引用本文
田欣雨, 沈肖. 机车闸瓦熔渣导致的护坡起火现场勘查分析[J].刑事技术, 2021,46(2):212-214
TIAN Xinyu, SHEN Xiao. Scene Ascertainment into Locomotive’s Brake-shoe Splashing Slags of Causing Fire on Railroad’s Protective Slopes[J]. Forensic Science and Technology,2021,46(2): 212-214  
Doi: 10.16467/j.1008-3650.2021.0052
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机车闸瓦熔渣导致的护坡起火现场勘查分析
田欣雨, 沈肖
拉萨铁路公安处刑事技术支队,拉萨850000

第一作者简介：田欣雨,男,云南昆明人,学士,工程师,研究方向为痕迹检验鉴定及现场勘查。E-mail: 994155679@qq.com

摘要

青藏铁路是进出藏运输大动脉,客运和货运量巨大,具有极高的战略地位,铁路护坡起火严重危害青藏铁路行车安全。本文通过对青藏铁路格拉段沿线发生的5例起火事件的现场勘查,排除了人为因素导致起火的可能性。结合事发地地理环境以及列车闸瓦特性,明确发生的火灾事件均由机车闸瓦熔渣飞溅点燃护坡杂草导致。本文为此类事件的调查取证和事件定性提供了参考,并为防范青藏铁路类似事件的发生提出了预防措施。

关键词: 现场勘查; 机车; 闸瓦; 火灾
中图分类号:DF793.5 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2021)02-0212-03
Scene Ascertainment into Locomotive’s Brake-shoe Splashing Slags of Causing Fire on Railroad’s Protective Slopes
TIAN Xinyu, SHEN Xiao
Forensic Science and Technology Detachment of Lhasa Railway Police Bureau, Lhasa 850000, China
Abstract

Qinghai-Tibet Railway is a major transportation artery going into and out of Tibet, holding huge volume of passenger and freight, therefore having great strategic status. Thus, it is important and necessary to protect the railway from destruction or accident along its line. From 2016 to 2019, five fire events occurred on site-different protective slopes along the Golmud-Lhasa section of Qinghai-Tibet Railway, having brought dangers to the safety of the railroad and those running trains. Through scene investigation and scrutiny, the possibility of human intentional destruction was excluded. It was evident that all the five fire incidents were related to the locomotive’s brake shoes that splashed the sparking slags to ignite the dried weeds on the protective slopes. The heavy and elongated braking force was indispensable to press onto the locomotive’s brake shoes so that the train was able to maintain an appropriate safe speed when running on those long and steep sections of the railway, yet resulting in the sparking slags coming into being. Several suggestions were therewith put forward on preventing similar incidents from happening.

Key words: scene investigation; train locomotive; brake shoe; fire accident

线路护坡起火是铁路常见的火灾事件之一, 其引发原因多种多样, 如防控不当极易危及行车安全, 甚至引发重大生产事故。青藏铁路自建成通车以来, 曾多次发生线路护坡起火事件, 经调查均为机车闸瓦熔渣飞溅点燃护坡杂草导致。本文通过介绍2016~2019年5起事件的现场勘查和相关调查情况, 总结该类事件起火原因和现场特征并提出预防措施, 为类似事件的调查取证、事件定性及安全防范提供参考。

1 案例资料

2016年1月, 青藏铁路格拉段K1775+343 m处护坡起火, 火灾由铁路下行右侧护坡中部开始燃烧, 随后借助风势迅速扩大, 后由护路队员发现并组织人员扑灭, 期间过火面积516 m2; 2016年11月, 青藏铁路格拉段K1763+486 m处护坡起火, 火灾由铁路下行右侧护坡顶部开始燃烧, 随后借助风势迅速扩大, 后由机车司机发现并通知铁路部门扑灭, 期间过火面积1 144 m2; 2017年11月, 青藏铁路格拉段K1757+700 m处护坡起火, 火灾由铁路下行左侧护坡中部开始燃烧, 随后借助风势迅速扩大, 后由护路队员发现并组织人员扑灭, 期间过火面积35 m2; 2018年12月, 青藏铁路格拉段K1718+960 m处护坡起火, 火灾由铁路下行右侧护坡顶部开始燃烧, 随后借助风势迅速扩大, 后由机车司机发现并通知铁路部门扑灭, 期间过火面积560 m2; 2019年2月, 青藏铁路格拉段K1809+630 m处护坡起火, 火灾由铁路下行左侧护坡中部开始燃烧, 随后借助风势迅速扩大, 后由铁路养护工发现并组织人员扑灭, 期间过火面积1 240 m2。以上5起火灾事件均造成不同程度的经济损失, 并险些造成青藏铁路行车中断, 严重危害青藏铁路行车安全。

2 现场勘查
2.1 现场勘查

勘查人员对以上5起事件现场均进行了细致勘查, 现场集中于青藏铁路桑雄站（里程K1698+320 m, 海拔4 674 m）与达琼果站（里程K1829+929 m, 海拔4 327 m）之间, 此区间为封闭线路, 全长132 km, 海拔下降347 m, 铁路两侧均使用护栏封锁, 护栏至铁路之间为护坡, 护坡上枯草丛生; 现场可见明显草丛烧灼痕迹, 对现场周边护栏检查均未发现人员入侵痕迹（图1a）; 对现场起火点进行细致检查, 均未发现烟头、火柴、汽油、酒精等引燃、助燃物, 且在起火点附近都发现机车闸瓦熔渣（图1b、图1c）。

图1 现场（a：现场概貌; b、c：现场发现的闸瓦熔渣）Fig.1 Investigation on the scene (a: scene overview; b/c: the brake-shoe slags discovered on the scene)

2.2 现场访问

现场访问周边的铁路养护工、护路队员和通行于青藏铁路格拉段的机车司机, 机车司机向勘查人员反映机车通过桑雄站至达琼果站区间时因整段铁路为下坡路段, 机车行驶至此时为了行车安全需要长时间制动; 铁路养护工和护路队员向勘查人员反映机车在经过现场附近路段时可以听见明显的金属摩擦声, 有时能看见机车车轮与闸瓦间冒出火花。

2.3 闸瓦调查

勘查人员对通行于拉萨至格尔木区间的机车闸瓦进行调查, 青藏铁路格拉段上运行的机车均使用HXN5机车专用合成金属闸瓦, 机车检修工介绍, 该闸瓦依据《机车用合成闸瓦》[1]标准中对电力机车用H级闸瓦的规定制造, 即：外形尺寸为198 mm× 80 mm× 40 mm弧形; 由瓦背和摩擦体组成, 瓦背采用标称厚度不小于4 mm的钢板制成, 摩擦体采用粘结材料、增强材料、摩擦材料混合的合成金属制成; 在制动时, 承受持续最高温度应不低于300 ℃, 并不得产生目测可见的金属镶嵌物或其他缺陷; 闸瓦在正常使用时任何一处剩余厚度小于14 mm或出现重大损伤, 即应更换。青藏铁路所使用的HXN5机车专用合成金属闸瓦由中国铁路青藏集团有限公司检验合格后, 统一采购并下发。对使用中的部分机车闸瓦进行抽查, 发现所有被抽查的闸瓦均有磨损痕迹, 部分闸瓦上还有熔渣残留（图2）。

图2 闸瓦上残留的熔渣Fig.2 The residual slags still attached onto the locomotive’ s brake shoe

2.4 起火原因

经过现场勘查和访问, 结合其他方面的调查, 以上5起火灾事件均排除了人为因素导致起火。

3 讨论

闸瓦是机车运行制动时所用的制动零件, 机车制动时闸瓦抱紧车轮踏面, 通过摩擦使得车轮停止转动。在制动过程中车轮与钢轨、闸瓦间的摩擦产生车轮磨粒及金属碎片, 随着机车的前进, 车轮磨粒及金属碎片被带入闸瓦和车轮间隙间并嵌入闸瓦表面形成金属镶嵌的起始点。在一般情况下, 金属镶嵌起始点并不会脱落或对机车制动造成影响, 但长时间制动的过程中, 金属镶嵌起始点会不断增长并最终形成金属镶嵌物（熔渣）[2], 当熔渣的体积增长到足够大时, 便有可能飞溅并引发火灾。铁路部门的相关调研表明, 机车长时间制动时闸瓦与车轮长时间摩擦会使得闸瓦磨损量增大, 更容易把车轮踏面表面氧化层磨掉, 漏出的金属表面形成金属镶嵌的起始点, 并在制动过程中不断造成金属镶嵌物（熔渣）的产生和聚积增长[3], 也就更容易造成熔渣飞溅。对本文中列举的5起火灾事件现场勘查发现, 事件现场集中于青藏铁路桑雄站到达琼果站之间, 此区间整体长132 km, 海拔下降347 m, 整体为下坡路段, 机车行驶至此时已经经过了很长时间的制动, 符合熔渣大量产生的基本条件。

在草原火灾中降水量、风速、地表温度、相对湿度和蒸发量对火灾发生的难易程度影响较大, 通常来说, 连续无降水日超过20 d、地表风速较大、地表温度昼夜温差较大、空气相对湿度较低、多日蒸发量较大时, 草原火灾将极易发生[4]。本文列举的5起火灾事件事发现场多位于西藏自治区那曲地区当雄县境内, 属于青藏高原高山草原地貌, 特别是事件发生时间集中在冬季, 此时当雄县境内整个冬季没有降水, 并时常有大风天气, 昼夜温差大、相对湿度低, 造成当地草原在冬季水分蒸发量较大, 护坡上的杂草在冬季完全干枯, 只要有少量引火源就可以点燃。当机车闸瓦熔渣飞溅至杂草上时, 熔渣本身温度超过300 ℃, 高于草本植物的燃点260 ℃[5], 从而能引燃杂草造成护坡起火。

青藏铁路格拉段位于青海省及西藏自治区境内, 每年通过该铁路流通的人员达378.7万次, 货运554万吨, 是青藏高原的经济大动脉, 同时西藏自治区是我国的反恐维稳前沿, 青藏铁路作为青藏高原上的标志性工程而备受瞩目, 该铁路上发生的案事件都极易引起非正常关注。特别是线路起火严重危害机车行车安全, 甚至可能造成重大生产事故, 需引起重视。在类似的铁路线路火灾的现场勘查中, 如现场未发现人为纵火痕迹, 同时现场位于铁路下坡路段中段或末端, 案发时段现场周边天气干燥、多风, 起火点附近有较多可燃物和闸瓦熔渣残留, 则应考虑机车闸瓦熔渣导致火灾事件的可能。本文在此予以报道分析, 供同行借鉴参考。

现场勘查不仅仅是为了确定案事件性质, 更应该为主动预防案事件的发生提供依据和方法。为防范青藏铁路因闸瓦熔渣导致的护坡起火事件的发生, 可以由五个方面开展工作：一是对闸瓦及其摩擦体制作原料进行研究, 通过改良闸瓦性能, 减少闸瓦熔渣的产生; 二是在长下坡路段增加机车停靠点, 减少机车连续制动的距离, 避免长时间使用闸瓦制动产生熔渣; 三是加强机车发车前的检修, 及时检出和更换已经产生金属镶嵌起始点或熔渣的闸瓦, 避免行车途中闸瓦熔渣聚积并脱落飞溅; 四是每年秋季对铁路护坡特别是长下坡路段中段和末端的杂草进行清除, 避免干枯杂草及其他可燃物堆积形成火灾隐患; 五是在铁路长下坡路段设立瞭望点并加强事件多发路段的巡视, 及时发现和消除火灾隐患, 避免形成实际危害。通过五项措施共同作用, 希望能有效减少闸瓦熔渣导致的护坡起火事件。

参考文献
[1] 国家铁路局. 机车用合成闸瓦: TB/T 3196-2015[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2016.
(National Railway Administration. Composite brake shoes of locomotive: TB/T 3196-2015 [S]. Beijing: China Railway Press, 2016. ) [本文引用:]
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(YU Chuncheng. Analysis on dangers of metal mounting objects (slag) in brake shoes for running quality of freight cars[J]. Technology Wind, 2019, 374(6): 162. ) [本文引用:]
[4] 张景华, 王希娟, 钱有海, 等. 青海草原火灾环境因素分析[J]. 自然灾害学报, 2007, 16(1): 71-75.
(ZHANG Jinghua, WANG Xijuan, QIAN Youhai, et al. Environmental factor analysis of grassland fire in Qinghai Province[J]. Journal of Natural Disasters, 2007, 16(1): 71-75. ) [本文引用:]
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