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

2015年9月19日,美国中央夏令时上午6:18左右,BNSF铁路公司GMNXDPK7-17次货物列车在南达科他州莱斯特维尔附近MP 597.7处的一座桥上脱轨,没有人员受伤没有疏散.估计损失为110万美元;构成铁路交通重大事故

实时信息

事故发生经过

2015年9月19日,由一名列车长和一名机车机车乘务员组成的GMNXDPK7-17次货物列车在南达科他州苏格兰站整备.列车由南达科他州米娜站开往鹿园站.BNSF列车调度员于凌晨5:40发布了发车指令,授权机组人员离开苏格兰占领从MP 605到MP 566的干线

3min后机组人员对机车运行监控进行了检查.该路段的最高限速为25mph;然而NTSB的一份通用轨道公告将列车速度限制在10mph(MP 600.8)间和MP 587.9.2根据列车运行监控显示:列车主要以10mph的速度行驶,但在脱轨前列车速度一直在8-13mph间变化.机车乘务员表示,脱轨事故发生前1h的行程波澜不惊,尽管他们补充说,当时有大雾和能见度低,视距介于50和100ft.牵引机车外摄像头的视频记录证实了浓雾的存在;但没过多久后,列车便脱轨了

损毁情况

事故造成7辆货车(从机车端开始的2号罐车到8号罐车)脱轨.其中2辆罐体破裂并泄漏了49743加仑变性燃料乙醇引发火灾.第3辆货车的底部出口阀门泄漏乙醇

应急响应

苏格兰志愿消防局(苏格兰消防局)与莱斯特维尔志愿消防局(莱斯特维尔消防局)以及BNSF的HAZ-MAT团队于9月19日对事故做出了反应:苏格兰FD在早上6:40收到通知并于6:50到达现场,他们在上午8:00左右开设了一个事故指挥中心并在上午10:00前控制了现场,莱斯特维尔FD在上午7:36收到通知并于上午7:41到达现场

BNSF的HAZ-MAT团队于中午12:15左右到达现场,大火在12:45左右被成功扑灭,但救援人员仍在努力冷却罐车.BNSF和紧急救援人员的下一步是用一种特殊的防火泡沫填充受损的罐车,以防止将罐车从事故现场移走时发生额外的火灾或爆炸

列车信息

事故列车由2台机车重联牵引,本务机车C44-9W 4736重联机车C44-9W 5464,尾部补机;编组98辆,总重12585吨,计长167.5;其中96辆为装载乙醇的重罐车,2辆为装满沙子作为隔离车的重敞车

原因分析

轨道和结构

现场说明

自2005年以来,BNSF一直拥有阿伯丁分局,该分局由MP 777.0(南达科他州阿伯丁)至MP 513.0(爱荷华州苏城)间的一条主轨道组成.脱轨点(POD)附近的轨道为90磅重的连接轨道段.这条钢轨安装于1929年,制造日期从1909年到1918年不等.2010年,BNSF铺设了轨道并更换了枕木

事故后轨道恢复

MP 597.7的POD就在大桥的东面.事故发生前一天穿过这段轨道的BNSF C44-9W  5135号机车的前向视频显示,大桥东端的轨道错位.(见下图)此外,当发动机穿过这个位置时,视频中的捕捉到了明显的沉闷声音

POD位于列车运行方向右侧轨道上东端桥台以东约10ft处.这个位置与前一天的前向视频中的图像相对应.脱轨把钢轨摔成了许多碎片.调查人员收集了钢轨,并在脱轨现场重新组装了轨道.大桥东端的钢轨碎片被送往华盛顿特区的NTSB材料实验室进行检查

对轨道部件3S和2S间的断裂进行的实验室检查显示,在配合的断裂面相互上下移动的地方有磨损痕迹.因此,在事故列车脱轨之前,钢轨就断了.

在钢轨断裂的现场发现了两个问题：

(1)轨距紧或窄

(2)引桥东端需要额外的路面,以更好地支撑轨道结构

在几何检查期间,注意到量规在MP 596.72至MP 596.67.8钢轨的标准轨距为4ft8 1/2in,在距离轨头顶部.联邦铁路管理局(FRA)的轨道标准允许最小轨距4ft8in;然而早在2014年,就对这段轨道进行了测量并向紧于4ft8in.2015年4月8日,BNSF轨道几何车报告紧轨（即,比FRA最小值窄9/16in）,MP 596.67和BNSF检查员注意到这是前一年的重复缺陷.BNSF让承包商评估2014年10月27日和2015年8月8日的轨道几何.承包商还发现了在POD附近的另外两个地点,比FRA最低标准更窄——一个是5/16in太紧,另一个是13/16in太紧.承包商没有报告缺陷因为仪器显示

轨道在POD显示车轮磨损的迹象对内部头部(顶部)的轨道.

在切线(直线)轨道上,车轮轮缘一般不接触钢轨头的内部,而车辆的车轮在钢轨头的顶部为中心钢轨上的磨损痕迹表明了轨距的收紧,这可能是过往列车的车轮对钢轨施加的侧向压力.桥东端2号弯上的木帽已于2015年4月13日更换

BNSF桥梁检查员表示,对桥梁的维修通过改变路线和扰乱支撑轨道结构的压载物来影响接近桥梁的轨道.

根据桥梁检查员的意见,需要进行以下改进:修复东端斜坡的侵蚀,建造翼墙,以及轨道的衬里和表面据桥梁检查员说,列车工作人员还报告了桥梁东端的轨道问题.

然而,自2013年以来一直在该地区工作的BNSF轨道主管表示,他不知道大桥正在维修.轨距在POD处收紧,轨道不稳定,需要修理.然而,通过将该轨道指定为1类,BNSF能够推迟对该轨道的维护.这些问题,加上钢轨受到的侧向压力,以及钢轨结构支撑不良,增加了钢轨故障的可能性.

轨道维修及检查

联邦铁路局的轨道标准是基于轨道类别分类.常规铁路区域的分类范围从最低分类的第I类到第V类.铁路为特定地区指定轨道分类,随后确定维护期间允许的公差、最低结构要求、检查频率和允许的轨道速度.

较低的轨道分类导致较大的公差,较少的检查频率和较低的最大速度.铁路通常会降低轨道的等级,以推迟对列车流量较低的路线的维护.

有一段时间,阿伯丁分局被指定为II级轨道;然而,当BNSF在几年前将事故区域的速度限制降低到10mph时,这段分局成为一级轨道.此外,轨道主管表示,由于在阿伯丁分局的这一段运行的列车较少,因此维修的优先级较低

BNSF轨道检查员按规则要求每周目视检查轨道一次轨道检查员说,当他检查连接的轨道时,他通常以5-7mph的速度操作测试车辆.他说他在列车站检查过钢轨

2015年9月15日事故现场,事故发生前4天.在事故发生前的6至7周内,轨道检查员的主管陪同他进行了两次检查.

BNSF每年对该路段的轨道几何形状进行两次评估,交替使用特殊装备的轨道车或与外部公司签订合同事故发生前最近的三次轨道几何形状评估分别发生在2014年10月27日、2015年4月8日和2014年

2015年8月8日.这些评估确定了紧规,如事故后铁路恢复部分所讨论的那样.

BNSF也有承包商每季度扫描一次钢轨的内部缺陷.事故发生前的最近一次内部缺陷检查是在2015年4月22日和2015年7月9日进行的,两次检查都没有发现POD的轨道存在缺陷

然而,这条轨道上的其他几个位置被标记为“脱壳,剥落和波纹”(SSC),这是一种表面状况,限制了仪器检测内部缺陷的能力.如果有一段长度的轨道具有广泛的SSC表面条件,则根据联邦铁路局的规定,承包商必须注意没有进行有效的内部缺陷搜索.还有一个额外的主观要求,如果表面状况足够糟糕,在这种情况下BNSF雇佣的承包商被要求对钢轨进行目视检查.记录显示,承包商在SSC掩盖内部扫描的地方停下来检查了钢轨

事故后检查及铁路一般状况

在事故发生后的检查中,调查人员在事故现场附近发现了许多轨道缺陷,包括:

•在POD以东约250ft处,MP 596.65北轨的一部分轨头出现断裂

•在MP 596.68附近的轨头现场一侧有一个6in的垂直劈开头,这是2015年7月9日的内部缺陷报告中显示SSC的地方,承包商在进行扫描时进行了目视检查,但没有发现任何缺陷

•在MP 595.2和MP 596.6间发现了两个明显的垂直分裂头,一个长13in,另一个长96in

•导轨头过度磨损

BNSF钢轨头的轨道标准磨损限制是基于钢轨的规定重量,并允许较重的钢轨更大的磨损所有重量低于119磅的钢轨都有

0.5in垂直磨损极限对于90磅重的钢轨,如图4所示,0.5in的垂直磨损会使钢轨头部减少到无法支撑现代吨位列车的重量,并可能增加钢轨失效的可能性.

虽然事故钢轨的磨损没有达到BNSF磨损限制的90磅钢轨的更换水平,但NTSB调查人员认为事故钢轨的磨损过度,因为磨损的90磅钢轨的剩余头部面积小于在BNSF轨道标准中列出的磨损限制的较重轨道上的剩余头部区域

尽管由于轨道表面问题而受到限制,但BNSF进行的轨道几何形状和内部扫描检查超出了联邦铁路局的要求.然而,BNSF继续在存在重大缺陷的轨道上运行高危易燃机组列车(HHFUT)由于BNSF将这条轨道的等级降至I级,因此没有任何缺陷需要暂停列车运行或增加维护要求.此外,该轨道符合联邦法规(CFR)第213部分第49篇中的联邦铁路局轨道安全标准.事故发生后,BNSF改变了单位乙醇列车(HHFUT)的路线,使它们不再在阿伯丁分局运行

铁路磨损和列车重量

根据《铁路工程》第二版,粗略估计,10磅的钢轨重量可以承载3000磅的货物,或者在这种情况下,如果是新的90磅的钢轨,可以承载27000磅的货物.

这列列车的罐车的最大重量是28.6万磅和26.3万磅.重量为28.6万磅的4轴汽车的车轮载荷为35750磅/个车轮,重量为26.3万磅的4轴汽车的车轮载荷为32875磅/个车轮.在这条轨道上的钢轨制造的时候,铁路还没有使用这种尺寸的汽车.因此,90磅重的钢轨可能已经超载,不管过度的头部磨损.

现代高强度钢轨比这条轨道上使用的百年钢轨更硬,磨损速度也更慢.POD处的钢轨硬度比今天钢轨的最低可接受值低约30%.较旧的钢轨易受头部检查、脱落和其他滚动接触疲劳损伤的影响;轨头流动变形;增加了磨损率.在事故现场发现的钢轨段显示出滚动接触疲劳的迹象.

据BNSF称,自2015年1月以来,每周至少有一辆满载乙醇的列车,如事故列车,穿过阿伯丁分局.除去机车,事故列车的重量为12585吨,平均车轮载荷为32104磅.

更重要的是,98辆车的车轮负荷过高.钢轨的老化加剧了单位列车重载引起的疲劳和磨损.NTSB认为,货运铁路公司和联邦铁路局在运营大吨位列车时,应该更密切地考虑铁路的重量,特别是那些含有高度易燃材料的列车.

《修复美国地面运输法案》(FAST)是一项管理美国地面运输支出的资金和授权法案该法案第7304节要求所有用于运输3类易燃液体的罐车必须符合美国交通部(DOT) 49 CFR Part 179中DOT-117, DOT- 117p或DOT- 117r的规范,无论列车组成如何.这些规范使罐车在脱轨过程中不易破裂并释放易燃或有害物质.

虽然这可能是一个实用的方法,低密度,低速轨道处理一般

货运,即使是一个小的脱轨的结果可能是灾难性的,当一个高度危险易燃

列车(HHFT)被卷入其中NTSB认为,维护标准允许1类

钢轨增加了脱轨的风险,特别是高频高频列车,达到了不可接受的水平.

尽管新的罐车车和老式的DOT-111罐车车都参与了

脱轨,只有传统的DOT-111罐车车被破坏.传统的DOT-111罐车车是

在2023年5月1日前有资格运输乙醇.国家NTSB认为路线列车运输

在维护良好的轨道上使用易燃危险物质可以降低脱轨的可能性,

如何抵消罐车因继续使用旧罐车而增加的故障风险

DOT-111罐车

2016年3月31日,PHMSA修改了规定,要求铁路公司分析HHFT路线.根据49 CFR 172.820的规定,铁路公司必须进行风险分析,以确定风险

确定为高频列车的列车路线.第172部分的附录D列出了铁路的27个项目

在执行风险分析时进行考虑.附录D第5项规定,轨道类型,类别和维修计划.然而,该条例并没有为铁路提供具体的方向

分析与轨道类型、类别和维护计划相关的风险.

此外,附录D中的清单并没有提到使用老式DOT-111罐车会增加风险.NTSB认为,在设计高铁列车时,必须考虑另外三个重要因素:

(1)与I级轨道相关的脱轨风险增加

(2)罐车的重量相对于钢轨的重量

(3)老式DOT-111罐车在脱轨时的潜在故障.因此,NTSB建议PHMSA将与I级轨道相关的脱轨风险增加,轨道车辆重量与轨道重量间的关系,以及传统DOT-111罐车在脱轨期间的潜在故障列入铁路在确定hhft或hhfut路线时考虑的项目清单,如49 CFR Part 172附录D所示

此外,NTSB建议PHMSA和联邦铁路局共同合作,为铁路在风险评估中使用49 CFR第172部分附录D中的项目清单制定具体指导,并在分析拟议路线时应用这些风险评估中收集的信息

调查结果

可能的原因

NTSB认定,铁路断裂、脱轨和随后发生火灾的可能原因是BNSF铁路公司决定推迟轨道维护,继续在阿伯丁分局运营高危险易燃单元列车.导致事故的原因是联邦铁路管理局(Federal Railroad Administration)的轨道维护规定,该规定允许在轨道被重新分类为较低标准后,高危险性易燃单体列车继续运行.导致罐车泄漏和随后的火灾的原因是继续使用美国交通部遗留的111号罐车来运输易燃产品.

整改措施

致管道和危险物品安全管理局:

包括与I级轨道相关的脱轨风险增加,轨道车辆重量与轨道重量间的关系,以及在脱轨过程中遗留的美国交通部111号罐车的潜在故障,这些都是铁路在确定高危险性易燃列车或高危险性易燃单元列车路线时要考虑的项目清单,如联邦法规第172部分第49篇附录D所述

致管道和危险物质安全管理局和美国联邦铁路管理局:

共同制定铁路在风险评估中使用联邦法规第172部分第49篇附录D中列出的项目清单时的具体指导,并在分析高风险易燃列车或高风险易燃单元列车的拟议路线时应用这些风险评估中收集的信息.(R-17-06)

有关此次事故的详细信息,请访问www.ntsb.gov/investigations/dms.html并搜索NTSB事故识别DCA15FR016

事故调查人员

发布时间:2017年6月26日