事故相关视频

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

2021年9月25日,当地时间下午15:56,由2台前置机车和10辆客车组成的美国国家铁路客运公司7次帝国建设者号旅客列车在蒙大拿州乔普林附近的BNSF铁路Hi-Line分局管内MP 1014.574处脱轨.列车以77mph的速度向西行驶,这在BNSF轨道上旅客列车的授权限速范围内,在一条干线上爬坡时,列车在通过一个轻微的右侧弯道时脱轨.2列车脱轨后,穿过通往侧线的东道岔,停在干线和侧线上轨道.事故造成3名乘客死亡,49名乘客受伤;8辆客车脱轨

实时信息

事故发生经过

2021年9月24日,在列车首次从芝加哥出发前,Amtrak机械师完成了联邦铁路管理局(FRA)的要求列车I级空气制动试验.此外,FRA要求机械师完成每天列车进入前的其他机械和操作检查服务9第二天早上,列车抵达北达科他州的迈诺特,开始运营更换和所需的安全检查.脱轨时,Amtrak 7次客车的运行人员正在值班

2021年9月25日上午8:21,机组人员表示,在值班时进行了安全简报,并与BNSF调度员进行了沟通跟踪公告.机组人员还登录了列车正极控制(PTC)系统

帝国建设者号列车Amtrak 7次每天从伊利诺伊州芝加哥站发车.这个列车长988ft,重200多万磅.在华盛顿州斯波坎,列车的后部4辆客车将被拆除并将作为27次列车运行,目的地为俄勒冈州波特兰市.Amtrak 7次客车的其余部分将继续开往华盛顿州的西雅图

Amtrak 7次客车的乘务员由16人组成.操作人员由1名机车乘务员,1名副司机,1名列车长和1名副列车长组成,车载服务人员(OBS)由2名首席服务服务员(LSA)组成,他们监督10名服务服务员和汽车服务员.

当其中1名机车乘务员操作列车时,另1名机车乘务员会坐在机车的司机室,传达信号指示并操作无线电.根据Amtrak的程序,机车乘务员和副司机大约每2h轮换一次.

Amtrak 7次客车于上午9:06离开迈诺特,由副司机操作列车.在蒙大拿州的哈弗,机车乘务员和副司机调换了位置,机车乘务员操纵列车驶向蒙大拿州谢尔比的下一站.下图显示了脱轨当天Amtrak 7次客车的路径

脱轨当天,10列BNSF货物列车和另一列Amtrak旅客列车通过事故曲线.NTSB获得并检查了脱轨前穿过事故曲线的最后三列列车的牵引机车以及Amtrak 7次客车的牵引列车的前向图像记录.NTSB检查的来自数据及其各自时间戳的静止图像显示,事故曲线中的轨道错位逐渐恶化.下午12点37分,东行的Amtrak 8次客车以81.5mph的速度穿过

穿过MP 1014.55处未对准的BNSF轨道,距离帝国建设者号大约3h19min.前向图像记录显示,当列车越过错位时,列车左右滚动,偏航和摇摆显著.从Amtrak 8次客车拍摄的静止图像显示静止图像中的曲线的内侧轨道横向向左偏移.

下午13:31,东行的BNSF 4182-SSECHC7-24A次货物列车正在行驶;大约61mph,穿过未对准的BNSF轨道大约2h

Amtrak 7次客车脱轨前25min.前向图像记录显示,当列车在错位的BNSF轨道上行驶时,列车发生了显著的左右滚动、偏航和摇摆.从记录中捕获静止图像,并显示了MP 1014.55处曲线中未对准的BNSF轨道,北轨和南轨都显示为向左横向移动.

下午13:42,东行的BNSF 7380-QPTLCHC3-23A次货物列车正在行驶大约47mph,穿过未对准的BNSF轨道大约2h距离Amtrak 7次客车还有14min.前向图像记录显示列车在未对准的BNSF上行驶时的左右滚动和摇摆轨道记录中的静止图像显示了曲线中未对准的BNSF磁道在MP 1014.55处,就在列车驶过未对准前2个轨道都显示为向左横向移动

Amtrak 7次客车的前向图像记录显示,脱轨前约1秒,钢轨横向移动约2.9in.记录显示机车正在进行短时间滚动.

列车上共有149名乘客和16名Amtrak机组人员,共计165人.乘坐休息车厢(编组的7号车厢)的6名乘客被甩出列车.其中3名乘客死亡.2号至10号车厢共有49名乘客和机组人员受伤接受治疗,其中15人需要住院治疗.Amtrak设备,BNSF轨道和BNSF信号的损失估计为2250万美元.脱轨前不久,机车乘务员正在操作列车,副司机最近离开了.4来自1号机车的运行监控数据显示,下午3:55:52,距离脱轨点(POD)1/4mile,列车速度为79mph.这位机车乘务员告诉NTSB,就在他的列车脱轨前,他感到向右,向左,再向右剧烈颠簸.根据运行监控的数据,下午15:56:04,列车经历了一次脱轨

应急响应

本地响应

蒙大拿州乔普林是蒙大拿州自由县的一个非建制社区,靠近美国/加拿大边境.自由县警长办公室负责该县的911紧急通信,并派遣警察,消防和紧急医疗服务.下表摘录自自由县应急通信中心的事件响应日志

Amtrak/BNSF紧急通信

作为Amtrak和BNSF联合协议的一部分,紧急情况通信需求由BNSF列车调度员执行.根据BNSF的内部政策,紧急通知被移交给调度员BNSF警察局资源作战列车长中心(ROCC)

Amtrak 7次客车的机车乘务员向BNSF列车调度员报告了脱轨事件,调度员然后通知ROCC.下表摘录自ROCC的事件日志

Amtrak的应急准备

《联邦法规》第49篇要求客运铁路

(CFR)第239部分,旨在制定,通过和实施应急准备计划,并由FRA批准.旅客列车应急准备计划还提供了一个列车长链结构以确保在紧急情况下信息,指令和合规性的有序流动.Amtrak于2021年6月28日与BNSF联合发布了最新版本

铁路客运不强制要求进行行车前安全简报

尽管向所有乘客提供了公共广播系统公告,但获得此类安全信息的能力取决于公共广播系统是否在客车中工作.乘客们收到了印在每个座位后面口袋里的卡片上的安全说明.这些卡片是根据安全建议R-83-075放置的即NTSB

列车乘务员应急响应

机车乘务员

脱轨事故发生后,机车乘务员立即联系调度员并开始将信息传递给应急响应人员.

脱轨后,机车乘务员在机车上停留了大约2.5到3h监控无线电是否有调度员,列车长或助理打来的电话.列车长与此同时,副司机离开了前端驾驶室,走到后面的机车,切断了配电系统以防止任何类型的电气事故.他还进行了一次,对列车和机车进行巡回检查,以评估损坏情况并确认没有燃料泄漏或与设备损坏相关的风险

列车长

列车员的主要责任是在紧急情况下疏散列车并监督乘客的安全出口.在脱轨的时候,他们可以看到列车已经脱离并翻倒了,因此,他们认为列车员在2号车厢里.在接受NTSB的采访时,他说他没有试图通过公共广播系统发布公告,因为他担心通信系统将无法工作.列车员说他看到OBS在2号轨车和其他未脱轨的轨车上帮助乘客.然后他下了车去评估紧急情况.在检查了脱轨的列车车厢并评估了乘客后,列车长用无线电向机车乘务员索要了几辆救护车.

脱轨时,副列车长在7号客车里.当所有乘客都从7号客车撤离后,副列车长开始向两侧的尾随客车移动.这时,紧急救援人员已经到达,并开始进入列车车厢.

脱轨后汇报

2021年11月13日,Amtrak对紧急情况进行了汇报;参与脱轨的救援人员.讨论包括了关于能力的话题,向紧急救援人员提供准确的信息,包括列车上的乘客人数,改进的通信和应急培训计划

人员伤亡

下表显示了列车上所有乘客伤亡的位置:3人死亡,几乎1/3的重伤,以及所有的弹射都发生在7号车厢上

这次脱轨事故中有2名遇难者是乘客,据报道,脱轨发生时他们正在7号和8号车厢间的前厅行走.这两名乘客都是从列车的前厅区被弹射出来的.第三名乘客被从7号客车的窗口弹出

7次客车脱轨后,车厢右侧的乘客窗户从车厢上脱落,在车厢侧停前,乘客从一个开口被弹射出来.其中1名乘客死亡.1名从7号客车弹射出来的幸存乘客告诉NTSB,脱轨发生时,他坐在列车的左侧.他被甩到右侧,并离开了窗口空间,尽管他不记得撞到了窗户.

另1名重伤旅客位于7号车厢右侧的中间位置,他告诉NTSB列车脱轨后,他和他的妻子在继续前进的过程中翻了过来,结果他和他的妻子爬到了窗户上.他说,窗户最初还在车架上,完好无损

人员信息

机车乘务员罗伯特·科莱利(Robert A Clary)

机车乘务员科莱利于2010年入路Amtrak成为副列车长并于2016年获得铁路机车车辆驾驶证.他曾在脱轨现场附近地区担任列车长和机车乘务员11年,在Amtrak7次客车上工作是他的常规任务.Title 49 CFR Part 217要求铁路公司对员工进行工作各方面的测试,以评估他们正确完成工作的能力以及他们对公司规则和联邦法规的了解程度.记录显示,在2021年的前9个月,该机车乘务员进行了82次测试.没有记录差异.他在2021年6月的公司体检中没有发现严重的健康问题.这名机车乘务员告诉NTSB,在导致脱轨的那一刻,他没有使用无线电,也没有被其他活动分散注意力.对这位机车乘务员手机记录的检查证实,在这段时间里,他没有打电话,发短信或上网

副司机斯科特·拉尔森(Scott Larson)

副司机拉尔森于2007年入路Amtrak成为副列车长.在完成Amtrak的机车乘务员培训计划后,他于2016年获得了49 CFR Part 240的铁路机车车辆驾驶证.他的整个职业生涯都在高铁分部工作.记录显示,在2021年的前9个月副司机根据49项CFR Part 217要求进行了62次测试.没有记录不符之处.他在2021年3月的公司体检中没有发现严重的健康状况.对副司机手机记录的检查证实,在脱轨前没有电话,短信活动或互联网活动

毒理学检测

事故发生后,按照49CFR219.201的规定,对机车乘务员,副司机和列车长进行了酒精和其他药物的毒理学测试.所有物质检测结果均为阴性

运营,信号,交通和列车控制信息

BNSF每天平均运营25列货物列车和2列旅客列车,包括Amtrak公司的7号列车,在BNSF支线上,从蒙大拿州哈佛的MP 964.8向西延伸到蒙大拿州白鱼的MP 1217.5.该分部主要由单线和多条过路支线组成.旅客列车的最大授权速度(MAS)为79mph,货物列车为55mph

操作人员受2021年4月1日生效的《通用操作规则第七版》管理.与高铁分局有关的具体指令见BNSF系统特殊指令,所有分局,第2号,于2021年8月4日生效;BNSF蒙大拿分部时间表2号,2021年4月21日生效;以及任何针对该列车和运营当日的一般轨道公告.

BNSF通过交通控制系统授权列车在脱轨区域运行,由BNSF哈佛西调度员协调.列车运行受操作规则,特殊指令,时刻表指令和交通控制系统的信号指示控制并辅以叠加的PTC系统.

NTSB对信号设备进行了测试并审查了乔普林控制点和西比洛控制点间的维护,检查和测试记录.记录和测试表明设备工作正常.

列车信息

机车

Amtrak 7次客车上的两台机车是通用电气于1997年制造的创世纪P42DC型内燃机车.Amtrak使用P42DC作为其在东北走廊客专以外运营的旅客列车的主要动力.本务机车P42DC 74,重联机车P42DC 38;机车司机室里有操作机车乘务员和另外两名机组人员的座位.这些机车配备了一个面向前方的图像记录器和一个永久核心记忆事件数据记录器;以下为事故列车编组与损毁情况:

客车

Amtrak 7次客车的机后1位为61034号行李车,后面是9辆超级列车车厢.据Amtrak称,有343个座位可供购买

Amtrak 7次客车有3辆卧铺车厢,2辆普通车厢,1辆行李/车厢组合车厢,1辆过渡卧铺车厢,1辆休息车厢和1辆餐车.所有的车厢都在每排座位或每个房间配备了两件式窗户,高24in,宽66in.所有这些车厢的侧窗都是相同的,除了休息室车厢的弧形屋顶窗户

休息区客车的所有大窗户都是紧急出口/通道窗户,除了弯曲的屋顶窗户,可以增加乘客的视野.每个紧急出口/通道窗户的宽度为31.8in,高度为38.12in.这些窗户的实际框架开口大约小1in.图9显示了客车7损坏的窗口.

餐车(包括客车5号)在上层有72个座位.厨房占据了下层的整个空间

脱轨后客车的检查和试验

2021年9月26日,NTSB对列车未脱轨的部分(机车和前2辆客车)进行了FRA I级空气制动试验.测试时,制动器在服务和紧急情况下都能正常使用和缓解

乘员保护

乘员保护包括提供一个可以限制乘员运动的保护外壳,称为隔区化并使用吸能材料,旨在最大限度地减少事故中与内部结构碰撞时对乘员的伤害.车窗保留和隔区化是乘员保护的两个最主要方面.

铁路客运车辆分为三个等级之一.Amtrak 7次客车上使用的设备类型是一级设备,设计运行速度不超过125mph.II级车辆的运行速度可达160mph,而在独占通行权的情况下,iii级车辆的运行速度可达220mph.作为一级车辆,适用的设计和建造的最低联邦安全标准见49 CFR第238部分乘客设备安全标准子部分B和C.

具体而言,在子部分B安全规划和一般要求中,存在门紧急出口和救援通道系统,紧急窗户出口,救援通道窗口,应急照明,应急通信以及紧急出口和救援通道的标志和说明的最低标准.在子部分C一级乘客设备的特殊要求中,存在抗撞性的最低标准,如静态端强度,防爬坡装置,碰撞柱,角柱,颠覆强度,内部配件和表面以及玻璃

在脱轨后对车辆进行检查时,NTSB发现车辆的结构元件没有受损,也没有损坏.车辆外部的损坏仅限于侧壁和走行部损坏,没有影响乘客的乘员空间.然而,发现碎片从窗户区域进入,乘客从窗户区域弹射出来.因此,NTSB对脱轨后的检查重点是窗户和紧急出口,救援通道和窗户玻璃.

Amtrak 7次客车窗口系统

Amtrak 7次客车的每个窗户都是双功能窗户,超过了紧急窗户出口和救援通道窗户数量的联邦最低标准.双功能窗同时满足紧急出口和救援通道窗口的要求.联邦铁路局规定,旅客列车的每一主层至少有两个救援通道窗,每一主层至少有4个紧急出口窗.铁路车厢超过了这一要求,因为每个窗户都是双功能窗户.

旅客客车的窗户必须满足功能要求,透明,可维护,光学质量高,同时还要满足紧急出口,救援通道,耐火性和乘务员等安全要求

Amtrak 7次客车的窗户是由一个铝制外围框架固定在一起的,这个框架是用含有拉链的橡胶垫圈固定在列车车身上的.

拉链条是提供可维护性和紧急清除出口和访问的元素.在客车的内部和外部都提供了拆卸拉链条的说明.当拉链条从客车上取下时,整个铝窗框被设计成可以很容易地从车体上取下,从而允许出口和通过由此产生的空间进入.一旦窗户被拆除,它可以被放置在客车内部或放置在客车外部.2022年6月,FRA和约翰·A·沃尔普国家运输系统中心(沃尔普)发布了一份报告,《铁路客运设备玻璃系统的完整性》在这份报告中,FRA和沃尔普说:

在过去的44年里,至少有25人在客运列车事故中因乘客从窗户弹射出去而死亡(FRA2015).其中许多死亡事故归因于玻璃系统无法提供所需的乘客弹射水平或阻力.对颠覆事故的回顾表明,通常情况下,乘员保持性能(或缺乏这种性能)是由玻璃保持垫圈的容量决定的,而不是由玻璃窗格的强度决定的.特别是,这些失效似乎更多地归因于玻璃面板的安装方法,而不是玻璃面板的失效;车窗系统的一项关键功能是确保列车乘客在发生碰撞或颠覆时不会从车窗弹出,即乘客安全壳.联邦铁路局的玻璃安全要求解决了当两列列车以两条相邻轨道的最小间距通过时由于气压差而产生的力.19此外,玻璃部分必须符合49 CFR第223部分的抗冲击标准.除了抗破碎性和高速列车通过外,在不希望拆除车窗的情况下,例如在颠覆事件中,车窗框架在车体中的保留没有联邦最低安全标准.

下图显示的是7次客车在现场被纠正后的外部右侧.乘员弹射发生在上层缺失的窗户上

在这次脱轨事故中,7号至10号车厢的多个窗口系统失灵.如前所述,在脱轨过程中,后面的4节客车车厢颠覆.窗户保持系统的故障导致4辆颠覆的客车有47个窗户丢失或移位

列车驶过地面时,窗户上的垫圈被扯掉了.窗户要么完全脱落,要么部分脱落,这使得灰尘和道床进入空隙空间,填满了客车厢内被占用的空间.窗户保持系统的故障导致7名乘客被困,其中两人严重受伤

防撞性

在脱轨后的检查中NTSB观察到,3至7号车厢脱轨后仍与机车相连.3号客车使后两轴脱轨.4号和5号客车脱轨后的损伤仅限于底部.客车6号脱轨,向右倾斜,车底受损.

7号客车右侧脱轨,外侧壁严重受损,11个大型乘客侧窗中有9个缺失或脱落.下图显示了7号客车脱轨后的内部情况

8号客车脱轨并向右颠覆,位于7号客车后面约830ft处.右侧的14扇窗户全部脱落,副驾驶门的窗户不见了.9号客车仍然与8号客车相连,也脱轨并向右颠覆倒.所有11个窗户都从右侧上层脱落.10号客车失去了12个窗户,并脱轨并颠覆,但仍与9号客车相连.这辆列车车厢里的卧室里有泥土和碎片,大部分窗户都掉了下来

在翻倒的列车车厢(7-10号车厢)中,当车门被卡住时,乘客被泥土和碎片困住了,还有几名乘客被进来的泥土部分困住了.在较低层的卧室和休息区,多达2ft(约3m)厚的泥土进入了空间

BNSF轨道

铁路轨道的最低安全标准在联邦铁路局的轨道安全标准中有概述,可在49 CFR Part 213中找到.事故区域的轨道由BNSF所有,被指定为联邦铁路局IV级轨道,根据客车辆的重量,除非另有限制,否则客运列车可以以80mph的最高时速运行,货物列车可以以60mph的最高时速运行.脱轨发生在高铁分段的单一干线部分,呈轻微曲线.这条轨道是用木枕建造的,宽9in,深7in,长8ft6in.在脱轨区域,十字中心到中心的间距被测量为19.5in.

如前面所述,主轨由南轨和北轨组成.南轨由141磅的截面轨组成,2003年1月制造.从大约MP 1014.60到大约MP 1014.40, NTSB测量了南轨,在曲线1014的长度上,通过位于MP 1014.57的POD,在轨道曲线上有一个均匀的轨道磨损模式,轨道踏面磨损损失约为3/8in.NTSB注意到,南运行轨道被观察到是干燥的,没有迹象表明摩擦改性(油脂)沿着轨道的轨距部分延伸南轨是用标准的双肩系板和标准切割的钉钉固定在横轨上的.

向西行的北轨由136磅和132磅重的钢轨组成.从MP 1012.00到MP 1014.554的大部分北轨由136磅重的轨道组成,于1995年10月制造.北轨使用标准的双肩系板和标准切割的道钉固定在十字交叉上.

NTSB注意到,在MP 1014.554和MP 1014.550间,北侧更换了两个四螺栓悬挂式轨道接头,长度为19ft6in.这条19ft6in的塞子轨道由1982年1月制造的132磅重的替代轨道组成.NTSB指出,用螺栓固定的替换轨道有1/2in的垂直轨道磨损用螺栓代替的钢轨用标准的六孔连接杆固定在现有的北钢轨上,长36in.每个替换轨道接头都被钻孔用于轨道内焊接,并有四个6.5in的标准螺栓、螺母和锁紧垫圈来固定接头杆.NTSB指出,东部悬挂式四螺栓轨道接头在轨距侧接头杆的上表面有列车轮缘接触的迹象

脱轨点

Amtrak 7次客车在MP 1014.57脱轨.NTSB在南轨的一条曲线上观察到第一个车轮凸缘偏离的痕迹,在螺栓替换轨以西约100ft处.24车轮凸缘偏离标记相距约2in,从南轨的轨距角开始.车轮凸缘偏离标志向上穿过南轨的头部部分.这些标记没有完全延伸到运行轨的整个轨头部分.在未对准的BNSF轨道和确认的POD间没有其他脱轨标志.下图显示了在南轨上的曲线POD处的第一个车轮轮缘偏离标记

连续焊接轨道和四螺栓轨道接头联邦法规49 CFR 213.119将连续焊接轨道(CWR)定义为长度超过400ft的连续轨道.当铁路被安装为CWR时,日后为更换钢轨而安装的铁路接头仍属CWR.27一般来说,在检查过程中发现钢轨内部有缺陷时,钢轨接头用于安装替换钢轨.在CWR内安装更换轨道的方法如下:

焊接.螺栓使用轨道连接杆和四个螺栓.

螺栓使用钢轨连接杆和6个螺栓.

四螺栓轨道接头与两个螺栓每轨端允许接头焊接在未来.尽管在钢轨一端钻第三个螺栓孔使接头更加坚固,但由于第三个螺栓3与钢轨末端的距离太近,因此无法再选择焊接接头.

用螺栓更换导轨接头

替换轨道或塞轨是指两端使用螺栓和称为接头杆的金属杆连接到现有CWR的部分轨道.Amtrak 7次客车在mp1014.55和mp1014.57间的两个四螺栓轨道连接的西部连接处约100ft处脱轨.BNSF要求在弯曲的CWR轨道区域更换18ft或更长.BNSF的《工程指南》中规定,需要每季度检查90天内的临时铁路接头(BNSF 2021).下图显示了用螺栓更换导轨的示例.在照片中,由于与接头杆接触,钢轨尖头凸起.随着钢轨和接头杆在列车荷载下的垂直运动,长钉逐渐从横截面中挤出来.这被称为垂直轨道偏转,将在第1.9.3.2节进一步讨论.锚钉(与接头杆不接触的钉)随着横梁移动,不受导轨/接头杆运动的影响

在对BNSF轨道脱轨后的检查中,NTSB注意到在POD以东100ft的MP 1014.554和MP 1014.550间有一个19ft6in的螺栓替换轨道,其中有两个四螺栓轨道接头.更换轨道安装使用标准的六孔连接杆在每一端.每个连接杆都使用6.5in标准螺栓、螺母和锁紧垫圈在每个导轨端使用两个螺栓固定连接杆.BNSF记录显示,这条铁路安装于2021年7月23日,即脱轨前64天.在这个脱轨区域的四螺栓轨接头被认为是维护轨,而不是安装轨.维修轨是用来替换确定为有缺陷的轨.这是一段较短的铁路,当轨道缺陷需要更换轨道时,将原有的CWR切割成较大的部分.

CWR规章制度

联邦法规49 CFR 213.118要求每条铁路

由CWR建造的轨道已制订计划,其中载有处理CWR的安装调整及维修的书面程序;CWR的检查以及将这些程序付诸实践的培训计划

CWR项目的实施计划必须提交联邦铁路局批准.

BNSF的CWR计划在其安装程序中进行了概述.

根据49 CFR 213.118的要求调整,维护和检查CWR计划,生效日期为2021年3月4日.本程序详细说明了铁路关于安装,调整,维护和检查CWR轨道的政策(BNSF 2021).该程序适用于列车运行的所有干线,侧线和其他轨道上的CWR,并详细说明了BNSF如何应用其CWR建设和维护标准和程序,以符合联邦铁路局49 CFR 213.119中概述的要求.在49 CFR 213.119 (c)(2)中,联邦铁路局要求在2009年10月21日后,在CWR安装过程中放置的每个四螺栓轨道接头要么焊接,要么用六个螺栓安装,要么在安装后60天内将每个方向195ft内的每个交叉节点锚定.

BNSF轨道条件

BNSF轨道不对准

轨道几何是指轨道结构的轨距,表面和对中.轨道几何条件的变化或偏差将影响列车在这些条件下的运行.

在2012年至2022年的10年间,美国有592起可报告的轨道几何形状导致的脱轨事故,造成5人死亡,75人受伤对事故数据的全面审查显示,在2021年美国97起脱轨事故中,轨道几何形状占35起,是该国轨道引起的脱轨事故的第二大原因.在轨道几何引起的事故中,48%与轨道对齐不整齐有关.每个月,大约有两起可报告的列车事故是由于导致乔普林脱轨的类似条件而发生的.2021年,美国有35起脱轨事故归因于可报告的轨道几何条件,其中3起发生在BNSF轨道上.

就在脱轨前,从Amtrak 7次客车的正面图像记录中观察到轨道不对准的情况.据估计,轨道偏差的情况是两条轨道的横向位移约为2.9in,长度约为40ft.偏差可能已经达到联邦铁路局轨道安全标准的最低要求,但可能超过了允许的横向位移11/2in.误差是通过视频研究计算的,误差范围为±1in.脱轨过程中轨道受到扰动,由于脱轨过程中轨道向右偏移,无法确定对中偏差

垂直轨道偏转

垂直轨道偏转是列车在轨道上移动时,将重量施加到轨道上所发生的轨道的上下运动.当遇到垂直轨道偏转时,车轮的卸载发生在客车相对的对角角上

由于Amtrak 7次客车是向西行驶,所以首先遇到的是东接头.在调查过程中,NTSB观察到,螺栓替换轨道的东接头在轨道基座和十字板间存在约1in的垂直间隙.也有明显的证据表明,当列车穿越/装载钢轨时,十字板的垂直轨道额外发生了1in的偏转,导致垂直轨道偏转总计约2in螺栓替换轨道的西部接头在轨道基座和十字板间有5/8in的间隙,并注意到额外的1/2in的垂直轨道偏转,总计约1 1/8in.(见下图)标题49 CFR 213.13轨道安全标准规定,在测量卸载轨道以确定是否符合要求时,必须将轨道加载时发生的(垂直)轨道移动(如果有的话)添加到卸载轨道的测量中.这一规定到位,以便在为检查目的而测量轨道几何形状时,它代表了列车在穿越轨道时将遇到的条件.

在NTSB对脱轨列车和它前的三列列车的正面图像记录的检查中,NTSB根据机车的滚动角度估计了机车经过垂直偏转区域时北轨的垂直轨道偏转.下表列出了根据研究的正面图像记录估计的垂直轨迹偏差和横向偏差

磨损轨与连接杆垂直接触

NTSB注意到,沿脱轨曲线北侧的几条更换轨道有1/2in的垂直磨损轨.垂直磨损轨的计算方式是与相同重量或尺寸的新轨段相比的差异.如下图所示,连接杆上有沟槽和油脂,与车轮轮缘接触一致.这表明车轮的轮缘在经过磨损的钢轨时已经与连接杆接触,从而偏离了正常的轮轨界面.当钢轨头磨损时,连接杆与车轮凸缘间的间隙减小.如果磨损足够严重,那么车轮的轮缘将与连接杆接触,造成不安全的状况

1998年,FRA发表了一份题为《钢轨强度调查中钢轨磨损极限估计》的报告(FRA1998).由Volpe撰写的FRA报告得出结论,为了铁路的安全运行,应在断裂强度的基础上建立允许的铁路磨损限制.除了一些例外这些限制可以概括为:

(1)最大允许头高损失0.5in

(2)最大允许仪表面磨损0.6in.FRA没有根据报告的调查结果制定任何关于铁路磨损限制的规定.然而,BNSF在其工程说明中概述了基于钢轨重量允许的垂直磨损钢轨的限制(BNSF 2021a).北轨有1/2in的垂直轨道磨损,这是BNSF标准下132磅轨道允许的最大数量.北轨还显示出明显的垂直磨损轨金属流动.32

如下图所示,钢轨两端有缺口和断裂,有证据表明钢轨接头杆上的车轮轮缘接触冲击了四螺栓钢轨接头

路基不稳

在审查脱轨区域的卫星图像和BNSF轨道记录时,NTSB确定了一个似乎是涵洞的地方,可以让水通过支撑轨道结构的土填埋物2022年9月15日,NTSB和BNSF工程部的代表回到脱轨曲线,检查直径30in的涵洞,并收集更多信息.在现场调查阶段,涵洞是看不见的,BNSF的代表告诉NTSB,他们不得不使用挖掘设备清除污垢和碎片,以确定涵洞的位置,为NTSB的现场访问做准备.

由位于mp1014.57的吊舱开始,垂直移动轨道向西延伸约78ft,向东延伸约200ft.NTSB观察到,该区域在十字路口间的空间中表现出不均匀的异常扰动道床.此外,横轨周围的道床显示出运动的迹象,这表明在列车重量施加的载荷下,轨道发生了垂直偏转.

虽然轨道上总是有一些垂直运动但NTSB在检查期间观察到一列货物列车穿过填埋区并注意到在列车车轮施加在轨道上的载荷下,轨道在垂直方向上的移动比在轨道的其他区域更明显

在2022年9月15日的现场,NTSB观察到一个白色的测量标记在路基上,在填充物的顶部,靠近轨道.BNSF的1名代表表示,该标记表示BNSF为收集该地区轨道路基信息而进行的岩心钻孔样本的位置.这次岩心取样和分析是在调查期间进行的,没有通知NTSB.NTSB随后要求提供核心样本,并就此完成任何分析或评估.2022年10月5日,BNSF向NTSB提供了一份文件,其目的是评估路基不稳定性是否是影响高线细分的四个站点的轨道性能的因素,以及这些站点是否是可行的路基稳定候选地.该报告部分建议“BNSF继续监测路堤不稳定性

近期BNSF轨道维护

2021年8月26日至27日,在脱轨前不到1个月,BNSF工务段在MP 1014.00和MP 1015.00间安装了约700个标准十字路口,包括脱轨区域.这项工作还包括夯实和调整道钉,但仅限于新安装的交叉.2021年8月27日上午,由于轨道铺装工作尚未完成,工头在BNSF轨道受影响区域设置了30mph的慢速命令限速

轨道堆焊

轨道铺装是对轨道结构进行夯实和稳定,以消除轨道表面凹凸不平的过程.它还有助于保持轨道符合指定类别轨道的适当几何要求.

在2021年9月2日晚上完成轨道铺面工作后,根据BNSF的规定,铺面工头在BNSF轨道的受影响区域发出了30mph的慢速命令,以压实或沉降到压载物中.第二天,车速提高到每h45英里.2021年9月14日,缓慢的命令被取消.

轨道检查

BNSF轨道检查

根据49 CFR 213.233的要求,IV级轨道每周检查2次,每次检查间隔1天,可以步行检查,也可以乘坐车辆以允许检查人员目视检查轨道结构是否符合要求的速度穿越轨道.联邦铁路局的规定并没有明确规定这些检查应该以何种速度进行.

BNSF CWR文档中概述的程序为检查人员提供了一份条件列表,供他们监视并采取适当的补救措施.特别是,对于钢轨接头,在检查完成后,检查员在接头处的钢轨网上写上首字母和日期,然后将检查记录在BNSF的电子跟踪记录系统中.

BNSF的轨道检查政策规定,轨道检查用于检测,纠正和保护BNSF轨道标准的变化,确保列车以授权的速度安全运行,并协助确定轨道维护的优先顺序

BNSF根据其工程指导和联邦铁路局轨道安全标准检查和维护轨道、道岔、侧边和车场.BNSF检查可以通过步行、高铁或乘坐列车或几何汽车进行.自动轨道几何测量系统为铁路检查员提供有关轨道状况的信息,这些信息必须由检查员验证,从而增加了整个轨道检查计划.通过步行或高铁目视检查无法发现所有轨道内部缺陷或由精确测量偏差引起的轨道缺陷.所有的轨道检查方法都是必要的,并在不同的情况下为检查员提供可操作的信息——不应认为一种检查模式优于另一种模式以满足所有的轨道检查需求.例如,由几何车或客车附加设备进行的自动轨道检查提供了有关特定轨道参数的详细信息,但它们无法捕捉到人类检查员可检测到的各种独特轨道危险.它们是用来补充检查程序的,不应该用来代替实际检查轨道的检查员.

BNSF向NTSB提供了在事故发生日期(2021年7月17日)前对脱轨区域进行的最近五次几何车检测数据;2021年7月24日;2021年8月19日;2021年8月25日;2021年9月1日

9月份的检测数据是在BNSF于2021年8月25日安装MP 1014.4与MP 1014.60的交叉后,但在BNSF于2021年9月2日出现曲线前收集的.在2021年9月1日至脱轨期间,没有对脱轨区域进行几何车检查.NTSB对所有轨道几何形状车辆检查数据的审查显示,没有BNSF或联邦铁路局的缺陷.

BNSF轨道检查记录显示,脱轨前的最后一次检查是在2021年9月23日,即脱轨前2天,在mp1014.57的高铁车辆上进行的.记录中没有记录有缺陷的轨道状况.

联邦铁路局在49 CFR 213.119 (h)(6)(i)中规定,当轨道为2级客运列车或3级及以上列车时,须步行检查CWR境内的铁路接头.对于BNSF轨道的这一区域,这意味着需要每季度进行一次步行检查.四螺栓导轨接头于2021年7月23日安装并检查,原定于2021年10月进行检查.

联邦铁路局轨道检查

联邦铁路局的铁路安全办公室促进和规范整个国家铁路行业的安全.该办公室通过多样化的铁路安全专家来执行其监管和检查职责.该委员会的工作人员包括近400名联邦安全检查员,他们专注于合规和执法方面的六个技术学科之一.联邦铁路局轨道检查员负责外部监督,通过对拥有轨道的铁路进行定期检查,确保指定地理区域内的铁路轨道网络符合联邦法规.轨道监察员的工作是通过联邦铁路局的重点检查计划(连同铁路和托运人资产清单数据库)进行优先排序,以取代其国家检查计划和区域检查点.

联邦铁路局轨道检查员在2021年向BNSF提交了七份关于该分部的报告,直到脱轨当天.然而,这些检查都没有包括脱轨区域.

2020年,联邦铁路局铁路安全检查员向BNSF提交了13份活动报告,用于对其高线分部的检查.对这些报告的审查显示,在2020年2月18日至2月20日的3天内,联邦铁路局检查员提交了8份报告,涵盖了Hi-Line分局的部分地区.该脱轨区域在2020年只进行了两次检查.这些检查是从美国铁路客运列车的主要机车进行的

脱轨后,NTSB审查了FRA2019年、2020年和2021年高铁支线的轨道检查记录.2019年8月22日,FRA的1名铁路安全检查员对MP 1006.9至MP 1022.0间的高铁路段进行了步行检查,其中包括脱轨区域.这是FRA在25个月后脱轨前对脱轨区域进行的最后一次有记录的步行检查.在这些检查报告中,FRA检查员注意到36个缺陷条件,其中没有一个在脱轨曲线中.其中两个是BNSF未能遵守书面CWR程序的地点.此外,在MP 1014.8处确定了钢轨底座下的道钉和系板的缺陷状况;这是最接近POD的缺陷,MP 1014.57.

FRA于2021年8月25日和2021年9月1日使用无人轨道几何车进行了两次轨道检查.检查未发现需要采取任何后续行动的轨道缺陷.

轨道检查和系统安全

NTSB对BNSF高铁支线轨道检查员的工作历史进行了审查,显示他在2021年9月1日至9月25日的17天内工作了约224h.平均每个工作日工作13个多h.BNSF记录显示,在脱轨前一周,轨道检查员在一周的前三天不值班,但在接下来的4天里工作了约57h.

在接受NTSB的采访时,这位轨道检查员表示,轨道检查员的职位是通过招标程序根据资历“授予”的.然而,也有一些空缺职位没有被填补,因为没有人竞标这些职位,因此留下了空缺.

钢轨检查员对他整个夏天负责的钢轨检查方法作了如下描述:

我要去看看——这也需要一些尝试和错误,因为——嗯,夏天的大部分时间里,大瀑布一周要检查四次.所以,这是你一天中4到5个h的时间,你知道你有义务去做那个分支.所以,你必须——我先做Hi-Line的一部分,然后是大瀑布的部分,然后是Hi-Line的另一半和大瀑布的部分.然后我做甜草和大瀑布的部分,然后我试着在一天内完成整个Hi-Line,然后在最后一天完成甜草和大瀑布的部分.这就是我发现通过试错来打破它的最好方法.

NTSB问轨道检查员长时间工作是否影响了他充分检查轨道的能力.他说:我不会把我的工作时间作为不保护铁路,不保护我们的商品和铁路上的人的借口.他表示他会继续报告缺陷,修复缺陷,并在需要时实施保护措施.

轨道检查员说,他从2021年5月开始一直在检查脱轨曲线.他说,脱轨曲线从历史上看,有点过高.他说,在2021年7月安装铁路接头后,他注意到在脱轨曲线上的行驶更加崎岖.他说,这些接头损伤严重,因为当列车经过时它们位于曲线的低侧.他表示,把它们焊接起来会很好……迟早的事.他说,在2021年9月23日的检查中,他确实向1名公路管理员指出了这些接头但他们没有停下来看看.他说,他遇到的问题是低轨上的其他塞轨要么不匹配……在钢轨上还是…他们只是骑得很艰难,因为他们在曲线的低端.他说:低轨很薄,而高轨有很好的表面磨损

订单慢

BNSF的慢速订单政策要求在某些维护活动(如铺面)干扰轨道支撑压舱结构的轨道上使用临时慢速订单(BNSF 2020).这些临时的慢速指令允许列车和其他设备以较低的运行速度在BNSF轨道上继续运行.列车的行驶使轨道的支撑道砟结构更加紧凑,有助于轨道的沉降.BNSF政策指示员工每天检查限制,如有必要,以确保他们是适当的速度

BNSF的限速政策还有其他要求:

有资格的人员必须检查临时限速覆盖的地点,并尽快解除限制.在慢阶范围内定期检查曲线的超高程,以发现超高程的任何增加.在弯道上缓慢行驶的列车的重量会导致超高,这可能会导致车轮爬升,特别是如果轨道对齐或交叉水平是不规则的.如有必要,每天检查限制,以确保它们处于适当的速度.

BNSF的高线分部轨道检查员在脱轨后的一次采访中告诉NTSB,自2020年秋季以来,他就没有走过这条曲线(指脱轨曲线).

如表7所示,在事故发生前的2个月里,BNSF在POD周围地区下了7次临时慢速订单

自主轨道监控系统

自动轨道监测系统,如车辆/轨道相互作用(V/TI)车载组件监测系统,旨在检测超高高度问题,并测量行驶质量、车轮/轨道碰撞(如损坏和断裂的接头)以及短弦轨道表面状况(如轨道几何条件).这些系统旨在早期发现恶化的轨道状况,并监测在税收服务中使用列车的轨道和轨道结构的整体健康状况.当轨道状况超过一组预定义的警报标准时,它们能够向铁路提供实时通知.

自动监控系统可以安装在客运和货运客车辆上(Pedrag, Jovanovic, and Dick 2018).为了响应联邦铁路管理局提出的监管要求,Amtrak公司于2000年在东北走廊的Acela列车上安装了自动驾驶监控系统,这是美国首次系统地使用自动监控技术.该监测系统基于设备制造商和联邦铁路局合作开发的技术,通过测量卡车和车体加速度,可以远程、自主地监测Acela列车的性能.截至2022年10月,自主监控系统,如V/TI,在所有I类铁路上使用.其中47辆是在BNSF运营的机车上,39辆是在Amtrak的铁路设备上.

脱轨后的行动

脱轨后,BNSF进行了维修,使轨道重新投入使用.除了在脱轨前进行的交叉和铺面工作外,BNSF还用141磅重的CWR取代了南北轨道,从而消除了事故曲线上的所有接缝.BNSF随后重新铺设该地区,以获得适当的轨道条件.

Amtrak还在几个方面采取了行动,以解决这次脱轨引起的问题,其中一些问题在2021年11月13日与紧急救援人员的汇报中进行了讨论.Amtrak解决了乘员保护问题,包括减少可能被困在列车车厢内的可能性.此外,Amtrak还加强了简报,让乘客了解安全信息的可用性.Amtrak还致力于为应急照明和公共广播系统等安全系统提供更好的维护监督.Amtrak还解决了乘客责任问题,其中包括向紧急救援人员提供有关列车上乘客人数的准确信息,并向OBS提供额外培训的能力.此外,Amtrak还采取了培训等措施,以改善机组人员、机组人员和乘客间的沟通,以及在紧急情况下机组人员和应急人员间的沟通.此外,Amtrak开始修订其员工的紧急培训,并为紧急救援人员提供额外的资源和培训.

原因分析

情况介绍

2021年9月25日,Amtrak(Amtrak) 7号列车,也被称为帝国建造者号——载有165名乘客和机组人员的旅客列车,在BNSF拥有和维护的轨道上行驶,在蒙大拿州乔普林附近的MP 1014.574脱轨.6人被弹射出来,其中3人死亡.49人受伤.这列列车由2节机车和10节客车组成.机车和前两节客车仍在轨道上

本分析讨论脱轨及以下安全问题:

轨道条件的组合,当组合时,导致列车脱轨

CWR中安装有四螺栓轨接头的维护轨的处理

轨迹检查实践的局限性

客车颠覆事件中乘客车窗的保留

客车颠覆事件中分局的充分性

在完成了对导致脱轨的情况的全面审查后,调查确定以下因素不是导致脱轨的原因:

BNSF的信号和列车控制系统.NTSB审查了BNSF的PTC系统和交通控制信号系统,发现两者都按设计运行,没有导致或促成脱轨.此外,NTSB发现BNSF在使用交通控制信号系统方面的调度活动是适当的.

Amtrak机车乘务员的表现,培训或经验.NTSB审查了Amtrak 7次客车的正面图像记录,发现操作机车乘务员没有足够的时间来检测和应对轨道缺陷.两位机车乘务员都是完全合格的,对路线也很熟悉.

Amtrak机车和客车的机械状况.NTSB检查了这列列车,发现它在大修后处于预期的年龄和时间状态.从机械上讲,这些车辆符合所有适用的标准和法规,并适合在预定路线上以预定速度运行.

因此NTSB得出结论,这些都不是导致Amtrak 7次客车脱轨的原因:BNSF的信号和列车控制系统;Amtrak机车乘务员的表现、培训或经验;或者Amtrak车辆的机械状况.

轨道条件

NTSB在POD区域观察到三种令人关注的轨道状况:轨道磨损,四螺栓轨道连接处的垂直轨道偏转以及轨道错位.由于测量是在脱轨后进行的,因此这三种情况中的任何一种都不能单独确认为可谴责的缺陷状况,但它们的共同存在导致了导致脱轨的情况.下面讨论每一种情况,然后讨论它们的组合情况.

钢轨磨损

磨损的钢轨更容易出现缺陷,从而导致钢轨故障.此外,由于钢轨的磨损,钢轨的整体强度降低,钢轨的尺寸也发生了变化.在本次事故中,事故区域北轨在东部四螺栓轨接头处出现1/2in的垂直轨损.两个四螺栓轨接头(东/西)在相邻的轨端有明显的缺口(小裂缝).此外,两个四螺栓轨道连接杆都有纵向凹槽,延伸到连接杆的顶部表面,这与车轮轮缘接触一致.当钢轨头磨损时,连接杆与车轮轮缘间的间隙减小.如果磨损足够严重,那么车轮的轮缘将与连接杆接触,造成不安全的情况.

在连接轨道上的四螺栓连接杆不是设计来支持由车轮轮缘传递的负载,因为列车在满载时在顶部移动.在这次事故中,由于钢轨上的磨损,NTSB观察到有证据表明车轮轮缘骑在连接杆的顶部.这种类型的接触产生不均匀的力,导致不均匀的负载分布到轨道系统.此外,松散且与横轨连接不牢固的轨道接头会在列车经过时上下循环,进一步扰乱轨道状况.当车轮凸缘离开正常的轮轨界面,在弯曲轨道上行驶到连接杆上时,列车在通过弯道时所受到的力可能过大且不均匀,导致车轮爬升脱轨(Wu和Wilson 2006).NTSB得出结论,磨损的轨道在四螺栓轨道接头允许车轮轮缘接触;这造成了一种情况,导致列车上的不均匀和过大的力和不寻常的负载分布到钢轨上,导致车轮爬升脱轨.

轮缘接触并不是铁路系统磨损轨道的唯一风险.长期以来,NTSB一直建议FRA制定与铁路磨损有关的标准.1980年7月,载有危险物质的油罐车在肯塔基州穆德拉夫脱轨.两辆载有氯乙烯的罐车被刺穿,罐内物品被烧毁.对导致脱轨的轨道曲线的检查发现了过度磨损

作为调查的结果,NTSB建议FRA制定规定,指定可接受的铁路磨损限度(NTSB 1981).1982年11月,这项名为“安全建议R-81-35的建议被列为不可接受的行动,因为FRA表示,它认为当时拟议的规则已充分解决了该建议,并且不打算颁布有关铁路磨损的额外标准.

1998年,FRA发表了《钢轨强度调查的钢轨磨损极限估计》,这是Volpe在FRA赞助下进行的一项钢轨磨损研究(FRA1998).Volpe在其报告中说,为了在铁路轨道上安全运行,允许的铁路磨损限制应该在断裂强度的基础上建立.由于钢轨的整体强度与存在的材料量成正比,所以存在的材料越少,整体强度就越低.Volpe进一步指出,对于大多数钢轨截面,钢轨的允许磨损极限估计为1/2in.到目前为止,FRA还没有采取任何行动来实施铁路磨损的监管要求.如果FRA根据前发布的NTSB的建议或联邦铁路局赞助的研究制定了铁路磨损限制法规,那么在这次事故中看到的铁路磨损将需要更换.因此,NTSB得出结论,如果FRA制定了钢轨磨损限制规定,很可能需要在车轮轮缘与四螺栓连接杆接触前更换磨损的钢轨.因此,NTSB建议FRA要求一个最大可接受的铁路磨损限制.

垂直轨迹偏转

垂直轨道偏转,即列车的重量施加到轨道上时轨道的上下运动,在所有的轨道设计中都很少出现.在弯曲轨道上,不希望出现的垂直轨道偏转会产生不成比例的力,传递给钢轨的载荷条件不均匀,以及不希望出现的列车性能.

Amtrak 7次客车在曲线上行驶时的正面图像记录显示,列车表现出突然的异常运动,如滚动,偏航和摇摆与糟糕的赛道状况一致.NTSB的调查发现,北轨上的东部接头的垂直轨道挠度为2in,西部接头的垂直挠度为1 1/8in.这种类型的轨道状况将导致在面向前方的图像记录中观察到的突然异常运动.当Amtrak 7次客车在垂直偏转的四螺栓轨道连接杆上行驶时,载荷分布会发生变化,给轨道带来不希望的载荷条件.两个四螺栓轨道接头的轨端都出现了明显的劣化.由于这些情况,Amtrak 7次客车摇晃摇晃,最终导致车轮在南轨上脱轨.NTSB的结论是,东部和西部四螺栓轨道连接处的垂直轨道偏转是导致车轮卸载和车轮爬升脱轨的原因.

轨道错位

从前三个人的正面图像记录中捕获的数据

在Amtrak 7次客车前3h19min开始运行的列车显示,列车在穿过轨道时左右滚动、偏航和摇摆.此外,数据

这些列车的数据显示,脱轨曲线上的轨道偏差逐渐恶化,每列列车的南北轨道都进一步向左移动

横越钢轨.NTSB审查了Amtrak 7次客车运行监控记录观察错位是如何发展的

NTSB估计,当列车穿过脱轨区域时轨道在曲线上横向移动了2到4in.记录显示Amtrak的列车运行异常

7次客车在经过垂直偏转的四螺栓轨道连接后,车轮轮缘在连接杆上行驶.这些记录显示,机车猛烈地向左移动,然后向右移动,然后又向左移动,当这一运动在列车中向后推进时,列车脱轨了.因此,NTSB得出结论,Amtrak 7次客车在事故发生后立即脱轨在事故曲线中穿越轨道错位.

路基失稳

2022年9月15日,NTSB的调查人员和BNSF工程部的代表回到乔普林,对事故曲线进行了进一步的评估,包括步行检查.NTSB指出,自脱轨以来,除了脱轨前已经完成的交叉和铺面工作外,BNSF还在弯道进行了广泛的轨道更新BNSF用141磅重的CWR取代了南北轨道,消除了弯道上所有的轨道接头,并加固了一些交叉轨.BNSF然后在这项工作后浮脱轨道,以获得适当的轨道几何形状.如第1.9.3.4节所述,NTSB注意到一段轨道在土填土附近表现出垂直运动和路基不稳定,土填土包含环绕POD的涵洞,向西延伸约78ft,向东延伸约200ft.该区域已被确定,因为十字路口间的干扰道床已显示出移动的迹象.航迹总是显示出某种程度的垂直运动.然而,在2022年9月15日的步行检查中,NTSB注意到,当一列货物列车穿越填埋区时,在列车车轮施加在轨道上的载荷下,轨道在垂直方向上的移动比在轨道的其他区域要明显.NTSB的结论是,在脱轨曲线上存在一个尚未解决的路基不稳定问题

稳定的路基对于保持适当的轨道几何形状至关重要,从而保证列车的安全运行.这在CWR领域更为重要,因为不稳定的轨道更容易发生轨道屈曲或机械错位.

在2022年的检查中,NTSB还注意到,有证据表明,在正在进行的调查期间,在没有通知NTSB的情况下,进行了岩心钻孔取样和分析,并要求提供岩心样本和任何相关的分析或评估.2022年10月5日,BNSF提供了一份题为Hi线路堤稳定性评估岩土技术评估的文件,日期为2022年9月22日(Shannon & Wilson 2022).对脱轨曲线进行的岩土工程评价没有定论,也没有确定2022年9月15日目睹的路基失稳原因

NTSB的结论是,有必要对脱轨曲线进行额外的岩土工程研究,以确定路基不稳定的原因,并防止在同一地点再次发生脱轨.因此,NTSB建议BNSF在整个脱轨曲线填充区进行额外的综合岩土工程评估,以确定路基失稳的原因.此外,NTSB建议,一旦岩土工程评估成功完成,确定了路基不稳定的原因,BNSF就会进行适当的修复,以稳定轨道,防止轨道结构过度移动.

线路条件组合

NTSB在调查涉及FRA现行轨道安全标准可接受的轨道状况组合的事故方面有着悠久的历史.在49 CFR 213.1范围部分中发现的FRA法规要求铁路公司解决轨道状况的组合,其中任何一个单独都不会偏离要求,以纠正状况并提供安全操作.该规定是FRA于1971年6月发布的《轨道安全标准规则制定建议通知》(Federal Register, 1971, 11974)的一部分.同年,NTSB向FRA评论说,范围部分是不具体的,基本上是不可执行的.

1978年6月,众议院和参议院拨款委员会的会议指示NTSB对危险材料的铁路运输和适用的轨道标准进行彻底审查,并确定FRA如何能够更有效地防止危险材料脱轨的发生和降低其严重程度.作为审查的结果,NTSB发布了安全建议R-79-19,该建议要求更明确地确保检测和纠正所有导致脱轨的轨道条件组合(NTSB1979年).42在对1980年7月发生在肯塔基州Muldraugh的伊利诺斯中央铁路公司的列车脱轨事件的调查中,NTSB确定,可能的原因是外轨倾斜(滚动)和弯道轨距变宽,这是由于有缺陷的横轨、过度磨损的钢轨、不规则的路线和轨距以及列车速度产生的横向力的综合影响.在这次脱轨事件中发现的许多轨道不平整在既定的联邦标准下是可以接受的偏差.作为这项调查的结果,NTSB重申了安全建议R-79-19 (NTSB 1981年).1982年3月,FRA回应说,它不打算进一步修订轨道安全标准.因此,1982年11月10日,安全建议R-79-19被列为封闭不可接受行动

在对2013年7月发生在纽约布朗克斯的北部铁路脱轨事件的调查中,NTSB确定,可能的原因是由于污染的道床、混凝土十字路口的恶化以及北部铁路决定推迟预定的轨道维护导致的轮廓偏差,导致轨道间距过大(NTSB 2014).NTSB发现,没有确定的参数来确定缺陷状态,测量分析是基于经验和意见,整个行业的遵守是不一致的因此,可能对安全操作构成风险的轨道条件组合更有可能被遗漏.

布朗克斯调查的结果是,在安全建议R-14-75中,NTSB建议FRA为轨道状况的组合确定具体的允许限制,其中任何一个单独都不会偏离FRA的规定,需要采取补救措施,但如果结合起来,则需要采取补救措施.FRA对这一建议的唯一回应是在2015年4月,当时它表示,作为修订轨道安全标准的规则制定的一部分,FRA已经审查了各种轨道状况,以确定哪些轨道状况的组合是不安全的,并需要采取补救措施以确保安全运行.在此审查后,2013年,FRA发布了49 CFR第213部分关于V/TI安全标准的最终规则,该规则建立了新的要求,以解决轨道路线和表面条件的不安全组合(联邦公报,2013,16052)

在制定V/TI规则时,FRA试图将修订内容纳入具有良好物理和数学基础的实用标准并通过计算机模拟车辆/轨道动力学的结果,考虑国际惯例,以及对资格和收入服务测试数据的彻底审查得出其建议.2016年1月8日,NTSB回复说,我们很失望地发现,同样的修改也没有被纳入子部分A到F.在将修订纳入子部分A到F前,安全建议R 14-75被归类为开放可接受的回应.FRA在其唯一回应后的8年里没有提供任何更新

Amtrak 7次客车的脱轨是综合轨道状况的另一个例子,其中任何一个单独都不构成对FRA轨道安全标准的偏离.这次事故的轨道状况——轨道磨损、四螺栓轨道连接处的垂直轨道偏转、轨道不对准以及连接杆上车轮轮缘接触的附加条件——所有这些都导致了Amtrak(Amtrak) 7号列车的脱轨.截至本报告发布之日,FRA没有规定对轨道条件组合的具体允许限制,这将需要采取补救措施.NTSB的结论是,如果FRA对轨道状况的组合规定了具体的允许限制,那么在脱轨发生前,BNSF在乔普林的轨道状况很可能已经被识别出来,并有必要进行补救.因此,NTSB重申了安全建议R-14-75和76.由于FRA在过去的8年里没有采取任何行动来解决安全建议R-14-75和76,它们被归类为开放不可接受的回应.

自主轨道监控系统

在这次脱轨事件中,多列列车的轨道状况迅速恶化,最终导致Amtrak 7次客车脱轨.这些轨道条件,特别是2.2节中讨论的组合,可能导致车轮卸载和随后的列车脱轨.

49 CFR 213.233要求4级轨道每周进行两次目测检查,轨道检查间隔1天.这些检查的频率不高,没有提供在脱轨前早期发现状况所需的监测.

脱轨区域的轨道是由土填充物支撑的有碴轨道.当列车在轨道上行驶时,来自轨道设备和货物的动态载荷从车轮转移到轨道上,然后再转移到轨道的其他部件上轨道结构作为一个系统起作用,动力载荷从钢轨分散到横轨,从横轨分散到道砟,从道砟分散到路基.导致脱轨的轨面状况、垂直轨道挠度和脱轨区域所记录的车轮缘接触会增加这种动载荷,从而增加轨道劣化的速度.

第1.9.3.2节中的表6显示,虽然Amtrak 8次客车在下午12:37通过该地点时出现了垂直轨道偏差,但直到下午1:42,当BNSF 7380-QPTLCHC3-23A经过该地点时,横向偏差还不到1in.这表明,横向轨道偏差是在脱轨当天形成的.然而,根据FRA在49CFR213.233中发现的规定,4级轨道,例如在高线分段上,需要每周检查两次,轨道检查间间隔一天.NTSB的结论是,考虑到脱轨当天的轨道状况迅速恶化,目前FRA规定的定期轨道检查程序不太可能检测到轨道表面的偏差.

尽管目前的轨道检查过程不太可能检测到轨道偏差,但在客运和货运客车辆上有限使用的自主监测系统能够监测轨道状况,并提供实时状态监测,可用于早期识别和缓解不安全的轨道状况.BNSF和Amtrak已经在有限的范围内使用了这样的系统.这些自主监控系统提供了一种基于技术的方法,以增强检查员识别通过直接目视检查难以或不可能发现的跟踪缺陷的能力,并且不打算取代或取代检查员.

最后一辆配备V/ ti的BNSF机车于2021年9月20日通过乔普林脱轨区,即脱轨前5天.V/TI系统没有识别出任何有问题的轨道状况,因为它们没有达到可检测的水平.然而,如果脱轨当天穿越轨道的多列列车配备了V/TI技术,就更有可能实时识别恶化的轨道状况,并在脱轨前向BNSF发出警报,通知该问题,从而为BNSF提供解决迅速恶化的轨道状况的机会.因此,NTSB得出结论,如果在脱轨当天,配备V/ tl机车的列车通过事故曲线,则可以识别出恶化的轨道状况,并向BNSF提供实时通知,从而为BNSF提供采取行动减轻轨道错位危险的机会.NTSB建议FRA在铁路间建立互操作性要求,以实施一个过程,在这个过程中,来自V/TI系统的预定关键警报将要求立即发出慢速命令,直到执行行走检查,如果需要,后续维修完成.

根据FRA安全分析办公室的安全事故数据库,在过去十年中,超过三分之一的轨道几何引起的事故与轨道排列不整齐有关,这与乔普林脱轨事件中的情况相同此外,该数据库显示,每个月大约有两起可报告的列车脱轨事件是由于轨道几何形状问题造成的,比如乔普林脱轨事件中的错位.仅在2021日历年,美国主要轨道上就发生了97起由轨道引起的可报告脱轨事件.对事故数据的全面审查显示,在97起脱轨事故中,轨道几何形状占了35起,是美国轨道引起的脱轨事故的第二大原因.轨道几何形状导致的事故中,有48%与轨道不对准有关.大多数时候,这些脱轨的列车都是货物列车,在全国各地运送着各种各样的商品.然而,在极少数情况下,脱轨涉及客运列车,后果可能是灾难性的.

如果列车携带有害物质,就像2015年NTSB调查南达科他州莱斯特维尔一列BNSF运输乙醇列车脱轨的情况一样,这种担忧会进一步加剧(NTSB2017年).在那次调查中,NTSB发现,与乔普林脱轨事故类似的情况,垂直轨道过度磨损和轨道对准问题导致脱轨

NTSB的结论是,在I类和城际铁路上扩大使用V/TI监控系统,以更早地检测轨道几何状况,可以减少列车脱轨的可能性.因此,NTSB建议,所有在主轨上运行列车的I类和城际铁路,都应该为所有列车配备自主监控系统,如V/TI,以检测轨道几何形状的缺陷.

更换CWR钢轨

在NTSB对轨道进行脱轨后检查期间,NTSB注意到在POD以东100ft的CWR轨道上安装了一条19ft6in长的替换轨道,其中有两个四螺栓连接,用于维护目的.BNSF的记录显示,这条维护轨是在脱轨前64天安装的.FRA现有法规(49 CFR 213.119 (c)(2))要求,在CWR安装期间安装的每个四螺栓轨道接头要么焊接,要么安装六个螺栓,要么在安装后60天内将每个方向195ft内的每个交叉节点锚定.然而,由于POD附近的CWR被认为是维护轨道,FRA要求在60天内采取行动的规定并不适用于这些轨道接头.

NTSB认为,无论是安装还是维护,四螺栓CWR接头对轨道结构的风险是相同的,所有四螺栓CWR接头都应该得到同样的安全考虑.在这次脱轨事故中,维护轨接头促成了轨道结构的垂直和横向移动.此外,2013年FRA的一份安全咨询报告指出,维护轨道连接处的轨道部件会影响轨道在垂直、横向和纵向平面上的运动(Federal Register, 2013年a期,47486).NTSB得出结论,49CFR213.119 (c)(2)的CWR安装要求应适用于所有CWR接头.因此,NTSB建议FRA要求49 CFR 213.119 (c)(2)的CWR安装要求适用于所有CWR接头,包括为安装维护轨而增加的接头.

2.5轨道检查和系统安全

在事故发生前的30天里,轨道检查员负责检查32.9至132.5英里的轨道,平均每天约73mile.9月23日,这是他在脱轨前最后一次检查脱轨曲线,他负责检查126.8mile的轨道,与这30天内检查的最多英里数相符.

轨道检查员的工作时间表如下:9月17日至9月20日下班.接下来的3天,他继续工作.具体来说,9月21日,他工作了16h;9月22日,工作12h45min,9月23日,工作13h30min.

铁路需要确保检查区域分配的大小,以便有足够的时间进行高质量的轨道检查.允许1名轨道检查员负责如此大量的轨道,结果导致性能熟练程度降低.

正如49 CFR Part 213, Subpart F所述,联邦铁路局的检查频率要求因轨道类型而异.运载定期客运列车的轨道必须每周检查两次.一般来说,这些检查可以在车辆穿越轨道时进行.轨道检查员报告说,为了满足要求,他们每周要花很多h检查高铁车辆的轨道.他描述了一个典型的夏季工作周是如何围绕他如何驾驶他的高铁车辆以满足检查间隔而安排的.记录显示,在事故发生的那一周,轨道检查员曾两次驾驶他的高铁车辆经过事故发生的部分轨道,达到了联邦政府规定的对该部分轨道的最低检查频率要求.

自2020年秋季以来,轨道检查员还没有完成对脱轨曲线的步行检查.行走检查对于深入了解轨道状态至关重要,这是通过高铁检查或自动化系统无法实现的.如果轨道检查员最近在脱轨曲线处进行了一次步行检查,他可能会发现两个低轨螺栓替换轨接头处的恶化和泵送行为.有了这些信息,他可能会建议BNSF实施对安全至关重要的维修,这可能阻止了脱轨.

一般来说,轨道检查员会决定何时步行检查.通过培训和经验,他们知道什么时候需要暂停高铁检查,下车,步行检查轨道.自动化系统是对整个检查程序的增强,用于指导和集中视觉检查过程.随着时间的推移,轨道检查员会熟悉轨道上有问题的区域,可能会自己完成一些小的维修并在需要进行大的维修工作时向主管提出建议

脱轨曲线位于轨道上需要更仔细检查的部分.轨道检查员意识到曲线上的替换轨道接头,对它们有担忧,并认为将它们焊接起来——换句话说,移除它们将是有益的.2021年9月23日,轨道检查员与路长通过脱轨弯道进行了检查.他向路长表示了他对弯道上更换轨道接头的担忧,但他们没有下车,而是进行了步行检查.

轨道检查员在大约一年的时间里没有对脱轨曲线进行步行检查,最有可能的原因是他没有时间.与高铁检查相比,步行检查是时间密集的,轨道检查员已经达到了每周实际工作时间的极限,仅仅是为了满足FRA对他负责检查的数百英里轨道的最低检查要求.因此,NTSB得出结论,轨道检查员可能无法对脱轨曲线进行必要的步行检查,因为他被分配的工作量是检查过多的轨道.

在事故发生前的一个月里,轨道检查员通常工作时间很长,每次工作时间往往超过12h.一般来说,除紧急情况外,铁路承运人及其官员和代理人不得要求或允许列车、信号和调度服务人员连续值班超过12h.但是,轨道检查人员不包括在本规定之内.因此,轨道检查员的工作时间并没有违反任何联邦安全规定.尽管如此,考虑到他的安全关键角色,他的工作时间表从疲劳风险管理的角度来看是令人担忧的,因为他的工作熟练程度可能会降低.通过限制轨道检查员的工作时间,安全性将得到提高.此外,FRA关于疲劳风险管理计划(FRMP)的新规定应促使铁路实施超出服务时间(HOS)规定要求的疲劳风险管理政策.

BNSF没有减轻对负责检查和维护铁路轨道的员工工作过于苛刻的时间表对业绩的潜在影响.BNSF表示,它非常密切地监控团队成员的工作时间,以确保员工有足够的休息时间并相应地调整工作分配.轨道检查员的工作时间太长了.令人关切的是,BNSF声称他的工作时间受到非常密切的监视,因为这表明他的工作时间被认为是可以接受的.一个拥有积极安全文化的组织不会允许一个对安全至关重要的员工每天工作超过12h.BNSF目前没有规定或政策限制他们的轨道检查员的工作时间.因此,NTSB得出结论,BNSF缺乏主动的管理控制,以禁止可能导致与安全相关的员工疲劳和工作量风险的工作分配,这表明其安全文化存在缺陷.

货运铁路行业,在很大程度上,没有采取必要的措施来减少由于工作时间过长而导致的错误风险.由于负责检查和维护轨道的员工不受基于科学的居屋法的监管,因此各铁路公司有责任为这些员工制定可允许的时间表.然而,很少有铁路公司正式限制他们可以工作的h数或连续天数.例如,在NTSB对2017年6月10日纽约皇后村长岛铁路线路工人死亡事件的调查中,NTSB得出结论,连续值班的值班人员和工头可能疲劳,因为他们的加班在事故发生前的两个晚上没有足够的恢复性睡眠时间(NTSB 2020).因此,NTSB向联邦铁路局提出了以下安全建议:

科学地颁布道路工人的工作时间要求.(R-20-7)

联邦铁路局在其2022年8月17日对NTSB建议的回应信中表示,“联邦铁路局没有法律权力实施这一安全建议,因为根据HOS法律,道路工人没有被定义为受保护的雇员.”

联邦铁路局进一步表示,联邦铁路局还担心难以建立科学的服务时间规定,因为研究可能无法最终确定特定的小时数是确切适当的限制

联邦铁路局讨论了最近发布的FRMP最终规则(87 FR 35660(2022年6月13日)),该规则要求铁路确定和制定计划,以减轻其运营中的疲劳风险.该规定将包括影响道路工人的疲劳风险,尽管他们不受居屋计划的限制.

在NTSB于2022年10月3日对联邦铁路局的回应中,NTSB将R-20-7归类为公开不可接受的回应,等待联邦铁路局寻求授权并为道路工人制定HOS限制,或采取替代行动解决疲劳的道路工人的安全风险.我们的信进一步讨论了联邦铁路局最近发布的FRMP最终规则.该规定要求铁路公司制定计划,以减轻其运营中的疲劳风险,包括影响道路工人的疲劳风险.我们注意到,铁路公司必须在2023年6月23日前向联邦铁路局提交FRMP计划以获得批准.我们指出,要求FRMP计划解决居屋对道路工人的风险,并获得联邦铁路局的批准,可能是对R-20-7的替代响应的基础,而无需修改居屋法.我们还要求联邦铁路局描述FRMP计划的批准将如何考虑减轻由于居屋给道路工人带来的风险.

联邦铁路局要求一级铁路提交FRMP计划,作为铁路风险降低计划的组成部分.这项新规定应该减少所有安全相关人员所经历的疲劳和疲劳相关后果

铁路公司将被要求系统地识别和评估与疲劳相关的安全隐患,确定与每种危害相关的风险程度,并管理这些风险,以减少与安全相关的铁路员工所经历的疲劳.检查、安装、修理或维护轨道的人员属于被定义为与安全相关的员工.因此,在法规中,轨道检查员被定义为与安全相关的人员,铁路必须制定结构化的、主动的流程和程序来管理这些员工的疲劳;这些流程和程序将减少铁路事故,事故,伤害和死亡的风险

NTSB支持FRA对铁路实施FRMP的要求.NTSB认为,有效的FRMP将确定HOS要求可能无法充分减轻疲劳风险的区域,并将促使铁路制定和实施减轻这些风险的工作时间表.NTSB的结论是,全面的FRMP必须充分认识到员工完成工作的所有要求,包括任务、责任、职责和工作时间,并且必须对工作和/或调度进行必要的修改,以减轻相关风险.

FRA合规检查

与铁路轨道检查员不同,FRA轨道检查员提供合规性检查,以确保铁路符合联邦法规.在检查项目的重组中,FRA实施了铁路和托运人资产清单数据库以及重点检查计划工具,该工具有助于FRA跟踪检查人员对其活动进行优先排序.

FRA在乔普林脱轨后的一个月内使用轨道几何车进行了两次自动轨道检查.轨道几何车没有发现任何轨道异常,因此,没有促使FRA检查员访问现场.如果FRA检查员对脱轨地区的钢轨进行步行检查,可能已经确定了导致脱轨的条件.尽管使用几何车厢或其他客车辆附属设备的自动轨道检查可以补充检查计划,但它们不应取代包括现场检查在内的监督计划.NTSB的结论是,FRA重组的重点检查计划将受益于自动检查和步行检查,以确保更好地了解轨道状况,而不仅仅是自动检查所能了解的.

占用率

窗口滞留

乘员保护的一个主要原则是将乘员留在客舱内.乘员的弹射是决定个体生存能力和个体所受伤害严重程度的重要因素.乘员被弹射出的车辆速度越快,遭受更严重伤害的可能性就越大.一旦被弹射出来,乘员因高速撞击地面或被滚动的车辆碾压而面临进一步的受伤风险.

在这次事故中,六名乘客在脱轨期间被抛出列车,全部来自7号客车.脱轨事故发生时,两名乘客刚刚从7号轨车厢出来,正穿过7号轨和8号轨车厢间的前厅区域.由于7号轨和8号轨的倾覆和分离,他们被赶出了前厅空间.其中1名乘客被发现时距离7号客车的最后休息位置很远,而另1名乘客显然与一件设备纠缠在一起,走了很长一段距离才停在7号客车的下面.其余四名乘客被从7号客车的侧乘客窗口弹出.只有3名在7号客车停站前被弹射出来的乘客幸存下来,他们暴露在客车外面的时间最少.

最严重的窗户损失发生在7号客车上,因为窗户保持系统无法将窗户固定在适当的位置.所有丢失的窗户都在客车的右侧,在客车翻倒、客车侧面滑过地面后,受到脱轨的载荷导致窗户失效.在脱轨后接受NTSB采访时,两名乘客说,当7号客车滑行时,他们发现自己站在一块窗玻璃上.当列车停下来时,窗户坍塌,两名乘客倒地在停了下来的列车下面.7号客车在地面滑行时减速,限制了被弹射出的乘客的速度和距离,也限制了他们与地面的接触.另1名乘客在列车减速停车时被弹射出来.窗户保持系统的故障导致窗户从窗框上掉下来,造成了一个开口,四名乘客从7号客车中弹出.

2013年12月,NTSB调查了发生在纽约布朗克斯的旅客列车脱轨事件(NTSB 2014).在调查过程中,NTSB发现,窗户玻璃的脱落导致4名乘客被弹射出来,加剧了伤势的严重性.NTSB指出,窗户玻璃系统预计将执行安全关键功能.除了通过将乘客保持在客车辆结构内来提供必要的乘员保护(这增加了生存的可能性)之外,窗户的设计还允许在紧急情况下快速出口,并为紧急救援人员提供通道.

作为调查的结果,NTSB提出了以下建议:

制定一项性能标准,以确保窗户(玻璃,垫圈和任何固定硬件)在事故期间保留在窗户开口结构中,并将该标准纳入49联邦法规(CFR) 238.221和49 CFR 238.421中,要求客运铁路车辆符合该标准.(r - 14 - 74)

2015年3月,联邦铁路局告诉NTSB,他们正在制定一项研究计划,测试窗户玻璃系统的各个方面,包括玻璃保留、潜在事故情景下的乘客隔离、紧急出口、救援人员救援通道和抗冲击性.联邦铁路局建议,在研究完成前,它无法确定需要进行哪些监管改革.当时,该研究的预期完成日期为2016年10月.

NTSB对2015年5月12日在宾夕法尼亚州费城发生的Amtrak客运列车188号脱轨事件的调查再次确认,车窗残留是造成事故严重程度的一个因素.

在这次事故中,NTSB发现,几名乘客在脱轨过程中部分或全部从列车车厢中弹出,导致他们死亡.NTSB的结论是,如果客运车厢的窗户完好无损并固定在车厢内,一些乘客就不会被弹射出去,很可能在事故中幸存下来.因此,NTSB重申了安全建议R-14-74.

联邦铁路局在2015年3月描述的研究是由Volpe进行的.2022年6月,在预计完工日期近6年后,联邦铁路局发布了最终报告《铁路客运设备玻璃系统完整性》(FRA 2022).

在这份报告中,Volpe承认需要进行额外的测试,以量化预期的保留性能,并确定还可以考虑其他两个安全问题的替代方案:紧急出口和救援人员的可达性.该报告审查了几种可能的解决办法;然而,它们中的每一个都可能对生存性链中的另一个因素产生不利影响.

Volpe表示,在整个项目期间以可量化的方式应用模拟结果是不切实际的,因为与玻璃、弹性体和塑料元件相关的材料特性建模存在不确定性,而且关键的失效模式无法建模.

最后,报告建议联邦铁路局与工业界合作,起草一套性能标准,纳入具体规范,以考虑应该使用哪种玻璃系统配置.然而,联邦铁路局没有提供完成甚至开始合作的时间表.

自2015年3月以来,联邦铁铁局没有就安全建议R-14-74与NTSB进行沟通,联邦铁铁局目前正在审查Volpe研究的结果.根据联邦铁路局公布的最终报告,安全建议R-14-74仍然属于开放接受回应.沃尔普的研究表明,有必要为车窗保有量制定推荐的性能标准

然而,在报告发布后的几个月里,联邦铁路局既没有推进所需的额外测试,也没有提供何时进行此类测试的时间表.此外,乔普林脱轨事故是NTSB在过去10年里调查的第三起脱轨事故,其中窗户玻璃失效导致乘客在弹射时死亡.NTSB的结论是,这次脱轨表明,有必要制定车窗保留系统的性能标准,以防止脱轨时乘客从客车辆中弹出.因此,NTSB重申安全建议R-14-74.

乘员保护的一个关键策略是分局,这是一种限制乘员在一个空间内的运动或旅行距离的策略,以尽量减少伤害,并提供足够的填充表面可能被击中.在车厢分隔中,乘客可能会撞击前面的椅背,并保持靠近座位区域(NTSB 2016).联邦铁路局在颁布《美国联邦法规第49卷第238部分乘客设备安全标准》的最终规则的序言中指出,分隔可以作为一种乘客保护策略(Federal Register, 1999, 25540).分隔假设乘客前方的座椅靠背足够高以限制向前运动,并且在事故发生后列车保持直立并排成一条直线(联邦铁路局2002年).虽然分隔在事故中抵消了前后的运动,但它并没有抵消左右的运动.因此,划分在推翻事件中是无效的.

耐撞性的主要目标是为乘员保留空间,让他们安然度过事故,并将施加在乘员身上的力限制在可生存的水平.列车座位被放置得相当近,并保持一定距离,以减少乘客在事故发生时在车厢内前后走动的次数.通过限制乘客在车厢内部的活动距离,并提供有战略意义的填充物,传递给列车乘客的力可以让他们存活下来.与公路事故相比,列车乘客所经历的减速通常远小于汽车乘客所经历的减速.

沃尔普发表的一篇题为《减少铁路事故的危害:伤害机制和缓解策略分析》的论文研究了耐撞性和乘客伤害(Wilson和Tyrell, 2016).沃尔普认为,列车座椅靠背的分隔和吸能材料的应用提高了乘客的安全性.该论文发现,许多非死亡害是由于乘客以巨大的力量撞击座椅靠背或未能在座位上保持直立造成的.保持客车辆内部的完整性,包括列车座椅的位置,为乘员提供了重要的保护.在乔普林事故中,列车沿直线行驶时产生纵向力.由于产生的力是前后移动的,乘员更有可能被限制在乘员与前座靠背间的狭小空间内,因此在这种脱轨中使用隔区更有效

限制乘员可以移动的距离可以减少所产生的力的大小,并消除受伤的可能性.NTSB在对Amtrak 7次客车脱轨后的检查中,重点关注了与颠覆事件相关的伤害、乘客弹射、车窗保留和乘员被困等问题,以确定列车的整体耐撞性以及对乘员保护和生存能力的影响.

NTSB了解到,大多数受伤发生在列车后部的四节车厢(7至10号车厢),这些车厢在事故中脱轨并翻倒.许多受伤的乘客被横向甩出车厢宽度,并停在车厢的另一侧.

受伤在7号客车特别普遍,那是休息室客车.在7号客车记录在案的25名乘客中,3名乘客死亡,4名乘客受重伤,7名受轻伤.与客运车厢不同的是,休息室车厢的座椅是倾斜的,没有限制屏障或结构,以限制乘客在事故中行驶更长距离的能力.休息室客车设计中纳入的分隔策略并不能防止乘员被抛出或弹出,从而在脱轨过程中造成人员受伤.

2018年11月,联邦铁路局发布了一项名为《乘客设备安全标准》的最终规则;替代合规标准和高速列车(联邦公报,2018,59182).这些规定纳入了美国客运协会概述的座椅标准,该协会为某些类型的客运铁路设备建立了耐撞性和乘员保护性能要求,但不包括本次事故中涉及的传统设备.新标准要求客车辆座椅进行动态测试,以证明其能够提供所需的乘员保护.客车辆座椅靠背的设计是在事故发生时变形,通过限制造成伤害的能量来消散能量并保护乘员.然而,座椅靠背只能防止前后运动,而无助于防止左右运动.当7号至10号车厢颠覆时,横向力将乘客抛向两侧,因此乘客没有被分隔.NTSB的结论是,在乔普林脱轨事故中,使用隔层并没有保护被翻倒的客车辆中的乘客免受伤害.

在对2015年5月Amtrak(Amtrak) 188次列车在宾夕法尼亚州费城脱轨的调查中,NTSB认定,列车颠覆时对乘客保护的要求不足,导致了那次脱轨中受伤的严重程度(NTSB 2016).因此,NTSB向联邦铁路局提出了以下安全建议:

开展研究,评估客运客车辆脱轨和颠覆中乘客受伤的原因,并评估减轻这些伤害的潜在方法,例如在客车辆上安装安全带和固定潜在的弹丸.(R-16-35)

当安全建议R-16-35中规定的研究确定了安全改进时,使用研究结果制定客运铁路车辆的乘员保护标准,以减轻在脱轨和倾覆时可能发生的乘客伤害.(R-16-36)

NTSB重申了联邦铁路局对这些安全建议的回应,并将其归类为对2017年12月18日Amtrak501列车在华盛顿杜邦脱轨事件进行调查后的“公开不可接受的回应”(NTSB 2019).在对美国铁路客运列车与南卡罗来纳州凯西一列静止的CSX铁路货物列车正面相撞的调查后,NTSB再次重申了这些建议(NTSB 2019a)

在2020年对NTSB的回应中,联邦铁路网管理局表示,它前曾对乘员保护标准进行过研究,并认为在列车上使用安全带(正如安全建议R-16-35所建议的那样)不太可能有效,可能“弊大于利”.此外,联邦铁路局表示,使用安全带可能会对未系安全带的乘客造成危险,因为座椅与客车车身的连接必须加强,以使安全带有效.这反过来又会对未系安全带的乘客造成更恶劣的影响.联邦铁路局告诉我们,强制性的动态座椅测试和分隔的使用为铁路乘客提供了足够的保护.此外,联邦铁路局声称,它认为不需要采取进一步行动,指出铁路车辆的减速率是公路车辆减速率的四分之一,目前的乘员保护标准已经足够.

多年来,NTSB进行了许多涉及客运列车脱轨和颠覆事件的调查.这些类型的事故更有可能导致列车乘员受伤或死亡,因为在涉及非纵向力的事故中,例如在倾覆事件中所经历的力,例如在蒙大拿州乔普林发生的这次脱轨事件中所发生的力,隔区提供的乘员保护不足.NTSB的结论是,联邦铁路局的乘员保护标准没有提供足够的保护,防止在脱轨和颠覆时可能发生的乘客伤害,因为它们依赖于分隔作为标准的基础.因此,NTSB向联邦铁路局重申了安全建议R-16-35和36.

调查结果

以下均不是导致列车脱轨的原因:

1.BNSF铁路的信号和列车控制系统;Amtrak机车乘务员的表现、培训或经验;或Amtrak车辆机械状况.

2. 磨损的钢轨在四螺栓钢轨接头处允许车轮轮缘接触;这造成了一种情况,导致列车上的力不均匀且过大,负载分布到钢轨上的情况不寻常,导致车轮爬升脱轨.

3.如果FRA制定了钢轨磨损限制法规,那么在车轮轮缘与四螺栓连接杆接触前,可能需要更换磨损的钢轨.

4. 东、西四螺栓轨接头处的垂直轨道偏转,造成车轮卸料和车轮爬升脱轨.

5. Amtrak7次客车在经过事故曲线上的轨道错位后立即脱轨.

6. 在脱轨曲线上有一个持续未解决的路基不稳定问题.

7. 有必要对脱轨曲线进行额外的岩土工程研究,以确定路基不稳定的原因,并防止在同一地点再次脱轨.

8. 如果FRA对轨道条件的组合规定了具体的允许限制,那么Joplin的BNSF铁路轨道的条件可能会在脱轨发生前被识别并保证补救.

9. 考虑到脱轨当天的轨道状况迅速恶化,根据FRA的规定,目前的定期轨道检查程序不太可能检测到轨道表面的偏差.

10. 如果在脱轨当天,配备车辆/轨道相互作用的机车的列车穿过事故曲线,则可以识别恶化的轨道状况并向BNSF铁路提供实时通知,从而为BNSF铁路采取行动减轻轨道错位的危险提供机会.

11. 在一级和城际铁路上扩大使用车辆/轨道相互作用监测系统,以更早地检测轨道几何状况,从而减少列车脱轨的可能性.

12. 联邦法规213.119 (c)(2)第49章连续焊接轨道安装要求应适用于所有连续焊接轨道接头.

13. 轨道检查员可能无法对脱轨曲线进行必要的步行检查,因为他被分配的工作量是检查过多的轨道.

14. BNSF铁路缺乏主动的管理控制,以禁止可能导致安全相关员工疲劳和工作量风险的工作任务,这表明其安全文化存在缺陷.

15. 一个全面的疲劳风险管理程序必须充分认识到对员工工作的所有要求,包括任务、责任、职责和工作时间,并且必须对工作和/或计划进行必要的修改,以减轻相关风险.

16. FRA重组后的重点检查计划将受益于自动检查和步行检查,以确保更好地了解轨道状况,而不仅仅是自动检查所能了解的.

17. 这次脱轨表明,有必要制定车窗保留系统的性能标准,以防止乘客在脱轨时从客车辆中弹出.

18. 在乔普林脱轨事故中,车厢分隔的使用并没有保护被翻倒的车厢中的乘员免受伤害.

19. FRA的乘员保护标准没有提供足够的保护,防止在脱轨和颠覆时可能发生的乘客伤害,因为它们依赖于分隔作为标准的基础

可能的原因

NTSB认定,Amtrak 7次客车在BNSF轨道上脱轨的原因是轨道磨损,四螺栓轨道连接处的垂直轨道偏转,路基不稳定和失效.轨道错位.造成严重伤害的原因是在颠覆事件中没有约束乘客的乘员保护装置,以及车窗保持系统的

整改措施

作为这项调查的结果,NTSB提出了以下新的安全建议:

致FRA:

1.要求钢轨最大可接受磨损的限制

2.在铁路间建立互操作性要求,以实现一个流程,在该流程中,车辆/轨道交互系统预先确定的关键警报将要求立即发出慢速命令,直到执行行走检查,如果需要,则完成后续维修

3.要求联邦法规第49卷第213.119 (c)(2)条的连续焊接轨道安装要求适用于所有连续焊接轨道接头,包括为安装维护轨道而增加的接头

致所有在主干线上运营的一级和城际铁路,包括Amtrak和阿拉斯加地方铁路公司:

4.为所有列车配备自动监控系统,例如车辆/轨道相互作用,以检测轨道几何缺陷

致BNSF铁路公司:

5.在整个脱轨曲线填充区进行额外的综合岩土工程评估,以确定路基失稳的原因

6.一旦岩土工程评估成功完成,确定了路基失稳的原因,就应进行适当的修复,以稳定轨道,防止轨道结构过度移动

本报告重申以前提出的建议

NTSB重申以下安全建议:

致FRA:

制定一项性能标准,以确保窗户(玻璃,垫圈和任何固定硬件)在事故期间保留在窗户开口结构中,并将该标准纳入49联邦法规(CFR) 238.221和49 CFR 238.421中,要求客运铁路车辆符合该标准

开展研究,评估客运客车辆脱轨和颠覆中乘客受伤的原因,并评估减轻这些伤害的潜在方法,例如在客车辆中安装安全带和固定潜在的弹丸

当安全建议R-16-35中指定的研究确定了安全改进时,使用研究结果制定客运铁路车辆的乘员保护标准,以减轻在脱轨和倾覆时可能发生的乘客伤害

先前发布的建议在本报告中分类和重申

NTSB将以下安全建议分类并重申:

致FRA:

修订第49条联邦法规第213部分,定义轨道条件组合的具体允许限制,其中任何一个单独都不等于偏离FRA的规定,需要采取补救措施,但当合并时,需要采取补救措施.

安全建议R-14-75先前分类为开放可接受的措施,在本报告第2.2.5节中分类为开放不可接受的措施.

一旦您完成了安全建议R-14-75中规定的操作,请对您的几何检测车辆进行编程,以检测需要补救措施的条件组合

发布时间:2023年7月5日