臺鐵「普悠瑪號」出軌事故背景及原因分析

2021-01-19 全球軌道交通視野



臺鐵普悠瑪列車21日下午發生出軌翻覆事故,列車8節車廂全部出軌。事發時許多人都在睡覺,根本來不及反應。截至22日清晨5時,臺灣火車出軌事故已致18人死亡、187人受傷(全列車旅客366人)。



    臺灣普悠瑪列車出事之後,截止本號發文,尚未得到公開的事故原因結果,但依據目前零碎的媒體發音,並結合自己的經驗,大概補充下事故的背景並陳述下自己的看法:


    臺灣目前鐵路網絡依據2015年統計數據為1691.8 km,鐵路運輸在臺灣是一種非常重要的交通方式。2016年,臺灣鐵路客運量超過10.9億人次,平均每天客運量達299萬人次。


    臺灣的鐵路包括常規鐵路、快速交通系統和高速鐵路,以及專門為遊客和工業服務的軌道交通系統。臺灣高鐵是國際鐵路聯盟(UIC)的積極成員,但是臺灣沒有國家成員資格。


    臺灣鐵路局(Taiwan Railways Administration)區別與上述的臺灣高鐵,前者正是運營事故車輛和所在線路的歸口管理部門。臺灣鐵路局(簡稱TRA)成立於1891年10月20日,旗下主要管理所有通勤線路和部分城際鐵路,共計228個車站,軌距不是網媒所言米軌,而是1067mm的窄軌。


    臺灣鐵路由政府性質的機構臺灣鐵路局TRA管理。TRA同時提供客運服務和臺灣島內唯一的貨運服務。島內的主幹線形成了一個環島的環線,連接著臺灣島內的大部分主要城市。臺灣高鐵則是由一家名為「臺灣高鐵股份有限公司」(Taiwan High Speed Rail Corporation)的私有資本公司運營,它包含了臺北南港與高雄左英之間的客運服務,這條線路貫穿臺灣西部,包含了12個車站。除了5個城市軌道交通運營商,臺灣還有2個專營鐵路運營商,分別是林業和糖業。


    臺灣的鐵路可以追溯到1887年,當年清朝臺灣省正式建省,劉銘傳任首任臺灣巡撫,1887年3月初,臺灣基隆至臺北之間的第一條鐵路開始建設。最近的大事記就是2013年普悠瑪快車開始運營,這在當年也是很轟動的事件,也是進行了全民參與徵名活動的。並且在同年,提出了屏東線計劃在2020年實現電氣化,也就是明年,按照計劃整個臺灣島環線將實現電氣化。



    本次是在宜蘭新馬車站附近發生的出軌事故,第三節至第八節車廂翻覆,扭曲成「W」形。這是臺灣自1991年以來最嚴重的鐵路事故,當年的事故造成了30人死亡,100多人受傷。下面是昨日事故的事故示意圖(圖片轉載自觀察網)。



    昨日的公眾號也說了,事故車輛普悠瑪其實就是TEMU2000型傾斜式電聯車,就是大陸說的擺式列車,在車廂和車架之間用彈性元件連接,在過彎道的時候允許車廂有一定的傾斜度,以達到「過彎不減速」的目的,從而節省時間。但是這個車在臺灣的窄軌那個路況上開很容易使乘客「難以站立」,因此不允許開售站票。而今年暑假,為了能夠解決暑期人潮洶湧的問題,普悠瑪號開放了站票開售,而此次的普悠瑪號搭乘的300多位乘客中是否存在買了站票的,還不得而知。所以昨天文章也說了,額定載客量不一定與實際相符。


    車的引進我不好講什麼,但是依據前面的事實我們也看到了普悠瑪的引進正是馬英九執政期,所以難怪島內綠營扣帽給馬英九。今天搜了下網絡資料:民進黨有人認為普悠瑪原先的招標公告中的規格規定,在過彎時的橫向加速度允許值為0.3m/s²。然而馬英九與住友商社社長見面後,就將規格降為0.8m/s²,因此讓住友和日本車輛株式會社得標獲利。從而也導致普悠瑪更加晃。


    上述我們無從考證,但是政治我們不談,只是做個背景了解下技術,我們國內標準軌距的高速鐵路列車都是帶橫向加速度報警的,例如津京城際線路列車橫向加速度大於8m/s2就會報警,並將信息給司機的DMI。一般標準軌距普速牽引機車橫向加速度在普通的路況可以到0.6m/s2-2.5m/s2。這個值決定了列車在速度通過速度。

    

    本次事故真實的原因我們等到調查報告出來後才知曉,但是也可以依據零散的細節得到一些信息。


    「「臺鐵局長」鹿潔身表示,列車司機員出站前,有通報動力有問題,但因為還可以行車,就沒有停駛。」,不確定這個動力有問題是動力系統故障還是制動系統故障,依據乘客回憶描述,列車運行中多次出現緊急制動的情況。實際上部分列車是帶自動巡航功能的,類似於我們汽車的定速巡航,不確定是否是定速巡航出了問題;此外車輛駕駛不是踩油門,都是有牽引制動手柄的,換句話說是否是牽引系統出了問題是指某牽引位對應的牽引力出現了問題;


    那麼結合網絡公開的「ATP」被人為切斷(指ATP隔離、旁路/Bypass)的言論,很容易聯繫在一起,動力或制動系統出了問題,司機無法按照日常操作控制列車時速,那麼ATP的存在會導致頻繁制動的結果,而非由於動力系統損壞導致的頻繁制動,所以司機索性人工隔離了ATP。但是ATP隔離在國內是一個大事,臺鐵目前稱沒有收到這個消息。


    另外如果是網上說的司機曾經連續報告火車氣壓(該車可能是氣制動或混合制動)不足,那就是說其實還是制動出了問題,剎車氣壓不足導致遇到制動無法儘快將限速曲線壓下來,那麼司機還是索性隔離了ATP,但是在事故區段剎車徹底出了問題,於是超速那麼多導致出軌慘劇的發生。以上為依據網絡公開信息的推斷。

   

    我這邊曾經和臺鐵做過一次交流,大概了解了下那邊的鐵路狀況,但是這臺車目前所用的ATP技術來源並不確定,僅僅分享:


臺鐵列車自動防護系統(ATP)簡介

臺鐵局於民國90~95年間將原有延用30年之ATW/ATS系統,更新升級為ATP系統(瑞典龐巴迪號誌公司建置,系統為Ebicab 2000型),藉由對列車車速的連續監控,使司機員絕對遵守號誌與限速規定,確保行車安全。ATP系統必須於地面上裝設「編碼器」及「感應器」,將「號誌顯示」和「路線條件-包括彎道半徑、上下坡度」「目標距離」等資訊,藉由車上設備天線接收後傳送至車上設備,交由中央處理器處理。另一方面根據列車特性(由司機員及感測器輸入-包括列車長度、載重、煞車係數等),經由電腦綜合處理後輸出車速速度監控曲線,於人機界面(MMI)上顯示速度限速及距停車位置之距離,若列車實際車速到達「警告常用緊軔點-允許速度+3公裡」,則ATP即起動常用緊軔,若車速超過「緊急緊軔值-允許車速+5公裡」,則施緊急緊軔。無論採取常用或緊急緊軔,都必須確保列車能於險阻號誌前停車。


臺鐵ATP曾經期望對既有列車控制(報警)系統做一次升級,期望的ATP結構圖如上圖所示


    這裡就有兩個問題:第一,這輛車(這條線)ATP是從軌道上的應答器收取移動授權和線路數據的,如果關閉或者暫停該功能確實會導致無經驗、司機疏忽或意外情況下彎道超速;第二,有可能還是老式的ATP,即線路數據是通過IC卡上車的,和國內LKJ相似。本人無從考察是哪種情況,但無論哪種情況,ATP如果關閉的話安全隱患很大,屬於非常規操作。


    本次事故列車最近三年出現了7此事故,有的因道路養護後未夯實道渣引發;有的因轉向架組件脫落撞擊軌道造成;也有因燒軸故障,車輪卡死無法前進造成的事故。本次事故沒必要和2017年三民站事故做類比,至於公開圖片中的軌道插入車廂,有可能是軌枕與鐵軌固定鬆動,例如枕木腐蝕,機車超速過大導致後車的出軌和軌道離開扣件扭曲變形而插入後車廂內,是因是果不得而知。    

    沒有考察就沒有發言權,究竟是線路問題、列車問題還是司機問題這裡就不做臆斷或揣摩了,僅僅描述下事故背景和個人的推斷。


鐵軌插入車廂


清晰看到的枕木


    無論本次和軌道現狀和路況是否有關係,但不得不承認臺灣鐵路局在管理和維護的預算上明顯的不足,雖說臺灣建設計劃動輒資金千億,但是在鐵路方面,既有線改造主要放在電氣化和機車引進,而對於軌道交通之本——軌道的維護和重修似乎並沒有怎麼關注。另外近些年臺灣鐵路人員流失嚴重,老齡化嚴重,人力的嚴重不足。上述都是引起或者說臺灣鐵路目前面臨的現實問題。










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