测量制动缸压力的传感器和测量车轮踏面温度的热电偶(与UP 6205次货车配置的差异没有显著影响制动测试结果.4辆收集数据的车厢的制动努力抵消了它们给列车增加的额外重量的影响)

UP在西玛山上进行了8次向西行驶的测试,采用了各种操作参数的组合如固位器的使用,初始速度和紧急制动应用时的速度.在导致脱轨的西玛山下降过程中,事故人员在同一地点重复了事故人员所采取的行动

第一次运行尽可能地复制了事故的发生包括使用固定器.在20个月时停止使用电阻制动器.在事故发生的同一地点与事故中一样,当列车时速为30mph时紧急制动.紧急申请并没有使列车停下来,列车速度继续提高.在试图阻止列车的过程中车轮温度平均上升到650℉左右.列车在达到36mph的速度后通过重新启动电阻制动安全停车.最初车轮温度平均上升到560℉

其他测试表明:在设置一些固位器后以20mph的速度下降后可以从25mph的速度停止.在从25mph停止时最高平均车轮温度为650℉,停车距离是5700ft,以15mph的速度下降后,24mph的停车距离为3000ft.在没有固位器的情况下车轮温度为575℉,时速为24mph.在没有电阻制动的情况下列车可以以15mph的速度下山

UP的测试结果证实了空气制动器在控制列车速度方面的有效性直接取决于蹄片与车轮间的摩擦系数,而摩擦系数又取决于蹄片力和产生的热量.结果还证实货车越重,控制其速度所需的闸瓦力就越大

在UP对西玛和凯尔索进行的测试中,闸瓦的平均压力为1500磅.车轮温度大约为500℉.当列车进入紧急状态时踏面的压力增加到近4000磅,车轮温度上升到700℉

通过测试UP发现:与轻型货车相比,重型货车面临着3个操作后果:首先在给定的速度下,重型货车的车轮温度较高.其次,由于摩擦系数较小重型货车需要更大的制动管减少来控制它们的速度.最后这些因素结合在一起使一列由重型车厢组成的失控列车的起始速度降低的幅度大于重量增加的比例

由于制动车辆(如货车)所需的减速力随着重量的增加而增加,因此重型货车的制动马力必须比轻型货车高.更大的制动力需要更大的制动瓦力并导致更高的车轮温度.对于不同重量的货车可以通过按较高重量的比例降低速度来保持相同的车轮温度从而使制动马力保持不变.例如为了保持相同的车轮温度,一辆28.6万磅的货车的速度必须比一辆26.3万磅的货车低8%.对于一辆31.5万磅的货车来说,速度必须比一辆26.3万磅的货车低17%.由于车轮温度会随着列车速度的增加而增加而阻力(摩擦系数)则会减少,因此对于任何一列在下降坡度上的列车对于给定的车厢重量,都存在一个阈值速度.超过这个阈值货车的刹车就不能在车轮温度的限制范围内产生足够的缓速力以充分抵消重力的拉力,从而使列车停下来或控制其速度

事故发生后的行动

联邦铁路局在事故发生后一周内采取了行动并于1997年1月17日在联邦公报上发布了97-1号安全公告

安全公报97-1适用于全国铁路,政府向铁路公司发布了以下安全措施:

1. 检查所有机车以确定MU燃油管路紧急切断装置是否位于机车司机室中可能被机车乘务员无意激活的位置.如果设备位于这样的位置则必须采取纠正措施

2. 将截止装置重新安置到该装置不会被意外激活的位置或将截止装置保护在防止意外激活的外壳中

3.在进行改进前,这些机车不得在控制或本务位置运行.如果机车司机室在使用牵引位置时被占用,则机车乘务员座位必须尽可能保持空置状态.如果牵引机车被占用,列车长必须向所有乘务员简要说明截止装置的位置以及避免与之接触的必要性

为响应联邦铁路局安全公告97-1,UP开始重新安置MU发动机关闭开关并将SD60M型机车限制在牵引位置,直到重新安置修改完成.NTSB了解到所有的修改都在1997年8月24日前完成

凯尔索事故发生后UP发布了第1号总令GO-97-01-18,其中部分内容是:

此外当在西玛和凯尔索之间的下行路段运行时UP规定了另外23个陡坡路段,如果列车速度超过授权速度5mph立即停车,必要时使用紧急制动.在所有情况下至少使用全功能制动应用程序.使用足够数量的手制动机以防止移动.在得到操作实践经理的授权前不要移动列车.UP还发布了第1号总令GO-97-03-20其中部分规定:“当保持阀设置和充风时速度不要超过15mph”事故发生时UP安全总监向风险管理副总裁报告,副总裁向运营执行副总裁报告,执行副总裁再向UP总裁兼首席运营官报告.1997年秋,UP改变了报告结构,现在UP安全总监向运营执行副总裁报告.执行副总裁直接向UP总裁兼首席运营官报告

附加信息

动力制动条例

联邦铁路局发布了一份关于可能修订动力制动法49 CFR零件的拟议规则制定的预先通知(ANPRM)229,231和232(57联邦登记册62546)

1992年12月31日,ANPRM包括了几项安全委员会在铁路事故调查后发布的建议.这些建议涉及一系列问题包括双向EOT设备,列车制动和设备检查,空气制动测试的气流方法,电阻制动监测以及寒冷天气和陡坡空气制动测试

在ANPRM出版后森林资源评估在1993年初举办了4天的技术讲习班以收集资料和意见

讲习班于1993年2月17日在密苏里州堪萨斯城举行;1993年3月2日和3日在伊利诺伊州芝加哥;1993年3月9日在新泽西州纽瓦克.每个地点的讲习班涉及不同的主题

1994年9月16日,联邦铁路局(FRA)发布了一份更新动力制动器法规的建议规则制定通知(NPRM)听证会定于1994年10月24日和25日在伊利诺伊州芝加哥市举行;1994年11月4日在新泽西州纽瓦克;1994年11月9日在加州萨克拉门托

在这些听证会上铁路公司表示:他们反对NPRM中涉及1000英里检查的条款.关于这一问题的冲突暂停了所有动力刹车修订的行动并使继续取得进展存疑

为了完成动力制动法规的修订,联邦铁路局成立了铁路安全咨询委员会(RSAC)

RSAC的目的是提供一种处理行业的新方法以便更早地收集有关拟议法规的更多信息使监管过程更具响应性并在冲突变得根深蒂固之前确定冲突.作为RSAC的一部分,联邦铁路局成立了动力制动工作组为动力制动法规制定新的NPRM.然而在1996年12月密苏里州圣路易斯的一次会议上,动力制动器工作组在劳工问题和检查时间问题上陷入僵局.此后在动力制动器法规方面没有取得进一步进展

列车重量和速度

随着铁路技术的发展,铁路货车的尺寸和重量以及火车的重量和速度都有所增加.在19世纪90年代,普通的火车由一台1200马力的蒸汽机车驱动,牵引着由20到30吨载重的货车组成的200ft,2000吨的列车.平均速度不到25mph

车辆和列车运力的最近一次扩张始于20世纪60年代早期,当时工业迅速接受了100吨容量的铁路货车并引入了125吨的货车.不断增长的煤炭需求需要更大更快的货运机车.焊接的车辆和轨道以及更大的车轮开始得到更广泛的应用.到20世纪70年代,10000-16000HP的MU内燃电传动机车正在牵引5000-8000ft长,10000-15000吨的重载货物列车

在凯尔索事故前UP要求:如果18psi的制动管道减速无法控制列车速度,列车就必须停止运行.大多数铁路都有类似的要求,在科罗拉多州的田纳西山口和加利福尼亚州的卡洪山口发生的一系列事故中,货物列车失控导致一些事故承运人采取了“每小时加5mph并停止”的规则

该规则规定:当列车速度超过该轨道的最高授权速度5mph时,机车乘务员必须立即停车(如有必要可以紧急申请)加5mph和停止规则允许机车乘务员快速识别速度问题时存在.该规定旨在方便机车乘务员解释,铁路部门可以通过检查列车运行监控的信息来执行.使用这条规则的铁路公司报告说,这一政策一定程度上在防止脱轨方面取得了成功

原因分析

调查期间没有发现任何证据表明天气,信号和列车控制系统或轨道状况导致或促成了事故.事故后的设备检查和机组人员的陈述表明:没有与天气有关的因素损害了列车机组人员或设备的性能.事故后的测试和对记录的审查表明:信号和列车控制系统按设计运行;事故后的轨道检查没有发现明显的轨道异常.NTSB的结论是:天气,信号和列车控制系统以及轨道状况都不是造成本次事故的因素

没有信息表明疲劳在事故中起了作用.列车工作人员说他们是根据联邦工作时间法休息的,他们有资格根据UP程序和公认的惯例履行职责.机车乘务员工作时间表;他说他休息得很好以及运行监控数据都表明疲劳不是本次事故因素

毒品和酒精也被排除在事故因素之外.事故发生后对该机车乘务员和列车长进行了毒理学测试,没有发现毒品或酒精.因此NTSB得出结论:机组人员疲劳不是事故的一个因素,药物或酒精不是导致或助长事故的原因

在列车接近西玛山(Cima Hill)时尽管还有大约37mile远,机车乘务员对电阻制动进行了运行测试发现它们反应良好.在西玛机车乘务员停车.通过查阅行车清单,机车乘务员发现该列车的据报重达9724吨

事实上编组的重量是不正确的;该列车实际重量为10699吨,比总重量高975吨

UP系统时间表2号规定了列车下西玛山的最大速度20mph并要求所有车厢在下降前都要设置保留阀.列车在西玛停留了45min同时列车长设置了空气制动保持阀.他在空气刹车开启时设置了大部分固位器,因此除了大约15个固位器外其余的固位器都进行了预充.因此最初的下山运动需要更多的动力来克服预充的空气制动

列车在上午11:18左右开始从西马山向下行驶.大约2.5min后列车以7mph的速度行驶,此时机车乘务员开始使用电阻制动.机车乘务员还对制动管进行了6- 8psi的最小压缩以应用列车空气制动.到上午11:42分左右列车以23mph的速度行驶,电阻制动电流约为820A

突然电阻制动电流和努力在13s内下降到0A.这时机车乘务员无意中按下了MU发动机的关闭开关.机车乘务员没有意识到关闭开关已经被激活,他试图加大电阻制动的力度但没有结果.然后为了弥补空气制动的动态制动损失他将制动管压力降低了12-17psi.机车乘务员继续增加列车空气制动以应对不断上升的列车速度,直到列车速度达到31mph时才实现了全面应用.然后机车乘务员申请紧急制动并通知调度员列车失控了.从失去动力制动到列车进入紧急状态的时间间隔为1min13s

在接下来的9.5min里列车继续加速,它被撞到了侧线上以大约72mph的速度高速冲进了海登东端的道岔.当列车从西端的道岔冲出海登线时机车和机后第1辆货车间的牵引杆断了,2辆货车最先脱轨.机车顺利进入主干线但75辆货车中有68辆在上午11:52左右脱轨

NTSB审议了机车乘务员在事故中采取的补救措施是否及时和适当:

首先一旦MU柴油机停止开关被激活,机车乘务员否应该尝试重新启动柴油机?调查表明:由于机车乘务员不知道他已经激活了停止开关,他甚至可能不知道是否可以重新启动.此外如果没有人员驻扎在每个机车单元,每个机车单元手动重启每台发动机将需要5-10min.即使机车乘务员立即意识到发生了什么,这一操作也不可能实现.正如事故事件所证明的那样即使是1min13s的延迟也会使列车加速到“不归点”

机车乘务员应该早点让列车进入紧急状态吗?调查表明:当他确认没有动态制动能力时机车乘务员在增加的服务应用中直观地应用了空气制动器.几秒后当他意识到自己别无选择时机车乘务员申请紧急制动并通知调度员列车失控了.NTSB认识到将列车置于紧急状态的固有风险(列车内部力量本身可能导致脱轨)认为机车乘务员应该首先迅速探索其他选择,NTSB的结论是考虑到事故的严重程度和列车的速度,机车乘务员在将列车置于紧急状态之前尝试其他选择的决定是正确合理的

在对事故的调查中NTSB确定了三个主要的安全问题:对安全至关重要的机车驾驶室控制装置的配置,在陡峭坡度的铁路上有足够的列车速度安全裕度以及动态制动系统的重要性.NTSB还审查了汽车重量报告,动力制动规则制定过程以及空气制动固位器的使用

安全关键机车驾驶室控制装置的布置

在调查初期，很明显，机车工程师无意中激活了主机车单元内的MU发动机停止开关。事故发生后，MU发动机停止开关的红色停止按钮仍处于按下状态。此外，发动机突然熄火表明，开关在事故发生前立即被击中。没有发现引擎关闭的其他原因。

MU柴油机停止开关的激活引发了事故,停止开关激活关闭柴油发动机导致电阻制动损失,电阻制动失灵导致了列车失控.由于工程师和列车长都不知道是什么原因导致机车单元关闭,他们没有采取行动重新启动机车单元也没有立即将列车置于紧急状态(事实上机组人员认为只有他们的本务机车关闭了)当机组人员将列车置于紧急状态时它已经处于失控状态

MU柴油机停止开关的位置在工程师控制台的左下面板上使其受到无意激活.事故后调查人员与机车工程师进行的非正式讨论显示:在同一位置装有开关的机车上,这种激活很常见.1989年之后的某个时候,SD60M型机车的制造商EMD意识到MU发动机停止开关的无意激活是一个问题.机电工程部试图与受影响机车的购买者合作以纠正开关的不良位置

虽然EMD试图解决这个问题但对开关位置的安全影响存在一些担忧.UP管理层并不认为改变位置是优先修改.相反UP将其归类为“舒适或方便的修改”因此UP没有加快交换机的保护或重新定位.尽管EMD早在1990年1月就与UP沟通了这个问题但截至1996年UP仅对184台受影响的SD60M型机车中的8辆进行了MU柴油机停止开关的修改,所有受影响的UP机车都没有更换

UP代表和EMD间的通信显示:一些UP代表和EMD明白MU发动机关闭开关的位置会影响安全,因为机组人员可能会无意中激活开关,同时关闭所有机车单元

信件中对这种可能性表示关切.具有安全意识的铁路管理人员应该预见到,在运行的列车上无意关闭所有动力可能危及列车控制

这种危险对于在西玛山这样陡峭的斜坡上行驶的列车来说尤其明显.在那里电阻制动变得至关重要.NTSB得出结论:UP管理层未能认识到MU柴油机停机开关位置是一个安全隐患并未能加快有效的开关保护或重新安置,造成了导致事故的条件.NTSB认为联邦铁路局和AAR应该提醒机车制造商和铁路运营商,机车上重要的控制装置和开关位置不当可能造成危险

尽管NTSB认识到自从凯尔索事故以来为了保护UP车队免受由于安全控制位置不合理而可能产生的其他问题,UP已经采取行动重新安置其机车上的MU开关.但NTSB认为UP应该重新安置和/或保护其机车上的所有安全重要控制和开关以便它们不会被无意中激活或关闭

陡坡铁路的列车速度安全裕度

机车乘务员如此迅速地被事件所超越突显出铁路有必要保持现实的运营安全边际以防意外故障发生.20年前适合铁路运营的安全裕度在今天并不一定足够.随着时间的推移铁路设备技术不断进步,铁路货车的尺寸和重量以及列车的重量和速度也在不断进步.这些变化改变了列车的运行方式特别是在陡坡地区并侵蚀了制动安全边际的有效性

车厢重量

机车乘务员根据列车重量确定安全的列车最大速度和列车处理方法.列车的吨位决定了机车乘务员可能使用的最大速度和制动方法并指示是否必须设置空气制动保持阀.机车乘务员制动的准确性,因为他觉得有必要控制列车

然而未知的额外重量侵蚀了UP对列车从西玛山下来的速度要求中的任何安全边际.此外更大的重量会使列车比在较低的重量下更快地下降并更快地推动它超过无法返回的点.因此NTSB得出结论:尽管未知的975吨列车附加重量不是事故的原因但它加重了事故后果.因此NTSB认为:联邦铁路局应要求铁路公司确保向列车长提供列车上车辆的实际装载重量,如果装载重量未知则应采取措施确保分配最大装载重量

如本报告之前所述,凯尔索列车脱轨后UP建立了一套程序防止计费人员改变机车和列车的编组重量从而防止将不准确的重量传递给机车乘务员.然而这样的程序并不能防止列车超载超过其设计极限

自从凯尔索事故以来UP又发生了一起事故表明不准确的车辆重量报告继续影响着铁路

1997年8月31日,美国太平洋时间下午16:00左右,一列向东行驶的CSULA-30次货车在加利福尼亚州巴斯托与一列BN铁路公司的货车相撞.这列开往犹他州的UP列车编组72辆,运载着被污染的土壤(“肮脏的泥土”)应NTSB,加州公共交通委员会和联邦铁路局的要求在事故后调查期间对UP汽车进行了称重.这些车厢的平均重量比列车重5吨,每节车厢的重量为121吨;这导致列车比其规定的重量重360吨.基于这些调查结果NTSB得出结论:UP没有充分解决准确的铁路货车重量分配问题.因此NTSB认为UP应该重新检查其车厢称重和车厢重量报告系统并采取行动确保列车重量反映列车实际重量

踏面制动极限

研究表明列车车轮和制动蹄不能承受无限水平的摩擦产生的热量.制动过程中产生的过多热量会导致制动闸瓦迅速磨损和变质,金属在车轮踏面上流动使列车失去制动能力.在过去使用空气制动挡气阀(挡气阀)可以让机车乘务员在不超过制动设备限制的情况下控制列车行驶较长的等级.然后空气制动系统的空气容量是限制因素.固定器有助于保存压缩空气容量和潜在的能力以制动列车.然而保持器仍然依赖于相同的踏踏板制动系统这是受热限制的,有或没有固位器过热的胎面制动会导致空气制动系统变得无效

来自凯尔索事故的证据表明:列车的重量和速度水平可能对脚踏式货车的物理限制有影响,机车乘务员试图将列车控制在UP规定的20mph的限速范围内,固定物已经设置好了.列车的空气制动功能正常,机车乘务员正确地使用了制动.但是即使在他以30mph的速度将列车的踏板刹车置于紧急状态后UP 6205次货车的机车乘务员也无法阻止它逃跑.在这种情况下单靠空气制动不足以防止列车出现明显的加速

事故发生后在西玛山进行的UP制动测试表明:单靠空气制动就可以让类似于UP 6205次货车的列车在时速25mph时停车但不会超过这个速度太多.动车组停止开关启动后UP 6205次货车在30s内加速至25mph

因此6205次货车虽然按照UP的要求运行但在西马山下坡上仅靠空气刹车无法充分减速以确保远远超过最高授权速度的安全运行.数据表明:空气制动器无法在这种情况下成功工作,因为摩擦踏制动产生的热量已经达到破坏性能的水平.NTSB的结论是由于列车重量和速度的增加.摩擦踏面产生的热量已成为列车安全运行的限制因素,特别是在陡坡地区

电阻制动

尽管UP在理论上认为电阻制动是一种非必要的机制但在实践中只要电阻制动系统正常工作就可以避免完全依赖空气制动(存在热衰减缺陷)正如凯尔索事故所表明的那样,一旦失去动力制动即使空气制动系统功能齐全,在陡坡上运行的列车也可能在几秒内失控.因此NTSB得出结论:UP在控制陡坡上的重型和快速移动列车时依赖电阻制动而没有承认和保护电阻制动是一个安全关键系统,这是不谨慎的.事故的发生是因为失去了动力制动.这一事实表明一些铁路公司可能已经允许他们的安全边际被侵蚀,他们维持了列车操纵的做法,这些做法已经被今天的列车更重的重量和更快的速度所淘汰.因此NTSB认为,联邦铁路局应该要求铁路公司审查陡度路段的列车处理操作并在必要时做出改变以在电阻制动系统失效时保留一定的停车能力

运行速度和列车停车能力传统上与从制动管中降低的空气压力(所需的空气制动水平)有关.UP要求在18 psi的制动管压力降低未能控制列车速度后停止列车.其他铁路公司也有类似的要求.NTSB认为这种减少制动管的要求并没有为列车人员提供及时的操作指导或足够的安全裕度.当发现危险情况时乘务员可能已经来不及采取有效的纠正措施.在凯尔索事故中尽管机车乘务员试图遵守北方邦对该地区列车最高速度的要求但当他意识到存在问题并开始降低12-17psi时列车仍然在73s内失控

因此NTSB得出结论:在发生电阻制动故障时,UP批准的最大列车速度不足以提供足够的安全裕度帮助缓解

1990年11月30日,联邦铁路局答复说它正在审查有关机车动态刹车的规章问题并具体说明了该机构可以作出的一系列答复.然而联邦铁路局选择不做对该建议的“明确回应”,1991年2月21日安全董事会回应称,该建议仍属“公开”级别

等待回应

因为联邦铁路局缺乏对具体行动的承诺.此后联邦铁路局针对安全建议R-90-24采取了两项行动但均未成功.首先联邦铁路局根据《动力制动法》的修订发布了一项规则制定建议,该规则最终被撤销.然后联邦铁路局将建议行动交给其RSAC进行处理,RSAC也无法开发出一个令人满意的解决方案以提供功能强大的电阻制动

在过去将规则制定的高优先级组件从常规流程中分离出来并独立提出是一种成功的策略,最近在1996年2月1日加州卡洪山口脱轨事故中提出了双向EOT设备建议(事故引用见第21页脚注47)由于安全建议R-90-24在大约7年里没有取得任何进展.NTSB得出结论:联邦铁路局应将动力制动功能组件从动力制动规则制定过程中分离出来并颁布法规要求配备动态制动器的机车在列车发车前电阻制动器必须正常工作.因此NTSB将安全分类为建议R-90-24“封闭-不可接受的行动/取代”认为联邦铁路局应将动态制动要求与动力制动法的规则制定分开并立即得出规则制定的结论,要求铁路配备电阻制动.机车上的所有动态制动系统正常运行

此外由于5.12圣贝纳迪诺事故,NTSB向联邦铁路局和AAR提出建议,要求他们应该:结合[FRA或AAR]研究开发一种正向方法的可行性,向控制机车单元司机室的机车乘务员指示列车上所有单元的电阻制动器状况.联邦铁路局还认为这一问题是《动力制动法》拟议修订的一部分.如上所述该修订尚未成功推进,因此NTSB将安全建议R90-23列为“开放式不可接受行为”由于AAR对电阻制动进行了独立的研究(1991年双堆停车距离测试摘要)因此AAR建议R-90-26在8月10日被归类为“关闭-可接受的动作”

空气制动护圈

空气制动保压阀的设置决定了保留多少(如果有的话)制动缸压力从而决定了可以产生多少制动力.通过设置固定器使机车乘务员在空气制动系统中保留空气容量.根据UP时间表规则如果每个操作制动超过80吨,每个操作电阻制动超过300吨将设置保留.由于其重量和制动能力凯尔索事故列车上需要安装固定器

凯尔索事故列车上的列车长和机车乘务员都没有接受过何时或如何安装固位器的正式培训,尽管这种做法很常见对陡峭地区的制动安全很重要.这2名乘务员都表示他们通过在职培训和经验获得了关于保留人员的所有知识

在这种情况下列车长通过设置大部分固位器来预充制动缸而列车仍在制动.调查人员无法确定这一行动是否对凯尔索事故的发展产生了任何影响,这种预充可能重要也可能不重要.这取决于条件和未来的制动动作,因为任何额外的制动都将增加预充气缸中的压力(如前所述制动缸压力直接影响制动蹄片力,踏面制动器的摩擦迟滞和制动效率)

其中很关键的一点是,无论是列车长还是机车乘务员都没有一个明确的计划,关于什么时候应该安装保持器或者应该如何充风,他们都没有真正认识到不充电或预充电制动气缸的重要性.此外他们都不了解如何正确使用固位器来通过循环制动控制列车速度

由于机车乘务员没有在UP 6205次货车从西玛山下降时缓解空气制动器,固位器无法按设计功能运行,实际上是无用的

似乎不言自明的是,任何重要到铁路需要的程序都应该被铁路人员充分理解并包括在铁路的正式培训计划中.NTSB的结论是:列车乘务人员应了解固定架设置程序的重要性,固定架的正确使用以及所涉及的各种选择并将其纳入铁路培训计划.因此NTSB认为UP应就设置和使用固定架的正确程序对可能需要这样做的列车员进行正式培训.NTSB进一步认为,联邦铁路局应要求铁路公司对可能设置或使用空气制动保持器阀的列车乘务人员实施关于正确设置保持器和使用程序的正式培训

UP的安全问题管理

NTSB注意到,在这次调查中UP管理层在重大安全问题上反复出现拖延,不注意和无效行动的情况.放置不当的动车组关闭开关被重新安置之前的8年的延迟,对电阻制动的运行依赖而不承认动态制动是制动系统的安全组成部分.建立的最大列车速度并不能确保在所有情况下的安全运行,列车重量的反复错误分配以及未能培训负责按照正确程序设置和使用固位器的人员,这些都向NTSB表明:UP可能没有将公司的注意力集中在操作安全上

NTSB了解到联邦政府有一名安全总主管并赞赏联邦政府自凯尔索事故以来对该办公室进行了组织改革,赋予该办公室管理权以避免业务运营和安全之间可能的利益冲突.在这样的公司结构下将安全置于经济上有利的操作做法之下的可能性可能太大了.NTSB将安全官的职位隶属于一名顾问,因此得出结论:UP安全总监应直接向北方邦总裁和首席运营官报告.NTSB认为,UP应审查UP安全总监的职能和职责并进行必要的组织调整以确保该官员:(1)直接向UP总裁和首席运营官报告(2)参与所有可能影响列车,铁路和人员安全的北方邦运营问题(3)有权在整个UP采取有效的安全措施

调查结果

1. 天气,信号和列车控制系统以及轨道状况都不是造成事故的因素

2. 乘务员疲劳不是事故的原因,毒品和酒精也不是原因

3.考虑到事故的严重程度和列车的速度,机车乘务员在将列车置于紧急状态之前尝试其他选择的决定是合理的

4. 联合太平洋铁路公司管理层未能意识到多机组发动机停机开关位置是一个安全隐患也未能迅速有效地保护或重新安置开关,这造成了导致事故的条件

5. 虽然未知的975吨列车附加重量不是事故的原因但它加重了脱轨后的严重程度

6. 准确的货车重量分配问题还没有得到联合太平洋铁路公司的充分解决

7. 由于列车重量和速度的增加,摩擦踏刹车产生的热量已成为列车安全运行的限制因素,尤其是在陡坡上

8. 联合太平洋铁路公司在运营中依赖电阻制动来控制陡坡上的重型和快速移动的列车而不承认和保护动态制动是一个安全关键系统,这是非常不谨慎的行为

9. 联合太平洋铁路公司已经批准在电阻制动失效时,安全裕度不足的列车最大速度

10. 一些基于速度的保障措施可能使机车乘务员对凯尔索事故列车有了更好的控制

11. 铁路在运行列车的情况下失去动力制动将导致列车失控

12. 联邦铁路管理局应该将动力制动功能组件从动力制动器中分离出来

法规要求装有动态制动器的机车,在列车发车前电阻制动器必须正常工作

13. 凯尔索事故中的机车乘务员没有实际的方法来了解他的机车单元在事故发生前或使用时是否或有多少在电阻制动中正常工作

14. 在每个控制机车的司机室中安装一个装置,实时显示机车各单元的动态制动情况,可以在任何给定时刻为机车乘务员提供列车电阻制动能力的有价值的信息

15. 固定器安装程序的重要性,固定器的正确使用以及所涉及的各种选择为列车乘务人员所理解并纳入铁路培训计划

16. 联合太平洋铁路公司安全总监应直接向联合太平洋铁路公司总裁和首席运营官报告

可能的原因

NTSB认定:本次事故可能的原因是(1)联合太平洋铁路公司管理层在SD60M型机车的多单元柴油机关闭开关被多次确认为无意激活后,长期不注意和缺乏行动来有效保护或重新定位该开关;(2)联合太平洋铁路公司管理层未能充分解决关键的安全问题如电阻制动系统运行的可靠性和保护以及在电阻制动故障情况下授权的最大列车速度

造成本次事故严重程度加重的原因之一是联合太平洋铁路公司管理层未能确保准确的车辆重量评估和对操作人员进行固定器设置程序和效果的培训

整改措施

根据调查结果,NTSB提出以下安全建议:

致美国联邦铁路管理局:

提醒机车制造商和铁路运营商,机车中安全重要的控制装置和开关位置不当可能造成危险

要求铁路公司确保向列车员提供列车上车辆的实际装载重量,如果装载重量未知则实施一种方法以确保分配最大装载重量

要求铁路公司审查陡坡列车的处理方法,如果有必要做出改变以在动态制动系统失效时保留一定的停车能力

进行研究,调查和分析以确定所有重量的列车安全运行的最大授权列车速度使用列车乘务人员可以轻松测量的基于速度的安全裕度

将电阻制动要求与动力制动法的规则制定分开并立即制定有关规则,要求铁路在列车发车前验证所有装有动力制动机车的动力刹车系统是否正常运行

要求铁路公司确保所有采用动态制动的机车在司机室里装有一个装置控制机车单元指示,向操作的机车乘务员汇报每个拖尾装置电阻制动的实时情况

要求铁路对可能设置或使用空气制动固定器阀的列车乘员实施关于正确设置固定器和使用程序的正式培训

致美国铁路协会:

提醒机车制造商和铁路运营商机车上安全控制装置和开关位置不当所造成的危险;进行研究,调查和分析以确定最大限度

使用乘务员可以轻松测量的以速度为基础的安全裕度对所有重量的列车进行操作

致联合太平洋铁路公司:

重新安置和/或保护机车上重要的安全控制装置和开关无意中激活或失效

重新检查你们的车厢称重系统和车厢重量报告系统并采取措施确保车厢重量反映列车的实际重量

重新检查所有重量的列车安全运行的最高授权列车速度,以建立新的以速度为基础的安全余量以便于列车长使用.制定程序以确保在配备动态制动的列车发车前机车上的所有动态制动系统都能正常运行

为所有牵引或控制机车单元配备实时显示器,能够向机车乘务员指示各牵引机车单元的电阻制动状况,对可能需要安装和使用固定器的列车员进行正式培训

审查联合太平洋铁路安全总监的职能和职责并进行必要的组织改革以确保该官员:(1)直接向联合太平洋铁路总裁和首席运营官报告;(2)参与所有可能影响列车,铁路和人员安全的联合太平洋铁路运营问题;(3)有权在整个联合太平洋铁路采取有效的安全措施

事故调查人员

通过时间:1998年2月6日