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事实信息

事故简介

大约凌晨1:37,2002年1月18日加拿大太平洋铁路公司(CPR)的292-16次货车(编组112辆)东行,时速约41mph.在北达科他州迈诺特城西发生脱轨5辆油罐车载着无水氨发生灾难性爆裂.蒸汽覆盖了脱轨现场和周围地区,列车长和机车乘务员在抱怨呼吸困难后被送往医院观察.大约11600人居住在受蒸汽羽流影响的地区,离脱轨地点最近的60-65名居民获救.事故造成1人死亡,11人重伤,322人受轻伤其中包括2名列车乘务人员.直接经济损失1000万美元,其中800多万美元用于环境修复

事故概况

2002年1月14日至15日,加拿大肥料有限公司在加拿大阿尔伯塔省梅迪辛哈特的15辆罐车中分别装载了29000-29800加仑的无水氨.2002年1月16日,292-16次货车从南埃德蒙顿站发车开往美国明尼苏达州的圣保罗站.在梅迪辛哈特,这15辆满载的货车被编入了列车车组

2002年1月17日(星期四)晚上21:15,一名机车乘务员和列车长在北达科他州的波特尔准备执乘292-16次货车前往北达科他州的哈维.列车由2台机车牵引,编组112辆,86载货,26空,总重12342吨,计长197.8.该列车包括39辆装有美国交通部规定的危险物质的罐车,其中包括15辆装有无水氨的罐车,10辆装有液化石油气的罐车,11辆装有苯乙烯的罐车以及3辆装有交通部规定的危险物质残留物的空罐车

大约4个半小时后机车乘务员准备减速,通过将动力控制改为电阻制动,机车乘务员说当时他们注意到列车正穿过一个崎岖不平的地方时,列车长告诉机车乘务员“让他在可控范围内停车”这名机车乘务员说他伸手去抓把手制动,当他开始操作控制装置时,紧急制动启动了

紧急停车后机车立即发现:从机后第4位开始发生了严重的脱轨.列车长告诉调查人员:“……我从我们的车上看到了爆炸和弧线以及爆炸产生的缕缕烟雾.我知道有爆炸因为我感觉到了脑震荡,我听到了爆炸声”此外脱轨设备还损坏了电路,导致附近地区2820户居民和企业的电力中断.随后确定有31辆货车脱轨,包括全部15节无水氨油罐车.其余的危险物质车厢位于列车较后面的位置没有发生脱轨事故

列车长说列车脱轨后,他按照操作规程的要求在无线电上反复呼叫“紧急情况”。列车长还用无线电向明尼苏达州明尼阿波利斯市的CPR调度员报告:在等待调度员回复的过程中他在凌晨1:37左右用个人手机在迈诺特拨打了911报告了列车的位置以及列车脱轨,爆炸和危化品泄漏的事实.这位机车乘务员用他的私人手机打电话给北达科他州哈维市的CPR站场办公室向铁路部门报告了同样的信息.当明尼阿波利斯的调度员联系机组人员时他们告诉他列车脱轨了,他们可以看到“蒸汽或其他东西”

机车乘务员和列车长决定使用机车疏散该地区.乘务员向调度员申请并得到了调度员的许可才将机车卸下驶离列车.根据调度员的列车运行记录凌晨1:43一名工作人员告诉调度员在MP 471脱轨处发出的气味闻起来像无水氨”然后列车长走到后面机车把它卸下来.他说当时他在白色氨云的中心,然后列车长回到本务机车旁,告诉机车乘务员继续往东开到迈诺特.机车乘务员乘坐机车离开事故地区

有害物质泄漏

在脱轨过程中5辆无水氨罐车:GATX 47814(19)GATX 47837 (20)GATX 47982(22)GATX 48081 (23)和PLMX 4504(24)遭受了灾难性爆裂,导致了罐体的分离和内容物的完全和瞬间损失.当罐体爆裂时断裂部分被推到离轨道1200ft的地方.大约14.67万加仑的无水氨从5辆车中泄漏出来,一团水解氨几乎立即形成.据估计烟柱上升了300ft并在事故地点下风方向逐渐扩大了5mile,覆盖了约11600人.在接下来的5天里另外74000加仑的无水氨从另外6辆无水氨罐车中泄漏出来,分别是PLMX 4644(18)GATX 49248(21)GATX 58659 (25)GATX 49285 (26)GATX 48004 (28)和GATX 48103 (31)

应急响应

沃德县911调度员在凌晨1:37接到列车长的电话后立即呼叫了迈诺特乡消防部门.消防局局长从他的家(大约2mile远)直接赶到现场;副局长直接回应了迈诺特乡消防局的消防大厅.6个消防部门从消防大厅赶到现场(大约6mile外)凌晨1:44迈诺特乡消防部门请求迈诺特市和伯灵顿消防部门提供互助.凌晨1:47迈诺特乡消防局(Minot Rural Fire Department)和美国空军迈诺特基地(Minot Air Force Base)消防部队的负责人抵达了位于第四大道西北方向交汇处的西83大道(距离列车脱轨地点约向东0.5mile)他立即承担了事故指挥并进行了初步现场和事故评估.大约在凌晨1:50分局长在西83街19大道西侧的十字路口附近建立了一个事故现场临时指挥部

与此同时292-16次货车的机车乘务员正驾驶机车向东行驶远离脱轨地点.凌晨1:47分在第16街(大约在第2大道西南方向)工作人员遇到了在道口等待的迈诺特乡消防部门营长.大队长当时正在接听一个不同的电话但当列车长步行而来并告诉他事故的消息时,他通知了迈诺特乡消防部门并前往脱轨地点

列车长和机车乘务员留在路口阻止私人车辆进入该地区.随后执法人员解救了他们,他们被汽车送往迈诺特乡第一消防站.在站内工作人员提供了所有的文件:包括关于危险品信息,他们还描述了脱轨现场的氨雾,两名乘务员随后被送往迈诺特三一医院接受观察和治疗

根据采访和911记录,事故发生后离脱轨地点最近的街区蒂拉希塔·巴列霍的两名居民立即走出家门失去了方向感,有一段时间无法回家.当其中一名居民回到家时他和他的妻子开车离开了社区.另一对试图乘坐皮卡车逃离家园的夫妇撞向了街对角线上的一所房子,房子里的人能够帮助女乘客进屋但男司机倒在他们的院子里,他们却无法移动他.大约在凌晨2:06房子里的一名住户拨打了沃德县911报警称这名男子躺在房子外面的地上.911接线员告诉这名居民紧急救援人员但与此同时居民必须采取预防措施

凌晨2:09第21大道西北附近的西83大道设置了一个初始集结区.由于蒸汽羽流响应部队被指示绕着迈诺特乡前往事故的北侧

凌晨2:13迈诺特乡消防局要求伯灵顿消防局来到脱轨地点,沿2号公路和52号公路的83号支路以西(脱轨地点的西南方向)凌晨2:23国家广播电台呼叫德斯拉克斯和贝特霍尔德消防部门请求相互援助

凌晨2:37紧急行动中心在迈诺特乡第一消防站开放.当时以迈诺特乡消防局214号消防车为机动指挥单元,由消防副局长担任事故现场指挥员,由局长在应急指挥中心维持指挥

凌晨2:39,2名驾驶迈诺乡消防局212号水罐车的消防员在风向转变时穿过了蒸汽云.1min后消防队员报告说他们的眼睛在晃动

凌晨2:40迈诺特乡消防局的214和216号消防车在第21大道西北方向待命,迈诺特乡消防局的218分队报告说,在当地道路上遇到的所有平民都在规定地点集合

凌晨2:42分蒸汽云完全覆盖了公路(路线)2/5/83旁道.2:43分机动指挥所被重新布置在离脱轨地点更南边的一座山上.

凌晨2:45分开始人员疏散

凌晨2:52一辆城市巴士把人们带出灾区

由于氨蒸汽云的存在以及它对脱轨附近的蒂拉希塔·巴列霍社区和迈诺特市的居民构成的危险,应急人员决定不疏散居民.这种被称为“就地避难”的反应与疏散不同,因为就地避难的人会采取预防措施

凌晨3:40爱迪生小学被开放为迈诺特居民的紧急避难所和伤情分类区

凌晨4:29迈诺特乡消防部门将救援行动的集结区转移到了氨含量下降的集结点

凌晨4:39打电话报警的居民第二次打电话说,那名男子还在外面,他的妻子在外面的云中身体状况不佳.该居民解释说当时房子周围没有云.

凌晨4:47迈诺特乡消防局219分队进入蒂拉希塔·巴列霍社区营救居民.第一个进入该地区的消防队员发现了这名男子但在试图找到他的过程中消防员没有首先穿上自给式呼吸器(SCBA)就离开了他们的队伍,他们无法恢复受伤的男子不得不离开现场在集结区重新集结

凌晨5:07这所房子的居民和受伤男子的妻子去了Behm的卡车站,急救人员回来接走了受伤男子.5:15迈诺特乡消防局的副局长戴着SCBA发现这个人躺在车道上.10min后伯灵顿消防部门将这名男子送往Behm的卡车站.在那里社区救护车的急救人员对他进行了评估发现他没有反应.大约在凌晨5:30消防员进入社区挨家挨户地将居民从家中疏散,让他们乘坐公交车撤离.这些居民随后被送往Behm卡车站附近的伤情分类区.这时他们中的一些人已经能够开着自己的车离开该地区.

早上6:41氨气继续弥漫,消防队员继续救援.上午8:21在对所有房屋进行二次检查以确保没有人掉队后,社区的救援行动完成.据估计有60-65名蒂拉希塔瓦列霍的居民获救

2002年1月18日下午,爱迪生小学的避难所和分类区被关闭迈诺特乡消防部门的战地指挥所也被关闭.2002年1月20日上午10:00迈诺特乡消防局长将应急指挥中心转移到大礼堂.消防部门一直在现场直到2002年1月22日凌晨2:00.协助进行环境清理工作.紧急行动中心仍在有限开放至2002年3月19日,直到2002年3月的第二周.蒂拉希塔·巴列霍的一些居民才得以返回家园

三一医院

在急诊室于凌晨1:50接到脱轨通知35min后三一医院于凌晨2:25启动了灾难计划“绿色代码”.大约200名医务人员响应绿色指令来到医院增加的人员补充了该医院已有的41名工作人员,工作人员关闭了空气处理设备在急诊室设置了便携式空气处理设备并建立了一个远离蒸汽云的备用急诊室入口;从而确保医院免受危险蒸汽的影响.急诊室的工作人员告诉安全委员会的调查人员,他们查阅了一份材料安全数据表以找出如何有效地治疗接触氨的人.此外三一医院还派了一名代表前往紧急行动中心.凌晨4:15氨气云已经飘到医院周围包围了医院.在整个紧急情况下三一医院治疗了大约300人

沃德县911接警中心

在事故发生的当天,沃德县911调度员接听了2800多个与该事故有关的电话.其中4条911专线接到了491个电话,7条行政专线接到了2362个电话.当接到第一个911电话时沃德县的911接线员告诉打电话的人呆在家里关上窗户

在整个应急响应过程中接线员不断告诉打电话的人保持冷静待在家里.911调度员立即知道了涉及的化学物质,他们把信息传递给了打电话的人.911接线员告诉打电话的人:待在家里,关掉火炉和空气处理系统进入浴室.用大量的水打开淋浴器用湿布捂住口鼻呼吸

公共通知

事故发生后迈诺特警局向公众发出了紧急通知包括有线电视中断,无线电广播和户外警报.然而许多居民没有听到紧急广播,因为他们的家由于脱轨失去了电力.此外离脱轨地点最近的居民区的居民没有听到室外警报,因为警报设置在迈诺特乡范围内

伤亡情况

列车乘务员

292-16次货车的列车长和机车乘务员受了轻伤.事故发生后两人都被送往三一医院.这名列车长在事故发生大约3h后入院,接受了胸闷,呼吸急促,眼睛刺激和焦虑的治疗.他于2002年1月19日出院,这名机车乘务员因呼吸困难接受了治疗并于当天出院

紧急救援人员

在122名消防员中有7人受轻伤.6名迈诺特乡消防部门的消防员和1名伯灵顿消防部门的副局长受伤的原因是头痛,喉咙痛,眼睛刺激和/或胸痛.另有11名迈诺特警局警官在事故现场周围封锁和指挥交通时受轻伤.他们的损伤是眼睛刺激,胸部不适,呼吸窘迫和/或头痛

居民

皮卡车在试图逃离该地区时撞进了蒂尔拉西塔瓦列霍社区的一所房子,司机是一名38岁的男性在事故中死亡.沃德县法医确定死因是长期暴露在无水氨中.社区的3名居民在事故中严重受伤被送往三一医院.受伤部位包括脸部和脚的化学烧伤,呼吸衰竭以及眼睛和鼻子红斑

由于氨云在迈诺特部分地区的移动,其他8名居民受了重伤.这些伤害包括呼吸短促,呼吸困难和/或眼睛灼烧.经确定是由于先前存在的健康问题;如哮喘和心脏问题而复杂化

另有301人在事故中受轻伤.其中11人在三一医院住院不到48h其余290人在三一医院,迈诺特爱迪生小学分诊中心,迈诺特空军基地卫生诊所,肯玛社区医院和/或圣阿列克修斯医疗中心接受治疗并出院

损坏情况

铁路车辆

前30辆脱轨的货车在事故中报废.第31辆车的前台车脱轨,脱轨设备的更换价值为196.6万美元.损坏或销毁的提单所造成的经济损失估计为34万美元,估计损失总额为2486000美元

线路

由于脱轨大约475ft的线路被毁,损失约为18万美元.为了恢复操作安装了13个轨道面板

其他伤害

由于列车脱轨蒂拉希塔·巴列霍社区的两座房屋受损.GATX 47982号罐车的一部分被推到脱轨处以东约1/4mile处撞进了一个2人正在睡觉的房间.第二所被损坏的房子是两名居民试图离开该地区时被皮卡车撞到的房子

人员信息

在这次执乘前机车乘务员和列车长已经休息了13h46min.两人都符合《联邦服务时间法》(Federal Hours of Service Act)的规定.事故发生后2名乘务员都在三一医院接受了联邦铁路局(FRA)的强制药物和酒精测试.两名员工的所有测试物质的测试结果均为阴性

机车乘务员

这位机车乘务员于1993年入路.那年晚些时候他调到营业部做了一名扳道工.1996年他被提升为机车乘务员并一直担任该职位直到事故发生.他曾在1993-1996年,1998年和2000年参加并通过了规则考试.他自1996年起获得铁路机车车辆驾驶证后,最近一次是在2001年3月2日完成了机车乘务员再认证课程

列车长

这名列车长1996年入路.直到事故发生前一直在列车服务部门工作,他在1996,1998年和2000年通过了规则考试

轨道检查员

轨道检查员的正常职责是检查轨道和修复轨道缺陷.在一次采访中他说:“……我出去寻找任何不安全的东西,就铁路轨道而言,任何铁路情况轨道情况,任何会阻止列车安全越过轨道的情况”他被CPR指定为符合49 CFR 213.7的合格人员.他从1952年开始在洙线铁路工作,1967年开始担任铁道巡视员

气象信息

2002年1月18日在ND的迈诺特,最高温度为20°F最低温度为-8°F,脱轨时大约为-6°F

当天下午13:39的最高风速为26mph;据报道清晨的风速为6-7mph,天气多云

下午15:18-16:54间有小雪,雾或霾,将能见度降低到7mile以下,从凌晨2:54-12:54.据报道当天只有少量降水(小于0.01in)日出时间为上午8:28日落时间为17:23

操作信息

在CPR传送门分区(通往哈维的传送门)上的列车运行由明尼苏达州明尼阿波利斯的传送门列车调度员签发的轨道许可证授权和管理.事故处理人员持有许可证,授权他们以轨道速度前进(在这种情况下限速40mph)因为在单线上不会遇到其他列车.传送门分区在铁路上没有路边信号或电路来检查列车的占用情况或轨道的完整性.乘务员的标准操作程序载于《通用守则》

线路描述

这起脱轨事故发生在位于北达科他州迈诺特西部,沃德县范围内的MP 471.65号单主轨道上的圣保罗服务区门户分区.主要轨道由CPR拥有,检查,维护和操作.门户分区152.5mile的主要轨道的大部分被列为4类轨道,限速49mph包括脱轨地点在内的部分路段被维持为联邦铁路局3级轨道,最高时速为40mph,为单线非电气化线路.门户分区每天的列车密度在每个方向3-5趟列车间,或每天6-10趟列车.这占2001年的年总吨位约为2500万吨,总吨位已从10年前的估计1500万吨增加.脱轨的轨道截面是平直的.脱轨点的主轨道结构建立在大约6ft的道床上,从沟渠线到路基顶部测量,轨道部分由玄武岩道砟支撑

线路接头

主轨道由100磅连续焊接钢轨铺设.曲线铺设115磅连续焊接轨,铁路于1973年铺设于铁路传送门分区的铁路,记录没有确定铁路之前的位置.尽管整个分区的铁轨都是CWR但它有很多接头,称为接头的每一端都与CWR连接在一起,用两个36in的连接杆连接在轨道的内外并通过两个杆用螺栓固定将轨道夹在两根杆之间.CWR的这种维修在铁路行业很常见.后来铁路公司通常会拆除连接杆并焊接连接

在1998年进行的铁路复修工程改善计划中除其他工作外,还包括从门洞分区约1,300个接头拆除约2,600根接头以及焊接铁路接头.自1998年以来已经使用额外的塞子来替换有缺陷的轨道,2000年5月在2002年发生的MP 471.65脱轨事故中.超声波轨道检测发现现有CWR的一段内部缺陷后一个36ft长的接头与36in的连接杆被插入了北轨.

2002年7月15日和16日在华盛顿特区的一次公开听证会上,CPR负责人说他遵循了标准做法:“2000年5月当他在事故现场插入插头并形成两个接头时,铁路接头可以被支撑或悬挂.在这种情况下,工头将接头悬挂在道床上.这是常见的工业实践悬挂轨端,如果接缝预期在未来进行焊接,因为这样的放置提供了360°的焊接通道.每个连接杆预钻6个螺栓孔,然后在钢轨网上钻出匹配的孔以便将钢条连接起来.如果预计稍后要焊接接头,铁路通常只会钻最外面的4个孔(距离铁路末端最远的两个孔)MP 471.65插头的接头只有4个螺栓.用CPR的术语来说,这个关节是临时的而不是永久性的,需要钻6个孔用6个螺栓组装.2000年5月在脱轨现场插入的塞子的铸造接头被悬挂在一个压载槽上,根据接头两边的连接板的边缘之间的测量该压载槽比附近区域宽约25in.联邦铁路局规定钢轨的交接点距离最近的无缺陷枕木的中心线不得超过24in.这个轨道接头距离东连接中心约13in距离西连接中心约19in

铁路运动

钢轨在热的时候会膨胀,在冷的时候会收缩.当连接轨道铺设在39ft的部分,接头一般设计为允许扩展.然而在CWR中,由于其没有连接的长轨道运行,温度变化的影响在热中膨胀在冷中收缩可以积累到很远的距离.当这些力达到轨道结构中的一个薄弱点时可能会发生不规则.NTSB已经调查过因热膨胀导致钢轨弯曲或在低温下因钢轨收缩而拉断的事故

为防止钢轨纵向移动,铁路沿线采用了钢轨锚.为了限制在任何方向上的移动,习惯做法是使用一种箱锚模式.其中锚被放置在木制横梁两侧的轨道基础上,本质上是用轨道锚将木领带装箱.盒子图案可以应用到每条领带或每一个其他领带在每个方向上从关节指定的距离,在迈诺特事故现场,锚被用于其他所有系绳

联邦铁路局铁路轨道专家将箱锚的做法描述为

如下:

在螺栓连接处附近的每根拉杆箱锚定可以减少钢轨两端在低温期间分离和剪切接头螺栓的趋势.正常的行业标准要求两条铁轨在每个方向上用螺栓连接固定200ft.这种全箱锚定模式发生在轴向力可能有问题的其他位置,如特殊工作(即匝出和开关)急曲线等在其他地方,每个其他横木都是框锚固定的

确定钢轨是否移动的一种方法是检查钢轨与拉杆板间的接触点.轨道的底面在这一点上是闪亮的,如果轨道已纵向移动,光泽区域比拉钩板的宽度更宽.测量了桥塞东接头处断裂的钢轨上的光亮区域以及与钢轨接触的扎板,钢轨上发光的地方有8in宽,领带板有7 3/4in宽

超声波钢轨及接头检测

最近一次使用超声波仪器于2001年5月31日及8月29日,以及2002年1月10日在门户分区的主要轨道进行内部铁路检查.进行测试的斯佩里公司(Sperry Corporation)在脱轨区域没有发现有缺陷的钢轨.测试能够发现钢轨上的缺陷(超过一定尺寸)但不能发现连接杆

安全委员会调查了1994年2月27日发生的一起脱轨事故,地点在MP 477.1附近,距迈诺特事故以西不到6mile的同一CPR区域.安全委员会认为事故的原因可能是“在列车运行的动力作用下,一根或几根连接杆断裂以及铁路未能正确维护轨道结构”记录表明事故发生后,CPR使用手持设备对关节棒进行了超声检查.这个装置可以扫描内部缺陷和肉眼无法察觉的裂纹.作为1998年改进计划的一部分,随着接头杆的拆除和轨道接头焊接,手持超声波设备的检查次数减少直到最终完全停止.从1998年的资本改善计划到事故发生时该地区增加了大约47个塞子,即94个接头

轨道几何测量

在2001年期间CPR操作其轨道几何车厢5在门户细分主轨三次.最近的一次是在2001年8月29日,使用的是64号CPR测试车.脱轨区域内未发现几何缺陷

事故后检查

检查了机车和货车所有车厢的维护,检查和维修记录没有发现异常.此外事故发生后机车和货车上的所有车厢都进行了机械检查和评估.这些视察的结果详载于下

事故机车

对CPR SD90MAC 9106和AC4400CW 8631号机车进行了检查和测试.在总风缸泄漏试验中,风压没有损失,每个制动缸的空气制动活塞行程在限制范围内.2台机车的所有定期检查都在规定的范围内.头灯,标志灯,喇叭,铃铛,无线电都按设计的功能运行

2台机车的轮对都检查过了.在本务机车上从前面向左的第三个轮子在胎面中心附近有大约1/2in宽,1/4in高的磨损.有金属流出磨损区域,列车通过事故现场时左侧的车轮在北轨上

事故车辆

火车上的所有车厢都接受了检查.在机车后面的前3辆中,检查显示北轨上的所有12个车轮都出现了垂直磨损.在南轨上的车轮没有相应的磨损.离机车最远的车厢上的磨损痕迹更明显.此外标记的位置也不同,有的车轮的胎面内侧,有的车轮的踏面外侧

在未脱轨的车辆中,有4个机械缺陷被发现:GATX 61011右前轮的一个2in合成闸瓦缺失了50%;CSXT 502692在A端左侧缺少一个螺栓;AOUX 50006是缺失50%的2in组成的制动蹄片在第二轮的左边;EOGX 4137的制动杆磨损到原来厚度的一半以下.对未脱轨车辆进行的空气制动测试结果显示,总泄漏量为每分钟1psi/min

所有脱轨车辆的车轮也都接受了检查,在任何车轮上都没有观察到平坦的点或堆积的.观察到3个断轮和1个松轮,所有破碎的车轮都显示出新的断裂面,没有任何击伤的痕迹松动轮的轮座没有表现出任何旋转冲刷

线路

脱轨事故发生后现场进行了目测检查.调查人员在MP 471.95号桥上没有发现任何车轮或拖动设备接触的痕迹.脱轨后联邦铁路局对轨道进行的第一次步行检查发现:紧挨着脱轨区域的未受干扰的轨道区段没有例外.2002年1月28日在轨道修复完成,交通恢复后联邦铁路局检查了从迈诺特到波特尔的主要轨道.在这些检查中发现了7根断裂的连接杆,这是CPR维修工人在事故发生后立即进行检查时没有发现的.当这些钢筋被进行非科学的“跌落试验”时人们发现:钢筋从大约5ft的高度从铁路头部落下时,即使只有可见的1/8in的裂缝也会断裂.这些钢筋的断裂面在大小和形状上与脱轨区发现的接头钢筋断裂相似.2002年1月25日至2月8日,3名联邦铁路局轨道检查员检查了从明尼苏达州波特尔到北达科他州和明尼苏达州边界的铁路干线.正是在这些检查中联邦铁路局发布了违反CPR的报告和“特别维修通知”报告

2002年1月24日,一辆轨道检测车测试了北达科塔州从波特尔到哈维的线路试验过程中未发现紧急缺陷或轨道几何异常.轨道几何形状包括标尺,“横向”和对齐.所有测量都在联邦铁路局3级和4级轨道的允许阈值范围内

钢轨和接头

事故现场的钢轨和连接棒碎片被回收组装并在部分运往安全委员会材料实验室之前进行了初步检查.南轨的碎片含有裂缝,表明过度应力分离.没有证据表明存在预先存在的裂缝,距离北线36ft的塞子东端被发现裂成了几块.东端的节理杆在跨中垂直断裂.关节杆骨折面有变色迹象,塞子西端的连接杆完好无损

实验室化验和检查

来自北轨和CWR的与接头有关的插头和接头棒,已运至安全委员会的材料实验室检查

夹板裂缝

这条疲劳裂纹的长度约为1.9in这条疲劳裂纹在外部可见(没有被轨道阻碍)长度超过2in(沿外表面轮廓测量时)两个疲劳区间的区域呈现出过应力分离的特征.现场侧节点杆有一个疲劳裂纹,该裂纹从杆的顶部发出在标记为“03”的区域.这条疲劳裂纹向腹板部分延伸了约0.9in直至虚线所示的区域.这条疲劳裂纹从外部可见(没有被栏杆挡住)长度超过0.8in

夹板剩余部分表现出过应力分离的特征.目视检查未发现东侧接缝处有其他裂缝

钢轨接头

钢轨的7个末端(第3-6段)在切割或断端相邻处包含钢轨头变形,最严重的是在钢轨接头.第1件和第2件上没有这种变形.轨件4东端(塞子东端)的头部变形与尾轨端变形一致深度(向下变形的距离)在这个位置是0.22in.第5号轨西端(即位于东接点另一端的无缝铁路)的头部变形情况与接收轨端变形情况一致第5件的接收轨端部变形深度为0.19in尾轨和接收轨在东部接头对接端变形量均为0.75in

螺栓状态

东西连接处的8个螺栓被拆除,螺栓从外侧和内侧交替插入连接杆中.每个螺栓柄含有双曲变形.每个螺栓的变形方向远离钢轨接头的对接端,这种弯曲变形与钢轨的拉伸载荷5是一致的.在没有变形证据的区域,每个螺栓柄部分的直径在0.98-1.01in间测量,与1in公称直径螺栓一致

每个螺栓的柄部也包含与轨道的腹板部分接触相对应的微动损伤.在螺栓最靠近接头的一侧微动损伤最严重,螺栓相对一侧的微动损伤较小.此外所有螺栓的颈部部分和螺栓柄部分,接触接头杆的孔显示微动损伤周围的所有螺栓

CPR维护实践与培训

标准实践

在2002年7月的公开听证会上委员会讨论了该委员会的轨道维修规范和实际标准做法.钢轨领班说当他更换CWR区域的铁轨时,他用来指导正确工作的维护标准是“旧的Soo标准,它是这样做的”.他还表示有点同时使用最高法院和添加一点——因为这是我们习惯使用的方式”

培训

根据轨道维护主管的说法SPC培训是在2000年6月进行的.这被称为“推广”培训以引进2000年4月1日生效.在此之前铁路局于1998年提供了有关轨道维护程序的培训.在意外发生后“约一个月”以及在2002年7月举行公开聆讯前亦进行了有关小组委员会的培训

在公开听证会上,负责2002年5月更换钢轨的工头被要求描述为首次亮相而进行的培训.他说他认为这发生在1999年.关于培训的内容他说:“我记不太清了...”他讲不出所涉及的任何问题.他还被问及事故发生后的培训情况.具体来说他被问及所涵盖的主题;他说:“我们谈论了不同的话题,我记不得它们都是什么了”

安全委员会的培训记录显示在1997年至2002年期间,领班和轨道维护主管平均每年参加五次培训课程,其中大部分是1天或更短的时间包括首次亮相培训

无水氨

无水氨(NH3)作为液化压缩气体在加压轨道罐车中运输.如果它被释放出来,它会迅速蒸发并膨胀回气态,沸点是-28℉

根据DOT法规(49 CFR Parts 171-180)无水氨在国内运输中被归类和监管为不燃气体,但被指定为“吸入危害”在事故发生时,根据加拿大的法规它被列为“腐蚀性气体”根据国际标准和国际运输,无水氨被列为“吸入性有毒气体”

根据美国卫生与公众服务部有毒物质和疾病登记处发布的《急性化学接触无水氨医疗管理指南》无水氨对健康有以下影响:

氨对眼睛和呼吸道有很强的刺激性,可能发生咽喉和支气管肿胀和狭窄,咳嗽和肺部积液

氨会导致眼睛,鼻子和喉咙迅速出现烧灼感并伴有流泪,流鼻涕和咳嗽.上气道肿胀和肺水肿可导致气道阻塞

长时间(超过几分钟)的皮肤接触可引起疼痛和腐蚀性损伤

根据美国疾病控制与预防中心下属的国家职业安全与健康研究所(NIOSH)的数据,对人类而言无水氨的低致死浓度(LCLo)5为千万分之五(ppm)持续时间为5min

NIOSH还规定无水氨的IDLH(对生命或健康立即有危险)为百万分之300.人类可以在3-5ppm的浓度下闻到无水氨的气味

装载和运输

每辆罐车都由加拿大肥料有限公司装载了29,000至29800加仑的无水氨并被交付给位于衣阿华州斯宾塞的加拿大肥料有限公司在40°F下装载与存放无水氨

预估罐壳温度

在此次脱轨事故中15个氨罐中有5个是由三一公司生产的,该公司对其热量损失/增加进行了计算以估计无水氨的温度和在事故中灾难性破裂的罐壳。该计算估计了两层绝缘层(陶瓷纤维和0.75磅玻璃纤维)的DOT规范105J300W罐车(105)和一层陶瓷纤维绝缘层的DOT规范112J340W罐车(112)的热损失或热增益.这些物理参数与发生脱轨事故的罐车相似.该计算假设2002年1月15日,油罐车暴露在平均-8°F的环境温度下并在40°F的环境下装载产品.还假定由于储罐是隔热的,以尽量减少通过储罐壁的热量损失和获得储罐外壳的温度将几乎等于液化氨的温度

对于5辆罐车在事故发生时,无水氨和罐车炮弹的计算温度被确定为105级罐体36°F和112级罐体30°F

此外现场测量的完整无水氨罐车内部压力约为55psig.根据无水氨的蒸汽压温度数据.55 psig的压力对应罐车内无水氨的温度为37°F

脱轨罐车的货物损失

近22.1万加仑的无水氨从脱轨的11节油罐车中泄漏.5辆罐车(19,20,22,23和,4)在脱轨过程中每辆都发生了完全断裂和外壳分离,瞬间损失了大约14.67万加仑的液体.此外在5天的时间里另外6辆脱轨的无水氨罐车PLMX 4644(18号车)GATX 49248(21号车)和GATX 58659(25号车)泄漏了大约74000加仑的无水氨,GATX 49285 (26号车)GATX 48004 (28号车)和GATX 48103 (31号车)其余4辆脱轨的无水氨油罐车内的东西都没有脱轨,没有其他罐车泄漏的报告

罐车损坏

从8号到17号脱轨的货车形成一道墙阻塞并最终阻止了15辆载无水氨罐车的前进.无水氨罐车的损坏程度从严重到轻,一般来说随着与列车前部距离的增加,损坏程度越小

在脱轨过程中前7辆脱轨的无水氨罐车横向旋转并车钩分离,与轨道垂直放置.其中5辆外壳受到了侧壁的撞击,外壳从结构上破坏了.第5辆罐车车GATX 47837(第20号车)发生了一处断裂,部分延伸到外壳和头部导致罐车头部与车架分离.冶金学检查表明头部包含一个韧性断裂,扩展从脆性断裂在壳部分.此外在这7辆严重损坏的罐车中有2辆罐车PLMX 4644(第18号车)和GATX 49248(第21号)被脱轨碎片局部击穿;然而这些刺穿的地方都在撞击的直接区域,这些裂缝并没有深入到罐体内部.因此这些外壳在脱轨后部分保留了它们的内容物.然而他们在大气压力下排放了好几天的氨,最终失去了所有的内容物

接下来的4辆装载无水氨的罐车;即25至28号罐车受到了严重的损坏,主要是罐车顶部圆顶罩上的配件,阀门和连接.结果这组罐车中的3辆在清理过程中泄漏了5天.对这些油罐车的起落架部件的目视检查表明,这些部件受到了不同程度的损伤并且从罐体上分离开来,没有撕裂到罐体上.GATX 58659(第25号车)和GATX 58718(第27号车)已经归一化了

其余的无水氨油罐车,29-32号车除了31号车(GATX 48103)的外壳一端开裂或撕裂外,大部分都受到了轻微的损伤.NATX 35798(32号车)的外壳只受到了轻微的外护套损伤,没有明显的外壳分离;罐壳采用TC128B钢正火处理

设计和施工

罐车的外壳是由轧制钢板焊接而成的圆筒.罐体焊接在气缸的两端,形成完整的罐体

在罐体两端的罐体底部安装一根短基板,该基板是联接器和吃水齿轮的结构构件,是罐体车轮对的连接点.其他附件如制动系统组件被焊接在垫片上,这些垫片依次焊接在油箱外壳上以改善应力分布

事故中脱轨的15辆罐车容量约为3.3万加仑,分别为DOT 105和112型罐车.使用TC128B级(TC128B)钢材制造.在15辆罐车中有12辆最初是在20世纪70年代作为DOT规格105A300W油罐车建造的,但在80年代被改装为DOT规格105J300W或105S300W罐车.105级罐车的罐头采用TC128B钢(在热成型过程中进行了“正火”处理)而这些罐车的圆柱形罐壳采用了非正火的TC128B钢.(自1989年1月1日以来建造的所有压力罐车包括105级和112级罐车,都被要求采用标准钢制造的油箱外壳和头部)剩下的3辆罐车是20世纪90年代末建造的DOT级112J罐车;按照要求,这些罐车的头部和外壳采用TC128B钢规范.在迈诺特事故中发生灾难性损坏的5辆罐车是1989年前制造的并使用非正火的TC128B钢制造的外壳.列车上还有10辆液化石油气罐车没有脱轨,其中6辆建于1988年或之前;1988年之后造了4辆

罐车钢的脆性

大多数钢合金的抗断裂能力随钢的温度变化而变化.随着温度的降低韧性钢变得脆弱,更容易断裂.从延性到脆性的变化不会在特定的温度下发生.相反钢在一定温度范围内由延性变为脆性,延性特征逐渐变为脆性.韧性钢在断裂前会变形.相比之下脆性钢没有变形的迹象.在断裂时将表现为扁平断裂.破坏脆性钢所需要的冲击能量比破坏韧性好的钢所需要的冲击能量要小,化学反应,热处理和轧制过程决定了钢从延性到脆性转变的温度(称为延性到脆性转变温度或DBTT)和造成断裂所需的能量

正火热处理是降低DBTT的一种方法,这种热处理也增加了钢断裂时吸收的能量水平

罐壳体折断

事故发生后研究了5辆遭受灾难性壳体断裂的无水氨油罐车.在这些罐车GATX 47837,47982和48081和PLMX 4504的外壳部分发现了广泛的脆性断裂.根据脆性断裂的存在这些罐车在脱轨时暴露在比DBTT温度更低的环境中”第5辆罐车GATX 47814的罐体壳体在脱轨时具有韧性,但由于钢的各向异性容易发生沿罐体周长延伸的低能断裂扩展

罐车钢材测试

为了测定罐车钢板的脆性或抗冲击性能,对钢板进行了不同温度下的夏比v型缺口冲击试验.这个测试的结果图解地显示了材料如何随着温度的降低从延性到脆性的转变

每个测试样品在指定的温度(-150°F至212°F)下破碎以生成过渡曲线.通过绘制试样测试时的温度与试样断裂时吸收的冲击能之间的关系,为选定的试样准备了过渡曲线,然后从构造的曲线推导出DBTT.这种曲线通常有上下两层架子.在这些架子上打破标本所需的能量相对于温度几乎保持不变.为了本报告的目的DBTT被定义为对应于上下货架能量的平均温度

对平行于轧制方向的夏比v型缺口冲击试样(纵向试样)和垂直于轧制方向的夏比v型缺口冲击试样(横向试样)进行了试验.图中的图显示了生成的10条过渡曲线中的4条.选取这四条曲线来展示试样取向(纵向与横向)和正火热处理对DBTT和吸收能量的影响“22-3长”试件的过渡曲线为未归一化的纵向夏比v型缺口试件,“223横截面”的过渡曲线用于未归一化的横向试样“22-3长归一化”和“22-3横归一化”的过渡曲线显示了同一材料归一化后的纵向和横向试样的结果.横向试样的曲线代表了在容器壳体周围造成断裂所需的能量,因为壳体是由材料的圆周滚动方向构成的.从图中可以看出在大多数温度下,未归一化的横向试样比纵向试样产生的冲击能量更低

1991年9月美国国家标准与技术研究所(NIST)编写了第24号报告.该报告显示了TC128B标准化钢的性能,提供给NIST测试项目的钢材是根据美国铁路协会(AAR) TC128B规范生产的含硫量(0.008 - 0.010重量百分比)低于迈诺特破裂罐车的含硫量(0.02 - 0.03重量百分比)根据NIST报告,TC128B钢在标准化状态下的Charpy测试表明纵向和横向试样的DBTT分别约为10°F和20°F.在36°F(迈诺特事故中105级罐车的估计温度)NIST纵向样品需要120磅才能断裂;横向NIST标本需要55英尺-磅断裂.这些冲击值甚至比标准化的22-3试件的冲击值更高(分别高达135和53%)NIST测试项目中的dbtt温度也低于迈诺特事故时损坏的油罐车上的钢的温度

拉伸试验和化学成分

根据AAR关于灾难性破裂的油罐车的施工证书,罐车的外壳和头部部分将由TC128B钢制成.TC128B钢的性能包括抗拉强度,在AAR罐车手册M-1002中有规定并辅以美国测试与材料协会(ASTM) A20《压力容器钢板通用要求标准规范》的要求.对事故罐车材料的拉伸试验表明:壳体和封头均满足抗拉强度要求

AAR M-1002规定进行拉伸试验时试样的长度必须垂直于轧制方向(横向方向)这是轧制钢中最弱的方向.垂直于轧制方向的试样的拉伸测量值低于平行于轧制方向的试样(纵向)

罐车材料的化学分析表明:化学成分在TC128B钢规定的范围内.此外罐车的外壳和头部部分没有腐蚀退化的证据

焊接

在事故现场对油罐车进行的检查表明没有任何裂纹是在焊缝处产生的.当罐车受到冲击时如果焊缝的硬度比壳体高得多,则脆性断裂可以过早地从焊缝开始.罐车样品GATX 47814的焊缝和热影响区硬度与周围母材的硬度相当

正火钢与非正火钢韧性和脆性的比较

安全委员会调查人员寻求有关油罐车脆性断裂的发生和影响的信息以及正火钢与非正火钢的性能比较.调查人员审查了AAR罐车委员会(TCC)的通信,记录和研究报告,这些记录和研究报告可以追溯到20世纪80年代初,内容是罐车工业为开发和改进铁路罐车建造中使用的钢材所做的努力.在2002年7月16日的NTSB公开听证会上各方还提供了有关正火钢和非正火钢的延性和脆性行为的信息

脆性和韧性破坏特征

在安全委员会2002年的公开听证会上代表当前和过去的制造商和/或车队所有者的罐车小组成员在描述脆性和延性断裂的起因时指出:脆性金属可能导致罐体完全断裂并导致其货物瞬间释放.GATX公司的工程副总裁(此次事故中发生结构失效的四辆油罐车的建造者和拥有者)补充说，脆性失效通常会因裂缝的大小而立即导致产品全部损失而延性失效通常会在一段时间内发生三一工业公司铁路工程总监强调了脆性破坏的危险.他说在过去的一系列事故中由于装载的是加压下的液化气,脆性罐碎片被推进了几百英尺.联邦铁路局危险材料主管进一步解释说断裂通常始于汽车某些部件上的应力提升器.通过通常与事故相关的动态事件应力可能集中在一个特定的区域

然而由于低温和材料特性,脆性裂纹可以形成和迅速增长.传播这种类型的破坏需要很少的能量.在脆性模式下裂缝可以以每秒7000ft的速度传播.因此罐车可能完全破裂与可能猛烈分散的碎片或者要使韧性断裂扩展,必须不断地施加能量.由于韧性金属的止裂性能储罐经常保持完好,在很长一段时间内储罐可能会发生负载损失

工业行动改善压力罐汽车钢材

从历史上看TCC一直在监测和研究铁路罐车制造中使用的各种钢材的耐久性和整体性能.为此技术谘询委员会于1982年7月成立专责小组:

审查所有罐车钢材在铁路环境中的适用性,特别要注意压力型罐车在施加于或低于NDT(零延性温度)值的过载应力下的脆性破坏潜力

AAR负责罐车安全的执行董事将该项目描述为监测钢铁技术的进步及其在改进罐车钢材方面的应用的长期努力.三一工业公司的一名代表还指出,当时的TCC主席对继续使用粗粒钢提出了质疑而1982年1月在马尼托巴省奥斯汀市发生的112级油罐车的脆性失效也“促进”了这一努力(奥斯汀事件中涉及的油罐车是用TC128A制造的，这是一种粗粒钢)

在1982年10月的TCC会议上,工作队报告了其进展情况并开始讨论加拿大铁路运输委员会关于奥斯汀,马尼托巴事件的报告.加拿大的报告要求AAR和铁路进步研究所(RPI)对1960年至1981年期间涉及压力罐车“脆性问题”的事故数量进行持续研究并要求对AAR罐车手册M-1002进行修订:强制要求所有新造汽车使用nts(无延性温度)低于加拿大冬季服役的钢材;M-1002的修订,规定了夏比或NDT的其他测试值或最低使用温度

在解决这些问题后工作组得出结论:新钢的研究和开发并不是一个及时的方法以确定“哪种类型的断裂是其(工作组)的主要目的是防止”工作组还得出结论:-30°F是用于确定参数的最低使用温度TC128B钢一直是并应该继续成为制造运输液化石油气(LPG)罐车的首选钢材

在1983年1月的一次会议上,任务前面讨论了一份报告草案:该报告分析了在各种事故中发生在罐车上的折断的类型和严重程度.工作组决定审查和分析这些事故报告.在检讨事故资料后专责小组于1983年6月开会,准备向交通事故委员会提交最后报告工作队在其报告中注意到以下几点:在过去的16年里598起压力罐车的载货损失报告中有19起涉及脆性失效

如果经受19次脆性破坏的油罐车是用TC128B正火钢制造的,那么其中14次脆性破坏是延性破坏只有5次脆性破坏

如果这些罐车是用标准化的TC128B钢建造的,那么所有19个脆性失效仍然会发生提单损失.对罐车的制造技术,设计和规范要求的改进也将提高19辆失败的罐车的抗提货损失能力

任务前面的结论是:在由轧制[非正火]或正火TC128B钢构成的压力罐车中由于事故导致的脆性破坏很少发生.该工作组进一步得出结论用标准化的TC128B或其他更“奇特”的钢材制造新的压力罐车不符合成本效益.1983年10月TCC一致接受并批准了工作组的报告

1986年7月TCC成立了一个新的工作组来评估TC128B和ASTM A516钢材的改进.AAR负责罐车安全的执行董事表示,该工作组的目的是评估在短期内可以对罐车钢材进行哪些改进

1986年11月工作组向TCC报告说对罐车最大的改进将通过正火热处理来完成。

专责小组主席于1986年11月18日致函谘询委员会:这个小组的任务是考虑TC128和A516钢的近期改进....小组的重点是TC128和压力罐车油箱,原因我们都很熟悉.我们的目标正如我们所理解的那样,是设计出提高这些钢的低温韧性的方法.关于正常化钢材该信进一步指出:

虽然所有这些措施(限制晶粒尺寸,减少碳,减少硫,降低精加工温度并禁止重熔)都将导致一定程度的韧性改善但尚不清楚能获得多少.大家一致认为能带来最大改善的一项措施是将槽钢标准化.因此我们建议这样做

1987年1月TCC原则上采纳了这一建议但要求工作组在标准化TC128B钢的焊接和修复等领域进行额外的研究.

1987年3月工作组建议在所有罐车施工压力车和无压力车中完全取消粗晶粒钢

1987年6月工作组向TCC提交了修改M-1002第2.2.1节的最终建议,要求1989年1月1日以后订购和建造的所有压力罐车的罐壳使用标准化钢.在1987年11月的会议上技术合作委员会核可了工作队的报告.此外1988年技术合作委员会的报告指出:委员会将继续监测正在进行的工作以推进有希望的新型罐车钢材,这些钢材将在最冷的预期操作温度下保持韧性....脆性破坏的证据已被证明是最小的;然而大家一致认为:新的建筑应该利用目前的钢铁制造技术

研究和事故数据

自1998年的RA 03-6-62报告描述了从1981年到1994年罐车钢的断裂行为，具体目标是“分析数据，以便评估和量化由脆性和韧性断裂导致的损失因素”。研究和撰写1983年两份报告的同一家工程公司再次被聘请来研究和撰写1998年的报告.1998年报告的结论如下:

在损坏的13450辆车中,635辆(4.72%)发生了货物丢失.通过头部或外壳由于脆或韧性断裂

在635次罐车断裂中有13次(2.0%)被认为是由脆性断裂引起的.剩下的622个(98.0%)故障被判定为延性断裂

如果所有13450个损坏的罐车都是用标准化的TC128B钢制造的,那么通过罐头或壳体的提货损失的概率将从4.72%降低到4.71%或净减少两次提货损失

如果所有13450个受损的罐车油箱都是由一种假设的NDT温度为-80°F的钢材制造的那么通过罐头或壳体的货物损失概率将从4.72%降低到4.68%或净减少6个货物损失

使用标准化的TC128B钢材或上述假想的钢材可以将提单损失减少到最低限度

由于1998年的报告是最新的报告,其中包括对1988年以后制造的,使用正常化钢材制造的油罐车的故障分析,安全委员会的调查人员对这份报告进行了详细而彻底的审查.在这次审查中安全委员会调查人员注意到:

该报告武断地将长度在18in及以上的裂缝称为脆性裂缝,长度在18in以下的裂缝称为延展性裂缝,该报告没有讨论这一标准的技术基础

该报告的结论是脆性骨折造成的泄漏数量不会显著减少但并没有说明与脆性大骨折相关的瞬间释放相比,在几个小时或几天内缓慢的持续释放对公众的影响.该报告没有提及罐车碎片的完全断裂,碎片化和火箭发射的潜在风险.这通常与脆性断裂有关

减少风险和潜在的解决方案

鉴于迈诺特发布的非标准化油罐车易发生脆性断裂以及大量在役的非标准化罐车,安全委员会在公开听证会上探讨了可能的做法以降低1989年以前这些罐车的风险.讨论了长期和短期解决方案为减少风险和拒绝这些建议的原因而考虑的短期或临时补救办法如下:

1. 提高货物装载温度以维持DBTT上方的罐壳温度.罐车制造商和联邦铁路局代表认为这种方法不安全.因为罐车的内部压力会随着产品加热而增加.更高的产品温度(反过来导致更高的操作压力)将增加产品从安全阀释放的可能性,每辆车可以装载更少的产品.因此需要更多的罐车来运输相同数量的产品,这将增加风险.因为更多的危险材料的汽车和火车在服务.此外冬季的温度可以在很短的时间内冷却罐车,使其脆性破坏不会发生净变化

2. 1989年以前罐的原位标准化,罐车行业代表认为这种方法太过昂贵

3.将1989年以前的压力罐车安置在列车尾部,以减少氨水车所在路段的动力事故力.工业和联邦铁路局的代表也认为这种方法太过昂贵,他们指出由于在车场中增加对油罐车的处理,将导致更大的风险并可能对列车处理特性产生不利影响,这可能会使列车上的其他车厢处于危险中

4. 减少列车的尺寸和速度以减少动态事故力的量级.行业代表认为这种方法同样太过昂贵而且操作效率不高

5. 逐步淘汰非标准化压力罐车以降低风险.罐车小组的所有成员都认为这是不合理的.具体来说罐车小组的各成员,AAR代表和FRA危险材料主管引用了最新研究的结论,RPI/AAR报告“事故中罐车钢材的断裂行为(19811994)”以支持他们的结论,即基于事故数据,非标准化的罐车不会构成风险.因为脆性失效非常罕见,使用标准化钢不会显著减少事故中的货物损失.罐车小组的一名成员说:我不相信花一大笔钱对这些旧车进行损伤容限分析是值得的.我相信你最好把这笔钱用于未来的研究,看看汽车脱轨的动力是什么,一些新材料的特性是什么

与会者还在公开听证会上提出了以下降低风险的长期解决方案:

更好地理解油罐车在脱轨动力学作用下所受的力;继续研究开发具有更大断裂韧性的改进钢;用更新的,技术上更先进的设计和材料来评估和替换老化设备的机制或过程;例如对现有的油罐车车队进行排序以识别出风险最高的罐车;经济激励措施,用新的罐车建造技术取代现有车队并将罐车的重量限制提高到28.6万磅

三一工业公司(Trinity Industries)轨道车工程总监确实表示有兴趣对油罐车用钢材进行更严格的测试,比现行标准要求的还要严格.例如他指出可能存在其他未经检测的元素,可能会产生有害影响.他的公司已经开发了一个扩展的标准,包括最多20种不同的元素包括硼等元素,这些元素会对钢铁产生不利影响.他补充说他的公司已经制定了监控钢铁厂的质量保证措施,这些措施在现有的任何公布的规范中都没有发现.此外他的公司要求所有的钢,包括正火钢和非正火钢都要进行冲击测试和晶粒尺寸检查以满足特定的要求.在提到使用夏比v型缺口试验来验证油罐车所用钢材的抗冲击性能时铁路工程主管补充说,目前不需要试验来验证钢材的抗冲击性能,他说他认为增加这样的要求既简单又便宜

在2002年7月的安全委员会公开听证会上AAR的一位官员表示,北美服役的罐车车队(在美国,加拿大和墨西哥运营的罐车)总数约为28万辆.AAR的数据显示,其中服役的加压罐车(美国交通部105级,112级和114级)数量为59344辆.其中23919座是1989年1月1日后建造的,使用的是正火钢材.剩下的35425辆压力罐车是在1989年前建造的,不需要用正火钢建造.据一家罐车制造商说,目前还没有合理的方法来确定1989年以前的压力罐车中有多少是用正火钢建造的.罐车行业代表的共识是1989年以前建造的压力油罐车几乎都是用非正火钢建造的

共有11175辆等级为300 psig的105级罐车和类似于在迈诺特事故中失败的105级罐车在2002年服役.其中6211座是在1989年前建造的,因此不太可能是用正火钢建造的.同样2002年共有24,901辆112级罐车服役,其压力等级为340 psig(类似于迈诺特事故中涉及的112级罐车)其中14729辆是在1989年1月1日之前建造的,很可能是用非标准化钢材建造的

在2000年期间美国和加拿大有123万罐危险品运输,约占所有危险品铁路运输的64%.二类液化压缩气体(液化石油气,无水氨,氯,丙烷,氯乙烯)在罐车运输的危险品商品中排名前十.这几乎占所有危险品罐车运输的20%.在2000年有将近55000辆罐车装运无水氨

其他信息

2004年1月20日,调查人员与CPR官员讨论了迈诺特事故中几个问题的现状.根据这些讨论和CPR提供的文件,事故发生后CPR制定了一项铁路接头检查政策要求维修工人进行现场接头检查.CPR声明这些检查将每半年进行一次(春季和秋季)检查结果将被记录并转发给当地主管和部门总部进行数据收集和趋势分析

防灾

这位迈诺特乡消防局局长自1980年10月以来一直是一名志愿消防员,自1987年以来一直担任迈诺特乡消防局局长

据该负责人表示,北达科他州没有对志愿消防员进行培训的规定.然而该负责人要求所有迈诺特乡消防部门的消防员在加入该部门的两年内都要通过消防员认证.首席表示要领4课程为消防人员提供消防理论,灭火器,梯子,软管,喷嘴,供水和基本培训的基础知识

迈诺特乡消防部门的志愿消防队员每个月接受两次与灭火和救援相关的各种主题的培训.在事故发生的几个月前迈诺特乡消防部门为志愿消防队员举办了“危险物质意识”课程.该负责人表示.消防队员接受了SCBA使用培训,迈诺特乡消防部门已经制定并使用了SCBA使用的标准操作程序.该负责人还表示地区消防部门在以往的互助情况下合作良好,与这些地方消防部门建立的关系有助于在应急行动中心统一指挥.

2001年9月7日迈诺特当地应急反应小组和太平洋复苏委员会举办了一次紧急反应演习.演习包括对一个假设的200加仑柴油泄漏的反应,一个损坏并泄漏的熔化的硫磺罐车,一个不确定数量的磷酸泄漏以及一个损坏的含有混合危险物质的货车.该演习的目的是测试和评价多个地方,州,联邦和私营应急组织以及军民联合的应急行动计划和应急准备情况.此外应对演习为测试和评估紧急服务和支助机构在涉及人身伤害和疏散的危险材料泄漏期间的表现提供了机会.三一医院也参与了这项演习以测试其处理危险材料事故的程序

原因分析

除外责任

机车乘务员和列车长在他们的操作职责上是合格的,休息好了熟悉的领域.事故记录仪显示列车运行没有异常,列车运行速度在轨道规定的范围内.事故发生后列车乘务员的酒精和特定药物测试结果为阴性.因此NTSB的结论是列车乘务员的资格和列车运行不是这次事故的因素,没有发现证据表明乘务人员疲劳或酗酒或吸毒是事故的原因或促成因素

事故发生前对机车进行的机械检查和维修没有发现任何异常.事故后设备的机械检查和测试也不显著,车辆和机车都按预期运行

对机车上的车轮,未脱轨的3辆车厢和31辆脱轨车进行了详细检查.脱轨车辆的车轮没有显示出事故前遇险的迹象,所有发现的破损和松动的车轮似乎都在事故中损坏了.此外列车在到达脱轨点之前经过的轨道结构显示,没有证据表明一个旧车轮施加了异常载荷.脱轨车辆的车轮周长有明显的磨损,这可能是脱轨过程中与压舱物和轨道部件接触造成的.因此NTSB的结论是:脱轨不是由列车的机械故障造成的

本次事故

292-16次货车以每小时41mph的速度行驶,在列车脱轨,分离并进入紧急制动前在MP 471.65处经历了粗糙的轨道.在对机车和第1辆车进行机械检查时,在穿过北轨的车轮上发现了痕迹.这些痕迹是胎面上的一个磨损点从本务机车开始磨损点随着深度和金属流动变得更加明显,直到机车后面的第3辆车.这是最后一个没有脱轨穿过脱轨点的车厢

当因事故而中断的铁轨被修复并重新组装后人们发现了一段36ft长的北钢轨的替换段.更换轨道的每一端都有一个接头,将桥塞与现有的中环湾仔绕道连接起来.西端的接头被发现完整,虽然弯曲但东端接头被发现完全分离.夹板在铁路接头处垂直断裂

对东部接合处的钢轨末端的进一步检查显示:有被车轮撞击的痕迹.虽然在附近的铁轨断口处发现了一些损坏,但在东部接缝处的铁轨末端面糊更为严重.在铁路的东部接头的末端更严重的撞击使螺栓弯曲.以及列车头部部分的车轮磨损证实了在东部接头存在一个缺口,塞子轨道的东部末端的接头杆在前一列列车下或事故列车通过接头时断裂.夹板断裂后钢轨本身也发生了断裂,钢轨本身已经被小的疲劳裂纹削弱.因此NTSB得出的结论是:发生脱轨的原因是桥塞东部接头处的连接杆和轨道发生断裂和断裂

当脱轨的车厢撞上前车时.持续的动力导致了5辆罐车的灾难性故障并瞬间释放了约14.67万加仑的无水氨,这5辆车的瞬间泄漏再加上其他6辆罐车持续释放的74,000加仑无水氨,是脱轨造成的最大危险物质释放之一.对迈诺特造成严重危害,这种释放产生的氨羽比相同数量的氨在较长一段时间内逐渐释放产生的氨羽更大,更集中.从本质上说在5天的时间里,其他6辆被破坏的罐车泄漏出的产品使氨水得以分散和稀释.这导致随着距离事故现场的距离增加暴露量减少.因此5辆罐车灾难性事故中产生的更大,更浓的氨云增加了当地居民接触氨的风险并导致1人死亡.事故现场附近的居民也受到爆炸罐车部件的威胁.因此NTSB得出结论:5辆罐车的灾难性断裂增加了事故的严重程度,因为14.67万加仑无水氨的瞬间泄漏和罐车部分部件的炸裂的残骸使居民暴露在高浓度的氨云中

罐车性能

罐体外壳灾难性故障

在脱轨的31辆车中,前17辆横向旋转,左右交替“折叠”留下第8节至第17节出轨的车厢横在轨道上.这10节车厢排列在线路上互相挤压形成一堵墙让列车的其余部分撞击.在列车尾部车厢的持续动力下,第18-24号车(前7辆无水氨车厢)继续折叠.从断裂的无水氨罐车部件的复原位置来看.被后面的车辆侧面撞击时车辆很可能垂直于轨道上.脱轨过程中前7辆无水氨罐车遭受了最大和最广泛的破坏.其中5辆罐车遭遇了彻底的灾难性断裂和分离,瞬间全部泄漏.另外2辆被局部击穿内容物泄漏的速度更慢

这5辆罐车的外壳是1989年前制造的,用的是非标准化的TC128B钢.根据金相检验和试验结果,4辆罐车(GATX 47837 47982 48081和PLMX 4504)的弹体突变断裂均为脆性断裂.这些脆性断裂的存在表明,这四辆车的钢壳在脱轨时低于延性-脆性转变温度(DBTT)因此钢的断裂韧性低于在DBTT温度以上时的断裂韧性.对任何材料来说以脆性的方式快速扩展裂纹和扩展较长的距离所需要的能量比延性裂纹扩展所需要的能量要少得多.因此这4种罐车的脆壳材料抗冲击能力较低导致裂纹萌生较早,裂纹扩展迅速而不受阻碍.这导致了无水氨的瞬间泄漏

第5辆车GATX 47814也完全断裂和分离.通过对该车的断口形貌检测,确定壳体材料在脱轨时具有韧性夏比试验确定该材料的DBTT略低于-30°F.韧性断裂和较低的DBTT是理想的特征但必须伴有足够的动态断裂韧性.因此该外壳中的钢容易发生平行于轧制方向的低能韧性断裂扩展

防灾

2001年9月在迈诺特进行的备灾演习包括几种可能的灾害情况:包括损坏的轨道车泄漏危险物质.这次演习不仅测试和评估了应急行动计划和应急准备,还评估了应急组织在危险材料泄漏,人身伤害和疏散期间的表现.这项工作的广泛设想也为各种联邦,州和地方组织提供了在紧急情况下共同工作的机会.因此安全委员会的结论是:在事故发生前迈诺特应急人员,迈诺特和太平洋复苏委员会进行了一次灾难准备演习提高了对无水氨泄漏的紧急反应的有效性

应急响应

迈诺特乡消防局

事故发生后迈诺特乡消防部门立即接到事故通知:消防部门负责人开始呼吁附近的消防部门相互帮助.局长在事故发生10min内赶到了现场.到达后他承担了事故指挥并建立了野战指挥所.由于熟悉这种化学物质的气味,局长立即确定泄漏的材料是无水氨.事故发生后不到1h局长就认识到事故的严重性并决定成立一个紧急行动中心.由于无水氨云正在向市中心和指定应急指挥中心的位置移动,因此科长要求使用没有指定为应急指挥中心的迈诺特第一消防站

此外由于释放了大量无水氨,直到事故发生大约3h后社区附近的大气才被认为是安全的.因此负责人适当地阻止应急人员进入事故区域,直到该区域被认为是安全的以避免更多的人受到无水氨的影响.但是紧急救援人员第一时间进入该地区挨家挨户提供医疗服务并疏散居民

三一医院

由于三一医院积极参与与当地应急人员的灾难演习并做好了处理危险物质灾害的准备,医院工作人员能够及时有效地治疗300多人

沃德县911

在无水氨影响迈诺特地区的整个期间沃德县911调度员接听了超过2800个与这起事故有关的电话,这些调度员通常每天平均接听36个紧急电话.在这次事故的处理过程中调度员接听了超过77次的电话

从第一个电话到整个应急响应过程,沃德县911调度员告诉打电话的人呆在家里关上窗户保持冷静.911接线员还为来电者提供了以下处理无水氨的正确指导:待在家里,关掉火炉和空气处理系统走进入他们的浴室使用大量的水,打开他们的淋浴用湿布呼吸

尽管需要处理的紧急电话数量比平时多但沃德县911调度员仍继续对来电作出回应并向来电者提供如何应对无水氨紧急情况的正确信息.因此安全委员会得出结论:沃德县911调度员向迈诺特居民提供了准确及时的信息.尽管该系统在事故发生后立即接到了2800多个电话

向公众发出的通知

事故发生后迈诺特警局向公众发出紧急通知包括有线电视中断,无线电广播和户外警报.然而在迈诺特由于脱轨车撞倒铁轨旁边的电线,许多家庭失去了电力.许多居民没有听到广播和有线电视上的紧急指导.此外住在社区里的人没有听到室外的警报声因为附近是在迈诺特外

自事故发生以来迈诺特警局对联系电台和电视紧急广播出口的方式作出了一些改变.现在迈诺特中央调度拥有迈诺特所有区域站的关键媒体人员的电话,必要时可以联系他们

人员伤亡

在列车脱轨后不久一名居住在社区的38岁男子在妻子的陪同下驾驶皮卡冲入云中试图逃离无水氨雾.在有毒的烟雾中他失去了对皮卡的控制,车撞上了街对面一所房子的侧面.这名男子和他的妻子随后试图步行逃离但尽管妻子能够进入邻居家但丈夫却倒在车道上死亡.据沃德县法医说死因是长期接触无水氨

该男子及其妻子是否听到或看到紧急广播,违反了就地避难的广播准则(但不知道该男子或其妻子是否听到或看到了紧急广播)该男子及其妻子离开了他们的住所.一旦他们到了外面他们就在有毒的云中没有任何保护.由于受蒸汽云影响的区域被限制进入以免危及紧急救援人员,这名男子倒地死亡直到凌晨5:15分左右才被紧急救援人员带走

这位机车乘务员呆在机车司机室内并紧闭门窗,因此他在一定程度上免受无水氨的影响只受了轻微刺激.此外他还迅速离开了该地区这限制了他暴露在无水氨内的时间

紧急救援人员

6名迈诺特乡消防部门的消防员受了轻伤(头痛,喉咙痛,眼睛刺激和/或胸痛)他们都配备了迈诺特乡消防部门的标准操作程序并要求使用SCBA.然而试图进入社区进行初步救援的消防员没有使用scba他们受了轻伤,这与暴露在无水氨中一致.迈诺特乡消防部门负责人告诉安全委员会调查人员:自事故发生以来他已与迈诺特农村消防部门的消防人员会面并再次强调使用SCBAs的重要性.他还与消防员一起审查了SCBA的标准操作程序

11名迈诺特警员受了轻伤(眼睛刺激,胸部不适呼吸困难和/或头痛)他们可能在事故周边地区阻塞和指挥交通时,有时暴露在无水氨中.他们的接触是有限的,他们阻止了无数迈诺特居民进入无水氨云

沃德县治安部门的警官失去了方向感,开车撞进了沟里.他在车里呆了大约45min直到获救.他接触无水氨的严重程度是有限的,因为他一直呆在他的车里车窗关闭,加热器关闭

社区大约有22户人家,周围有铁路,一条河流和一条高速公路这是进出社区的唯一道路.由于脱轨地点离社区很近,高浓度的无水氨在社区内聚集导致迈诺特乡消防局局长禁止紧急救援人员进入该社区.由于有毒云雾的影响,该社区实际上与城市其他地方隔绝了.紧急救援人员无法进入该社区居民也无法离开,执法人员也禁止进入该社区.至少3名社区居民在事故中严重受伤.所有这些人都离开了自己家的保护范围,长时间直接暴露在无水氨云中造成严重伤害.无水氨云像雾一样非常厚.目击者报告说通过云几乎看不到任何东西.一旦人们进入无水氨云中,较差的能见度会使他们迷失方向并导致他们长期暴露在无水氨中.迈诺特其他地区的8名居民因接触无水氨而中毒.这些居民的医疗记录显示他们之前存在哮喘和心脏病等健康问题,这些问题可能加剧了氨暴露的影响

与暴露在无水氨云中的估计人数相比,因事故受伤的居民人数相当低:受影响的11600人中有312人受伤.受到严重伤害的居民是那些因为离开住所和车辆的保护而直接接触无水氨的人或是那些本来就有健康问题的人,这些问题加剧了接触氨的影响

避难所

在紧急响应的早期迈诺特乡消防部门的负责人决定,为了保护自己免受无水氨的伤害,居民能做的最好的事情就是呆在自己的家里,这被称为就地避难.这种对紧急情况的反应不同于疏散,因为就地避难的人呆在热点地区而疏散则是受影响的人离开热点地区.警长及时通知了沃德县911中心和当地媒体,决定在当地建立避难所

事故发生后的最初几个小时,瓦列霍的居民实际上被困在家中.然而由于无水氨的性质,被困在家里对那些离脱轨很近的人来说实际上是最好的情况.然而由于这些家庭都没有电而且只有少数居民通过电池供电的收音机或通过与迈诺特其他地方的人的电话交谈获得最新消息,几小时后这些居民感到被紧急救援人员抛弃了.事故发生后迈诺特乡消防部门与这些居民会面解释他们对事故的应急反应

安全委员会调查人员研究了2000年应急反应指南和国家消防协会“标准472”中规定的就地避难指南,这些指南强调了让他们在家中避难的重要性:因为危险物质的数量和传播方向可能会导致更大的风险,NTSB的结论是:迈诺特农村消防局局长决定在无水氨泄漏期间让迈诺特居民在家中避难,这是对紧急情况的有效反应

结论

调查结果

1. 列车乘务人员的资格和列车运行不是这次事故的因素,没有证据表明乘务人员疲劳或酒精或药物使用是事故的原因或促成因素

2. 列车脱轨并非由任何车辆的机械或部件故障引起

3.塞轨东端接头筋在前一列列车下方或事故列车经过接头时发生断裂,接头筋断裂后轨道本身也发生断裂断裂导致列车脱轨

4. 加拿大太平洋铁路公司在事故发生前的检查程序不足以恰当地进入和维护连续焊接轨道内的接头,这些不适当的程序导致事故地点接头杆未被发现的裂纹增长到临界尺寸

5. 联邦铁路管理局关于连续焊接轨道接头杆的要求是无效的,因为它们不需要实地目视检查或无损检测足以在裂纹增长到临界尺寸并导致接头杆失效之前识别裂纹

6.加拿大太平洋铁路公司的轨道程序手册令人困惑,因此没有为员工提供安装和维护连续焊接轨道所应遵循的明确指导

7. 联邦铁路管理局对加拿大太平洋铁路公司的连续焊接铁路项目的监督是无效的.因为该机构既没有审查该项目也没有确保其轨道检查人员拥有该项目的副本,以确定该铁路是否遵守了该项目

8. 5辆罐车的灾难性断裂增加了事故的严重性,因为146,700加仑无水氨的瞬间释放使居民暴露在高浓度的有毒蒸汽中

9. 在此次事故中5辆罐车发生了灾难性的事故,罐体外壳用的非正火钢断裂韧性低导致罐体完全断裂分离

10. 使用1989年以前制造的罐车用非标准化钢材制造的油罐车来运输美国交通部的2级危险品.在目前的操作方法下对公众造成了一种未量化但真实的风险

11. 美国联邦铁路局提出的对罐车在事故条件下的动态力建模和耐撞性评估的研究项目是不完整的,没有对预测模型进行验证的计划

12. 在整个工作温度范围内运输第2类危险材料的所有罐车中,定义材料动态断裂韧性的最低水平的材料标准将为罐车材料在事故条件下的安全性能提供更大的保证

13. 事故发生前迈诺特应急人员,迈诺特和加拿大太平洋铁路公司进行了一次备灾演习,以提高2002年1月18日对无水氨泄漏的紧急反应的有效性

14. 尽管沃德县911系统在事故发生后立即接到了2800多个电话,但沃德县911调度员还是向迈诺特的居民提供了准确及时的信息。

15. 迈诺特乡消防局局长决定在无水氨泄漏期间让迈诺特居民在家中避难,这是对紧急情况的有效反应

可能的原因

NTSB认为,加拿大太平洋铁路公司292-16次货物列车脱轨的可能原因是加拿大太平洋铁路的一个无效的检查和维护项目,在出现裂纹的接头杆完全断裂前没有识别和更换接头杆,导致接头处的钢轨断裂.五5辆罐车的灾难性故障和大约14.67万加仑的无水氨的瞬间释放导致了事故的严重程度大大加剧

建议

根据对2002年1月18日发生在北达科他州迈诺特附近的货运列车脱轨事件的调查结果，美国国家运输安全委员会提出了以下安全建议:

致联邦铁路管理局:

要求所有有连续焊接轨道的铁路包括(在联邦铁路管理局备案的程序中)规定地面目视检查和无损检测技术以在铁路接头杆的裂缝增长到临界尺寸之前识别裂缝

建立一项计划,定期审查铁路公司和联邦铁路管理局轨道检查人员提供的连续焊接钢轨接头检测数据并在必要时要求铁路公司增加对连续焊接钢轨接头检测的频率或改进方法

对1989年以前建造的压力罐车壳体中钢材的抗冲击性能进行综合分析.至少安全分析应包括动态断裂韧性测试结果和/或提供材料延展性和断裂韧性信息的无损测试技术的结果.数据应来自原始制造的罐壳的钢样本或来自1989年以前压力罐车车队的具有统计代表性的壳样本

根据联邦铁路管理局对1989年以前建造的压力罐车外壳钢材抗冲击性能的综合分析结果，如安全建议所述建立一个程序,根据这些车厢发生灾难性断裂和分离的风险进行排名并采取措施消除或减轻这种风险.这个排名应该考虑到操作温度,压力和最高列车速度

验证联邦铁路局正在开发的预测模型以量化事故条件下作用在铁路罐车上的最大动力

制定并实施油罐车设计专用的断裂韧性标准,如用于运输美国交通部2级危险材料的压力罐车的钢材和其他建筑材料的最小平均比值.包括那些低温服务.性能标准必须适用于具有最小抗冲击性能的材料取向并考虑到罐车的整个工作温度范围

致加拿大太平洋铁路:

确定并向联邦铁路管理局提交修订后的连续焊接轨道维修计划,确保所有维修员工都接受新计划要求的培训

事故调查人员

通过时间:2004年3月9日