審核專家:胡啟洲
南京理工大學自動化學院 副教授
相信很多人昨晚都刷到一條新聞:北京地鐵昌平線有部分車廂脫鉤了!

來源丨今日頭條
北京地鐵在官方微博公布,涉事列車最后兩節(jié)車廂與前面的車廂,在西二旗至生命科學園區(qū)段分離 。地鐵人員、消防和急救人員其后到場,疏散車上乘客到西二旗站 。

來源丨微博截圖
15日,@北京交通訂閱號 發(fā)布消息,事故共有515人送醫(yī)院檢查,其中骨折102人,無人員死亡 。事故原因為雪天軌滑導致前車信號降級 , 緊急制動停車,后車因所在區(qū)段位于下坡地段,雪天導致列車滑行 , 未能有效制動,造成與前車追尾 。

來源 | 北京日報
很多網友在看到這則消息時感到震驚,因為這是北京地鐵近年來第一次發(fā)生類似事故 。但實際上 , 城市重型軌道系統(tǒng)的經營和保養(yǎng)維護,一直是世界范圍內的常見難題 。倫敦地鐵、紐約地鐵等軌道交通系統(tǒng)均面臨各種各樣的維護和虧損問題,墨西哥城鐵7號線也在今年1月15日運行時發(fā)生了車廂脫節(jié)事故 。

來源丨今日頭條
對于這起交通事故具體細節(jié),我們還需要等待官方后續(xù)通報 。但是,我們已經能在網絡上發(fā)布的圖片中看出 , 其斷裂是發(fā)生在車廂連接處的,這個地方也是地鐵高峰期人員聚集和依靠的一個集中區(qū),因此有關這個地方的事情,就要說道說道了 。
1
“一起搖擺”的貫通道
很多人在遇到高峰期洶涌的人流時,常常面臨車廂中間擠不進去的“卡位”情況,所以會自動或被動地移向兩節(jié)車廂的連接處;也有人因為路途較長,會選擇倚靠在連接處,隨著行進的地鐵一路“搖擺” 。
但這個位置真的危險!

來源丨上海地鐵
我們所熟悉的地鐵車廂連接處有一個高大上的學名,叫做“貫通道”,它能夠起到安全防護作用,為乘客提供一個安全可靠的通道,同時起到隔聲、防塵、防雨的作用 。

來源丨武漢地鐵
列車行駛過程中 , 車廂之間的運動是相對的,這就導致連接處晃動較大,乘客很容易站不穩(wěn)或摔倒 。連接處一般都沒有供乘客抓握的拉環(huán),只有扶手,在離心力的作用下,站在這里的乘客在列車進入彎道或發(fā)生緊急剎車時很難掌握重心 。
另外、車廂連接處都有折疊風擋,起到轉彎、緩沖的作用 。列車轉彎或上下坡時,擋板會發(fā)生擠壓變形 。原本拉伸的地方隨時可能壓縮,如果孩子在風擋上玩耍或者乘客的手不小心放在上面 , 都容易被夾傷 。
所以 , 在很多地鐵的貫通道中 , 也明確印有“禁止依靠”或“禁止扶拉”的標語 。

來源丨廣州地鐵
2
地鐵用的什么鉤?
有沒有人在火車上無聊的時候,向窗外的車廂連接處望望?在普通的“綠皮火車”上就有一組行動時看起來顫顫巍巍,隨時要脫離的車鉤——詹式車鉤 。

來源丨網易
它由鉤頭、鉤身以及鉤尾三部分組成,當機車需要連接時,兩個掛鉤靠近后 , 掛鉤從斜面產生擠壓力擠開彈簧鉤舌對口就會打開,形成掛鉤的握手,此時掛鉤進入后彈簧就會反彈,鎖提銷也會落下 , 掛鉤就不會脫鉤 。

來源丨制造原理
但詹氏車鉤也有局限性,它只適用于普速鐵路上的客貨列車,對于高速鐵路、地鐵、輕軌等其他類型的鐵路交通工具,詹氏車鉤不能滿足其連接要求和安全標準 。
在地鐵行業(yè)中,主要應用的是“=、 、-”三種車鉤 。
“=”全自動車鉤位于列車車頭前方,用于電客車之間或電客車與工程車之間的連掛 。能夠實現機械、電路、氣路的自動連接,在車上,司機可以直接控制全自動車鉤的連掛和解鉤 , 可以使兩列車的連掛更加高效、可靠,為列車安全運行提供有力保障 。

全自動車鉤 來源丨佛山地鐵
“ ”半自動車鉤位于6節(jié)車最中間兩節(jié)車之間的連接,在車廂連接處下方,由它帶動后方車廂穩(wěn)定前行 , 外觀上幾乎和全自動車鉤一模一樣,但因為平時不會頻繁進行解鉤連掛作業(yè),一般情況下2年會拆一次檢查,所以沒有自動解鉤功能,只有自動連掛功能 。

半自動車鉤 來源丨佛山地鐵
除了最中間兩節(jié)車之間外 , “-”半永久牽引桿用于其他4節(jié)列車各車廂間的連掛,它位于車廂連接處下方 , 帶動后方車廂穩(wěn)定前行 。有了它和半自動車鉤的存在,兩節(jié)車廂才能“手牽手”地緊密相連 。

半永久牽引桿 來源丨佛山地鐵
3
地鐵連接處為何斷裂?
在官方通報中我們得知,事故原因為雪天軌滑導致的列車追尾,那么地鐵連接處斷裂在事故中又是如何發(fā)生的?我們可以從北京地鐵1號線對車鉤緩沖裝置的故障分析中,了解可能存在的問題 。
北京地鐵1號線是我國最早建設的地鐵線路,其地鐵列車采用的是密接式車鉤緩沖裝置,有半自動車鉤緩沖裝置(圖1)和半永久車鉤緩沖裝置(圖2)2種,均采用橡膠緩沖器 。隨著運用時間的增加,車鉤緩沖裝置出現了較多問題,主要問題有:(1)橡膠緩沖器中的橡膠片因老化產生永久變形 , 導致橡膠緩沖器的緩沖性能降低;(2)車鉤緩沖裝置中構體、緩沖器箱體及牽引桿大批出現裂紋;(3)緩沖器止鐵、開口銷斷裂及螺母松動;(4)車鉤緩沖裝置出現以上問題的外部因素 。


來源丨《北京地鐵1號線用車鉤緩沖裝置的故障分析與改進》
以上四種原因都可能導致列車的縱向沖動加劇,車鉤力大幅增加 , 接近鉤體、緩沖器箱體及牽引桿所用材料的屈服極限,導致構體、緩沖器箱體及牽引桿產生疲勞裂紋,造成列車分離的重大安全隱患 。當然 , 近期寒冷的北京天氣造成的金屬低溫脆性斷裂也不無可能 。
另外,根據之前北京地鐵公司發(fā)布的消息,“接觸軌無電 , 部分列車臨時停車、部分列車延誤”,北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室教授鐘章隊說,“目前無法判斷接觸軌無電的狀態(tài)是事發(fā)前就已經出現了,還是事故發(fā)生后為了保證安全而主動斷電 。另外地鐵車廂并不是每一節(jié)都帶有動力,一旦無電是否會導致車廂連接處斷開也無法判斷 , 因此具體的事故原因需要時間詳細調查才能得出 。”
目前昌平線地鐵已經恢復運營,連續(xù)多天的降雪導致城市交通承受了巨大壓力,在此也祝愿受傷的朋友們早日康復 。
【事故原因公布!為何好好的地鐵說斷就斷了?】綜合自:北京日報、西安地鐵、佛山地鐵、廣州地鐵、上海地鐵、北京地鐵、紅星新聞參考資料:《北京地鐵1號線用車鉤緩沖裝置的故障分析與改進》
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