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事實(shí)信息

事故簡介

大約凌晨1:37,2002年1月18日加拿大太平洋鐵路公司(CPR)的292-16次貨車(編組112輛)東行,時速約41mph.在北達(dá)科他州邁諾特城西發(fā)生脫軌5輛油罐車載著無水氨發(fā)生災(zāi)難性爆裂.蒸汽覆蓋了脫軌現(xiàn)場和周圍地區(qū),列車長和機(jī)車乘務(wù)員在抱怨呼吸困難后被送往醫(yī)院觀察.大約11600人居住在受蒸汽羽流影響的地區(qū),離脫軌地點(diǎn)最近的60-65名居民獲救.事故造成1人死亡,11人重傷,322人受輕傷其中包括2名列車乘務(wù)人員.直接經(jīng)濟(jì)損失1000萬美元,其中800多萬美元用于環(huán)境修復(fù)

事故概況

2002年1月14日至15日,加拿大肥料有限公司在加拿大阿爾伯塔省梅迪辛哈特的15輛罐車中分別裝載了29000-29800加侖的無水氨.2002年1月16日,292-16次貨車從南埃德蒙頓站發(fā)車開往美國明尼蘇達(dá)州的圣保羅站.在梅迪辛哈特,這15輛滿載的貨車被編入了列車車組

2002年1月17日(星期四)晚上21:15,一名機(jī)車乘務(wù)員和列車長在北達(dá)科他州的波特爾準(zhǔn)備執(zhí)乘292-16次貨車前往北達(dá)科他州的哈維.列車由2臺機(jī)車牽引,編組112輛,86載貨,26空,總重12342噸,計(jì)長197.8.該列車包括39輛裝有美國交通部規(guī)定的危險物質(zhì)的罐車,其中包括15輛裝有無水氨的罐車,10輛裝有液化石油氣的罐車,11輛裝有苯乙烯的罐車以及3輛裝有交通部規(guī)定的危險物質(zhì)殘留物的空罐車

大約4個半小時后機(jī)車乘務(wù)員準(zhǔn)備減速,通過將動力控制改為電阻制動,機(jī)車乘務(wù)員說當(dāng)時他們注意到列車正穿過一個崎嶇不平的地方時,列車長告訴機(jī)車乘務(wù)員“讓他在可控范圍內(nèi)停車”這名機(jī)車乘務(wù)員說他伸手去抓把手制動,當(dāng)他開始操作控制裝置時,緊急制動啟動了

緊急停車后機(jī)車立即發(fā)現(xiàn):從機(jī)后第4位開始發(fā)生了嚴(yán)重的脫軌.列車長告訴調(diào)查人員:“……我從我們的車上看到了爆炸和弧線以及爆炸產(chǎn)生的縷縷煙霧.我知道有爆炸因?yàn)槲腋杏X到了腦震蕩,我聽到了爆炸聲”此外脫軌設(shè)備還損壞了電路,導(dǎo)致附近地區(qū)2820戶居民和企業(yè)的電力中斷.隨后確定有31輛貨車脫軌,包括全部15節(jié)無水氨油罐車.其余的危險物質(zhì)車廂位于列車較后面的位置沒有發(fā)生脫軌事故

列車長說列車脫軌后,他按照操作規(guī)程的要求在無線電上反復(fù)呼叫“緊急情況”。列車長還用無線電向明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市的CPR調(diào)度員報告:在等待調(diào)度員回復(fù)的過程中他在凌晨1:37左右用個人手機(jī)在邁諾特?fù)艽蛄?11報告了列車的位置以及列車脫軌,爆炸和危化品泄漏的事實(shí).這位機(jī)車乘務(wù)員用他的私人手機(jī)打電話給北達(dá)科他州哈維市的CPR站場辦公室向鐵路部門報告了同樣的信息.當(dāng)明尼阿波利斯的調(diào)度員聯(lián)系機(jī)組人員時他們告訴他列車脫軌了,他們可以看到“蒸汽或其他東西”

機(jī)車乘務(wù)員和列車長決定使用機(jī)車疏散該地區(qū).乘務(wù)員向調(diào)度員申請并得到了調(diào)度員的許可才將機(jī)車卸下駛離列車.根據(jù)調(diào)度員的列車運(yùn)行記錄凌晨1:43一名工作人員告訴調(diào)度員在MP 471脫軌處發(fā)出的氣味聞起來像無水氨”然后列車長走到后面機(jī)車把它卸下來.他說當(dāng)時他在白色氨云的中心,然后列車長回到本務(wù)機(jī)車旁,告訴機(jī)車乘務(wù)員繼續(xù)往東開到邁諾特.機(jī)車乘務(wù)員乘坐機(jī)車離開事故地區(qū)

有害物質(zhì)泄漏

在脫軌過程中5輛無水氨罐車:GATX 47814(19)GATX 47837 (20)GATX 47982(22)GATX 48081 (23)和PLMX 4504(24)遭受了災(zāi)難性爆裂,導(dǎo)致了罐體的分離和內(nèi)容物的完全和瞬間損失.當(dāng)罐體爆裂時斷裂部分被推到離軌道1200ft的地方.大約14.67萬加侖的無水氨從5輛車中泄漏出來,一團(tuán)水解氨幾乎立即形成.據(jù)估計(jì)煙柱上升了300ft并在事故地點(diǎn)下風(fēng)方向逐漸擴(kuò)大了5mile,覆蓋了約11600人.在接下來的5天里另外74000加侖的無水氨從另外6輛無水氨罐車中泄漏出來,分別是PLMX 4644(18)GATX 49248(21)GATX 58659 (25)GATX 49285 (26)GATX 48004 (28)和GATX 48103 (31)

應(yīng)急響應(yīng)

沃德縣911調(diào)度員在凌晨1:37接到列車長的電話后立即呼叫了邁諾特鄉(xiāng)消防部門.消防局局長從他的家(大約2mile遠(yuǎn))直接趕到現(xiàn)場;副局長直接回應(yīng)了邁諾特鄉(xiāng)消防局的消防大廳.6個消防部門從消防大廳趕到現(xiàn)場(大約6mile外)凌晨1:44邁諾特鄉(xiāng)消防部門請求邁諾特市和伯靈頓消防部門提供互助.凌晨1:47邁諾特鄉(xiāng)消防局(Minot Rural Fire Department)和美國空軍邁諾特基地(Minot?Air Force Base)消防部隊(duì)的負(fù)責(zé)人抵達(dá)了位于第四大道西北方向交匯處的西83大道(距離列車脫軌地點(diǎn)約向東0.5mile)他立即承擔(dān)了事故指揮并進(jìn)行了初步現(xiàn)場和事故評估.大約在凌晨1:50分局長在西83街19大道西側(cè)的十字路口附近建立了一個事故現(xiàn)場臨時指揮部

與此同時292-16次貨車的機(jī)車乘務(wù)員正駕駛機(jī)車向東行駛遠(yuǎn)離脫軌地點(diǎn).凌晨1:47分在第16街(大約在第2大道西南方向)工作人員遇到了在道口等待的邁諾特鄉(xiāng)消防部門營長.大隊(duì)長當(dāng)時正在接聽一個不同的電話但當(dāng)列車長步行而來并告訴他事故的消息時,他通知了邁諾特鄉(xiāng)消防部門并前往脫軌地點(diǎn)

列車長和機(jī)車乘務(wù)員留在路口阻止私人車輛進(jìn)入該地區(qū).隨后執(zhí)法人員解救了他們,他們被汽車送往邁諾特鄉(xiāng)第一消防站.在站內(nèi)工作人員提供了所有的文件:包括關(guān)于危險品信息,他們還描述了脫軌現(xiàn)場的氨霧,兩名乘務(wù)員隨后被送往邁諾特三一醫(yī)院接受觀察和治療

根據(jù)采訪和911記錄,事故發(fā)生后離脫軌地點(diǎn)最近的街區(qū)蒂拉希塔·巴列霍的兩名居民立即走出家門失去了方向感,有一段時間無法回家.當(dāng)其中一名居民回到家時他和他的妻子開車離開了社區(qū).另一對試圖乘坐皮卡車逃離家園的夫婦撞向了街對角線上的一所房子,房子里的人能夠幫助女乘客進(jìn)屋但男司機(jī)倒在他們的院子里,他們卻無法移動他.大約在凌晨2:06房子里的一名住戶撥打了沃德縣911報警稱這名男子躺在房子外面的地上.911接線員告訴這名居民緊急救援人員但與此同時居民必須采取預(yù)防措施

凌晨2:09第21大道西北附近的西83大道設(shè)置了一個初始集結(jié)區(qū).由于蒸汽羽流響應(yīng)部隊(duì)被指示繞著邁諾特鄉(xiāng)前往事故的北側(cè)

凌晨2:13邁諾特鄉(xiāng)消防局要求伯靈頓消防局來到脫軌地點(diǎn),沿2號公路和52號公路的83號支路以西(脫軌地點(diǎn)的西南方向)凌晨2:23國家廣播電臺呼叫德斯拉克斯和貝特霍爾德消防部門請求相互援助

凌晨2:37緊急行動中心在邁諾特鄉(xiāng)第一消防站開放.當(dāng)時以邁諾特鄉(xiāng)消防局214號消防車為機(jī)動指揮單元,由消防副局長擔(dān)任事故現(xiàn)場指揮員,由局長在應(yīng)急指揮中心維持指揮

凌晨2:39,2名駕駛邁諾鄉(xiāng)消防局212號水罐車的消防員在風(fēng)向轉(zhuǎn)變時穿過了蒸汽云.1min后消防隊(duì)員報告說他們的眼睛在晃動

凌晨2:40邁諾特鄉(xiāng)消防局的214和216號消防車在第21大道西北方向待命,邁諾特鄉(xiāng)消防局的218分隊(duì)報告說,在當(dāng)?shù)氐缆飞嫌龅降乃衅矫穸荚谝?guī)定地點(diǎn)集合

凌晨2:42分蒸汽云完全覆蓋了公路(路線)2/5/83旁道.2:43分機(jī)動指揮所被重新布置在離脫軌地點(diǎn)更南邊的一座山上.

凌晨2:45分開始人員疏散

凌晨2:52一輛城市巴士把人們帶出災(zāi)區(qū)

由于氨蒸汽云的存在以及它對脫軌附近的蒂拉希塔·巴列霍社區(qū)和邁諾特市的居民構(gòu)成的危險,應(yīng)急人員決定不疏散居民.這種被稱為“就地避難”的反應(yīng)與疏散不同,因?yàn)榫偷乇茈y的人會采取預(yù)防措施

凌晨3:40愛迪生小學(xué)被開放為邁諾特居民的緊急避難所和傷情分類區(qū)

凌晨4:29邁諾特鄉(xiāng)消防部門將救援行動的集結(jié)區(qū)轉(zhuǎn)移到了氨含量下降的集結(jié)點(diǎn)

凌晨4:39打電話報警的居民第二次打電話說,那名男子還在外面,他的妻子在外面的云中身體狀況不佳.該居民解釋說當(dāng)時房子周圍沒有云.

凌晨4:47邁諾特鄉(xiāng)消防局219分隊(duì)進(jìn)入蒂拉希塔·巴列霍社區(qū)營救居民.第一個進(jìn)入該地區(qū)的消防隊(duì)員發(fā)現(xiàn)了這名男子但在試圖找到他的過程中消防員沒有首先穿上自給式呼吸器(SCBA)就離開了他們的隊(duì)伍,他們無法恢復(fù)受傷的男子不得不離開現(xiàn)場在集結(jié)區(qū)重新集結(jié)

凌晨5:07這所房子的居民和受傷男子的妻子去了Behm的卡車站,急救人員回來接走了受傷男子.5:15邁諾特鄉(xiāng)消防局的副局長戴著SCBA發(fā)現(xiàn)這個人躺在車道上.10min后伯靈頓消防部門將這名男子送往Behm的卡車站.在那里社區(qū)救護(hù)車的急救人員對他進(jìn)行了評估發(fā)現(xiàn)他沒有反應(yīng).大約在凌晨5:30消防員進(jìn)入社區(qū)挨家挨戶地將居民從家中疏散,讓他們乘坐公交車撤離.這些居民隨后被送往Behm卡車站附近的傷情分類區(qū).這時他們中的一些人已經(jīng)能夠開著自己的車離開該地區(qū).

早上6:41氨氣繼續(xù)彌漫,消防隊(duì)員繼續(xù)救援.上午8:21在對所有房屋進(jìn)行二次檢查以確保沒有人掉隊(duì)后,社區(qū)的救援行動完成.據(jù)估計(jì)有60-65名蒂拉希塔瓦列霍的居民獲救

2002年1月18日下午,愛迪生小學(xué)的避難所和分類區(qū)被關(guān)閉邁諾特鄉(xiāng)消防部門的戰(zhàn)地指揮所也被關(guān)閉.2002年1月20日上午10:00邁諾特鄉(xiāng)消防局長將應(yīng)急指揮中心轉(zhuǎn)移到大禮堂.消防部門一直在現(xiàn)場直到2002年1月22日凌晨2:00.協(xié)助進(jìn)行環(huán)境清理工作.緊急行動中心仍在有限開放至2002年3月19日,直到2002年3月的第二周.蒂拉希塔·巴列霍的一些居民才得以返回家園

三一醫(yī)院

在急診室于凌晨1:50接到脫軌通知35min后三一醫(yī)院于凌晨2:25啟動了災(zāi)難計(jì)劃“綠色代碼”.大約200名醫(yī)務(wù)人員響應(yīng)綠色指令來到醫(yī)院增加的人員補(bǔ)充了該醫(yī)院已有的41名工作人員,工作人員關(guān)閉了空氣處理設(shè)備在急診室設(shè)置了便攜式空氣處理設(shè)備并建立了一個遠(yuǎn)離蒸汽云的備用急診室入口;從而確保醫(yī)院免受危險蒸汽的影響.急診室的工作人員告訴安全委員會的調(diào)查人員,他們查閱了一份材料安全數(shù)據(jù)表以找出如何有效地治療接觸氨的人.此外三一醫(yī)院還派了一名代表前往緊急行動中心.凌晨4:15氨氣云已經(jīng)飄到醫(yī)院周圍包圍了醫(yī)院.在整個緊急情況下三一醫(yī)院治療了大約300人

沃德縣911接警中心

在事故發(fā)生的當(dāng)天,沃德縣911調(diào)度員接聽了2800多個與該事故有關(guān)的電話.其中4條911專線接到了491個電話,7條行政專線接到了2362個電話.當(dāng)接到第一個911電話時沃德縣的911接線員告訴打電話的人呆在家里關(guān)上窗戶

在整個應(yīng)急響應(yīng)過程中接線員不斷告訴打電話的人保持冷靜待在家里.911調(diào)度員立即知道了涉及的化學(xué)物質(zhì),他們把信息傳遞給了打電話的人.911接線員告訴打電話的人:待在家里,關(guān)掉火爐和空氣處理系統(tǒng)進(jìn)入浴室.用大量的水打開淋浴器用濕布捂住口鼻呼吸

公共通知

事故發(fā)生后邁諾特警局向公眾發(fā)出了緊急通知包括有線電視中斷,無線電廣播和戶外警報.然而許多居民沒有聽到緊急廣播,因?yàn)樗麄兊募矣捎诿撥壥チ穗娏?此外離脫軌地點(diǎn)最近的居民區(qū)的居民沒有聽到室外警報,因?yàn)榫瘓笤O(shè)置在邁諾特鄉(xiāng)范圍內(nèi)

傷亡情況

列車乘務(wù)員

292-16次貨車的列車長和機(jī)車乘務(wù)員受了輕傷.事故發(fā)生后兩人都被送往三一醫(yī)院.這名列車長在事故發(fā)生大約3h后入院,接受了胸悶,呼吸急促,眼睛刺激和焦慮的治療.他于2002年1月19日出院,這名機(jī)車乘務(wù)員因呼吸困難接受了治療并于當(dāng)天出院

緊急救援人員

在122名消防員中有7人受輕傷.6名邁諾特鄉(xiāng)消防部門的消防員和1名伯靈頓消防部門的副局長受傷的原因是頭痛,喉嚨痛,眼睛刺激和/或胸痛.另有11名邁諾特警局警官在事故現(xiàn)場周圍封鎖和指揮交通時受輕傷.他們的損傷是眼睛刺激,胸部不適,呼吸窘迫和/或頭痛

居民

皮卡車在試圖逃離該地區(qū)時撞進(jìn)了蒂爾拉西塔瓦列霍社區(qū)的一所房子,司機(jī)是一名38歲的男性在事故中死亡.沃德縣法醫(yī)確定死因是長期暴露在無水氨中.社區(qū)的3名居民在事故中嚴(yán)重受傷被送往三一醫(yī)院.受傷部位包括臉部和腳的化學(xué)燒傷,呼吸衰竭以及眼睛和鼻子紅斑

由于氨云在邁諾特部分地區(qū)的移動,其他8名居民受了重傷.這些傷害包括呼吸短促,呼吸困難和/或眼睛灼燒.經(jīng)確定是由于先前存在的健康問題;如哮喘和心臟問題而復(fù)雜化

另有301人在事故中受輕傷.其中11人在三一醫(yī)院住院不到48h其余290人在三一醫(yī)院,邁諾特愛迪生小學(xué)分診中心,邁諾特空軍基地衛(wèi)生診所,肯瑪社區(qū)醫(yī)院和/或圣阿列克修斯醫(yī)療中心接受治療并出院

損壞情況

鐵路車輛

前30輛脫軌的貨車在事故中報廢.第31輛車的前臺車脫軌,脫軌設(shè)備的更換價值為196.6萬美元.損壞或銷毀的提單所造成的經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)為34萬美元,估計(jì)損失總額為2486000美元

線路

由于脫軌大約475ft的線路被毀,損失約為18萬美元.為了恢復(fù)操作安裝了13個軌道面板

其他傷害

由于列車脫軌蒂拉希塔·巴列霍社區(qū)的兩座房屋受損.GATX 47982號罐車的一部分被推到脫軌處以東約1/4mile處撞進(jìn)了一個2人正在睡覺的房間.第二所被損壞的房子是兩名居民試圖離開該地區(qū)時被皮卡車撞到的房子

人員信息

在這次執(zhí)乘前機(jī)車乘務(wù)員和列車長已經(jīng)休息了13h46min.兩人都符合《聯(lián)邦服務(wù)時間法》(Federal Hours of Service Act)的規(guī)定.事故發(fā)生后2名乘務(wù)員都在三一醫(yī)院接受了聯(lián)邦鐵路局(FRA)的強(qiáng)制藥物和酒精測試.兩名員工的所有測試物質(zhì)的測試結(jié)果均為陰性

機(jī)車乘務(wù)員

這位機(jī)車乘務(wù)員于1993年入路.那年晚些時候他調(diào)到營業(yè)部做了一名扳道工.1996年他被提升為機(jī)車乘務(wù)員并一直擔(dān)任該職位直到事故發(fā)生.他曾在1993-1996年,1998年和2000年參加并通過了規(guī)則考試.他自1996年起獲得鐵路機(jī)車車輛駕駛證后,最近一次是在2001年3月2日完成了機(jī)車乘務(wù)員再認(rèn)證課程

列車長

這名列車長1996年入路.直到事故發(fā)生前一直在列車服務(wù)部門工作,他在1996,1998年和2000年通過了規(guī)則考試

軌道檢查員

軌道檢查員的正常職責(zé)是檢查軌道和修復(fù)軌道缺陷.在一次采訪中他說:“……我出去尋找任何不安全的東西,就鐵路軌道而言,任何鐵路情況軌道情況,任何會阻止列車安全越過軌道的情況”他被CPR指定為符合49 CFR 213.7的合格人員.他從1952年開始在洙線鐵路工作,1967年開始擔(dān)任鐵道巡視員

氣象信息

2002年1月18日在ND的邁諾特,最高溫度為20°F最低溫度為-8°F,脫軌時大約為-6°F

當(dāng)天下午13:39的最高風(fēng)速為26mph;據(jù)報道清晨的風(fēng)速為6-7mph,天氣多云

下午15:18-16:54間有小雪,霧或霾,將能見度降低到7mile以下,從凌晨2:54-12:54.據(jù)報道當(dāng)天只有少量降水(小于0.01in)日出時間為上午8:28日落時間為17:23

操作信息

在CPR傳送門分區(qū)(通往哈維的傳送門)上的列車運(yùn)行由明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯的傳送門列車調(diào)度員簽發(fā)的軌道許可證授權(quán)和管理.事故處理人員持有許可證,授權(quán)他們以軌道速度前進(jìn)(在這種情況下限速40mph)因?yàn)樵趩尉€上不會遇到其他列車.傳送門分區(qū)在鐵路上沒有路邊信號或電路來檢查列車的占用情況或軌道的完整性.乘務(wù)員的標(biāo)準(zhǔn)操作程序載于《通用守則》

線路描述

這起脫軌事故發(fā)生在位于北達(dá)科他州邁諾特西部,沃德縣范圍內(nèi)的MP 471.65號單主軌道上的圣保羅服務(wù)區(qū)門戶分區(qū).主要軌道由CPR擁有,檢查,維護(hù)和操作.門戶分區(qū)152.5mile的主要軌道的大部分被列為4類軌道,限速49mph包括脫軌地點(diǎn)在內(nèi)的部分路段被維持為聯(lián)邦鐵路局3級軌道,最高時速為40mph,為單線非電氣化線路.門戶分區(qū)每天的列車密度在每個方向3-5趟列車間,或每天6-10趟列車.這占2001年的年總噸位約為2500萬噸,總噸位已從10年前的估計(jì)1500萬噸增加.脫軌的軌道截面是平直的.脫軌點(diǎn)的主軌道結(jié)構(gòu)建立在大約6ft的道床上,從溝渠線到路基頂部測量,軌道部分由玄武巖道砟支撐

線路接頭

主軌道由100磅連續(xù)焊接鋼軌鋪設(shè).曲線鋪設(shè)115磅連續(xù)焊接軌,鐵路于1973年鋪設(shè)于鐵路傳送門分區(qū)的鐵路,記錄沒有確定鐵路之前的位置.盡管整個分區(qū)的鐵軌都是CWR但它有很多接頭,稱為接頭的每一端都與CWR連接在一起,用兩個36in的連接桿連接在軌道的內(nèi)外并通過兩個桿用螺栓固定將軌道夾在兩根桿之間.CWR的這種維修在鐵路行業(yè)很常見.后來鐵路公司通常會拆除連接桿并焊接連接

在1998年進(jìn)行的鐵路復(fù)修工程改善計(jì)劃中除其他工作外,還包括從門洞分區(qū)約1,300個接頭拆除約2,600根接頭以及焊接鐵路接頭.自1998年以來已經(jīng)使用額外的塞子來替換有缺陷的軌道,2000年5月在2002年發(fā)生的MP 471.65脫軌事故中.超聲波軌道檢測發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有CWR的一段內(nèi)部缺陷后一個36ft長的接頭與36in的連接桿被插入了北軌.

2002年7月15日和16日在華盛頓特區(qū)的一次公開聽證會上,CPR負(fù)責(zé)人說他遵循了標(biāo)準(zhǔn)做法:“2000年5月當(dāng)他在事故現(xiàn)場插入插頭并形成兩個接頭時,鐵路接頭可以被支撐或懸掛.在這種情況下,工頭將接頭懸掛在道床上.這是常見的工業(yè)實(shí)踐懸掛軌端,如果接縫預(yù)期在未來進(jìn)行焊接,因?yàn)檫@樣的放置提供了360°的焊接通道.每個連接桿預(yù)鉆6個螺栓孔,然后在鋼軌網(wǎng)上鉆出匹配的孔以便將鋼條連接起來.如果預(yù)計(jì)稍后要焊接接頭,鐵路通常只會鉆最外面的4個孔(距離鐵路末端最遠(yuǎn)的兩個孔)MP 471.65插頭的接頭只有4個螺栓.用CPR的術(shù)語來說,這個關(guān)節(jié)是臨時的而不是永久性的,需要鉆6個孔用6個螺栓組裝.2000年5月在脫軌現(xiàn)場插入的塞子的鑄造接頭被懸掛在一個壓載槽上,根據(jù)接頭兩邊的連接板的邊緣之間的測量該壓載槽比附近區(qū)域?qū)捈s25in.聯(lián)邦鐵路局規(guī)定鋼軌的交接點(diǎn)距離最近的無缺陷枕木的中心線不得超過24in.這個軌道接頭距離東連接中心約13in距離西連接中心約19in

鐵路運(yùn)動

鋼軌在熱的時候會膨脹,在冷的時候會收縮.當(dāng)連接軌道鋪設(shè)在39ft的部分,接頭一般設(shè)計(jì)為允許擴(kuò)展.然而在CWR中,由于其沒有連接的長軌道運(yùn)行,溫度變化的影響在熱中膨脹在冷中收縮可以積累到很遠(yuǎn)的距離.當(dāng)這些力達(dá)到軌道結(jié)構(gòu)中的一個薄弱點(diǎn)時可能會發(fā)生不規(guī)則.NTSB已經(jīng)調(diào)查過因熱膨脹導(dǎo)致鋼軌彎曲或在低溫下因鋼軌收縮而拉斷的事故

為防止鋼軌縱向移動,鐵路沿線采用了鋼軌錨.為了限制在任何方向上的移動,習(xí)慣做法是使用一種箱錨模式.其中錨被放置在木制橫梁兩側(cè)的軌道基礎(chǔ)上,本質(zhì)上是用軌道錨將木領(lǐng)帶裝箱.盒子圖案可以應(yīng)用到每條領(lǐng)帶或每一個其他領(lǐng)帶在每個方向上從關(guān)節(jié)指定的距離,在邁諾特事故現(xiàn)場,錨被用于其他所有系繩

聯(lián)邦鐵路局鐵路軌道專家將箱錨的做法描述為

如下:

在螺栓連接處附近的每根拉桿箱錨定可以減少鋼軌兩端在低溫期間分離和剪切接頭螺栓的趨勢.正常的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求兩條鐵軌在每個方向上用螺栓連接固定200ft.這種全箱錨定模式發(fā)生在軸向力可能有問題的其他位置,如特殊工作(即匝出和開關(guān))急曲線等在其他地方,每個其他橫木都是框錨固定的

確定鋼軌是否移動的一種方法是檢查鋼軌與拉桿板間的接觸點(diǎn).軌道的底面在這一點(diǎn)上是閃亮的,如果軌道已縱向移動,光澤區(qū)域比拉鉤板的寬度更寬.測量了橋塞東接頭處斷裂的鋼軌上的光亮區(qū)域以及與鋼軌接觸的扎板,鋼軌上發(fā)光的地方有8in寬,領(lǐng)帶板有7 3/4in寬

超聲波鋼軌及接頭檢測

最近一次使用超聲波儀器于2001年5月31日及8月29日,以及2002年1月10日在門戶分區(qū)的主要軌道進(jìn)行內(nèi)部鐵路檢查.進(jìn)行測試的斯佩里公司(Sperry Corporation)在脫軌區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)有缺陷的鋼軌.測試能夠發(fā)現(xiàn)鋼軌上的缺陷(超過一定尺寸)但不能發(fā)現(xiàn)連接桿

安全委員會調(diào)查了1994年2月27日發(fā)生的一起脫軌事故,地點(diǎn)在MP 477.1附近,距邁諾特事故以西不到6mile的同一CPR區(qū)域.安全委員會認(rèn)為事故的原因可能是“在列車運(yùn)行的動力作用下,一根或幾根連接桿斷裂以及鐵路未能正確維護(hù)軌道結(jié)構(gòu)”記錄表明事故發(fā)生后,CPR使用手持設(shè)備對關(guān)節(jié)棒進(jìn)行了超聲檢查.這個裝置可以掃描內(nèi)部缺陷和肉眼無法察覺的裂紋.作為1998年改進(jìn)計(jì)劃的一部分,隨著接頭桿的拆除和軌道接頭焊接,手持超聲波設(shè)備的檢查次數(shù)減少直到最終完全停止.從1998年的資本改善計(jì)劃到事故發(fā)生時該地區(qū)增加了大約47個塞子,即94個接頭

軌道幾何測量

在2001年期間CPR操作其軌道幾何車廂5在門戶細(xì)分主軌三次.最近的一次是在2001年8月29日,使用的是64號CPR測試車.脫軌區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)幾何缺陷

事故后檢查

檢查了機(jī)車和貨車所有車廂的維護(hù),檢查和維修記錄沒有發(fā)現(xiàn)異常.此外事故發(fā)生后機(jī)車和貨車上的所有車廂都進(jìn)行了機(jī)械檢查和評估.這些視察的結(jié)果詳載于下

事故機(jī)車

對CPR SD90MAC 9106和AC4400CW 8631號機(jī)車進(jìn)行了檢查和測試.在總風(fēng)缸泄漏試驗(yàn)中,風(fēng)壓沒有損失,每個制動缸的空氣制動活塞行程在限制范圍內(nèi).2臺機(jī)車的所有定期檢查都在規(guī)定的范圍內(nèi).頭燈,標(biāo)志燈,喇叭,鈴鐺,無線電都按設(shè)計(jì)的功能運(yùn)行

2臺機(jī)車的輪對都檢查過了.在本務(wù)機(jī)車上從前面向左的第三個輪子在胎面中心附近有大約1/2in寬,1/4in高的磨損.有金屬流出磨損區(qū)域,列車通過事故現(xiàn)場時左側(cè)的車輪在北軌上

事故車輛

火車上的所有車廂都接受了檢查.在機(jī)車后面的前3輛中,檢查顯示北軌上的所有12個車輪都出現(xiàn)了垂直磨損.在南軌上的車輪沒有相應(yīng)的磨損.離機(jī)車最遠(yuǎn)的車廂上的磨損痕跡更明顯.此外標(biāo)記的位置也不同,有的車輪的胎面內(nèi)側(cè),有的車輪的踏面外側(cè)

在未脫軌的車輛中,有4個機(jī)械缺陷被發(fā)現(xiàn):GATX 61011右前輪的一個2in合成閘瓦缺失了50%;CSXT 502692在A端左側(cè)缺少一個螺栓;AOUX 50006是缺失50%的2in組成的制動蹄片在第二輪的左邊;EOGX 4137的制動桿磨損到原來厚度的一半以下.對未脫軌車輛進(jìn)行的空氣制動測試結(jié)果顯示,總泄漏量為每分鐘1psi/min

所有脫軌車輛的車輪也都接受了檢查,在任何車輪上都沒有觀察到平坦的點(diǎn)或堆積的.觀察到3個斷輪和1個松輪,所有破碎的車輪都顯示出新的斷裂面,沒有任何擊傷的痕跡松動輪的輪座沒有表現(xiàn)出任何旋轉(zhuǎn)沖刷

線路

脫軌事故發(fā)生后現(xiàn)場進(jìn)行了目測檢查.調(diào)查人員在MP 471.95號橋上沒有發(fā)現(xiàn)任何車輪或拖動設(shè)備接觸的痕跡.脫軌后聯(lián)邦鐵路局對軌道進(jìn)行的第一次步行檢查發(fā)現(xiàn):緊挨著脫軌區(qū)域的未受干擾的軌道區(qū)段沒有例外.2002年1月28日在軌道修復(fù)完成,交通恢復(fù)后聯(lián)邦鐵路局檢查了從邁諾特到波特爾的主要軌道.在這些檢查中發(fā)現(xiàn)了7根斷裂的連接桿,這是CPR維修工人在事故發(fā)生后立即進(jìn)行檢查時沒有發(fā)現(xiàn)的.當(dāng)這些鋼筋被進(jìn)行非科學(xué)的“跌落試驗(yàn)”時人們發(fā)現(xiàn):鋼筋從大約5ft的高度從鐵路頭部落下時,即使只有可見的1/8in的裂縫也會斷裂.這些鋼筋的斷裂面在大小和形狀上與脫軌區(qū)發(fā)現(xiàn)的接頭鋼筋斷裂相似.2002年1月25日至2月8日,3名聯(lián)邦鐵路局軌道檢查員檢查了從明尼蘇達(dá)州波特爾到北達(dá)科他州和明尼蘇達(dá)州邊界的鐵路干線.正是在這些檢查中聯(lián)邦鐵路局發(fā)布了違反CPR的報告和“特別維修通知”報告

2002年1月24日,一輛軌道檢測車測試了北達(dá)科塔州從波特爾到哈維的線路試驗(yàn)過程中未發(fā)現(xiàn)緊急缺陷或軌道幾何異常.軌道幾何形狀包括標(biāo)尺,“橫向”和對齊.所有測量都在聯(lián)邦鐵路局3級和4級軌道的允許閾值范圍內(nèi)

鋼軌和接頭

事故現(xiàn)場的鋼軌和連接棒碎片被回收組裝并在部分運(yùn)往安全委員會材料實(shí)驗(yàn)室之前進(jìn)行了初步檢查.南軌的碎片含有裂縫,表明過度應(yīng)力分離.沒有證據(jù)表明存在預(yù)先存在的裂縫,距離北線36ft的塞子?xùn)|端被發(fā)現(xiàn)裂成了幾塊.東端的節(jié)理?xiàng)U在跨中垂直斷裂.關(guān)節(jié)桿骨折面有變色跡象,塞子西端的連接桿完好無損

實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)和檢查

來自北軌和CWR的與接頭有關(guān)的插頭和接頭棒,已運(yùn)至安全委員會的材料實(shí)驗(yàn)室檢查

夾板裂縫

這條疲勞裂紋的長度約為1.9in這條疲勞裂紋在外部可見(沒有被軌道阻礙)長度超過2in(沿外表面輪廓測量時)兩個疲勞區(qū)間的區(qū)域呈現(xiàn)出過應(yīng)力分離的特征.現(xiàn)場側(cè)節(jié)點(diǎn)桿有一個疲勞裂紋,該裂紋從桿的頂部發(fā)出在標(biāo)記為“03”的區(qū)域.這條疲勞裂紋向腹板部分延伸了約0.9in直至虛線所示的區(qū)域.這條疲勞裂紋從外部可見(沒有被欄桿擋住)長度超過0.8in

夾板剩余部分表現(xiàn)出過應(yīng)力分離的特征.目視檢查未發(fā)現(xiàn)東側(cè)接縫處有其他裂縫

鋼軌接頭

鋼軌的7個末端(第3-6段)在切割或斷端相鄰處包含鋼軌頭變形,最嚴(yán)重的是在鋼軌接頭.第1件和第2件上沒有這種變形.軌件4東端(塞子?xùn)|端)的頭部變形與尾軌端變形一致深度(向下變形的距離)在這個位置是0.22in.第5號軌西端(即位于東接點(diǎn)另一端的無縫鐵路)的頭部變形情況與接收軌端變形情況一致第5件的接收軌端部變形深度為0.19in尾軌和接收軌在東部接頭對接端變形量均為0.75in

螺栓狀態(tài)

東西連接處的8個螺栓被拆除,螺栓從外側(cè)和內(nèi)側(cè)交替插入連接桿中.每個螺栓柄含有雙曲變形.每個螺栓的變形方向遠(yuǎn)離鋼軌接頭的對接端,這種彎曲變形與鋼軌的拉伸載荷5是一致的.在沒有變形證據(jù)的區(qū)域,每個螺栓柄部分的直徑在0.98-1.01in間測量,與1in公稱直徑螺栓一致

每個螺栓的柄部也包含與軌道的腹板部分接觸相對應(yīng)的微動損傷.在螺栓最靠近接頭的一側(cè)微動損傷最嚴(yán)重,螺栓相對一側(cè)的微動損傷較小.此外所有螺栓的頸部部分和螺栓柄部分,接觸接頭桿的孔顯示微動損傷周圍的所有螺栓

CPR維護(hù)實(shí)踐與培訓(xùn)

標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐

在2002年7月的公開聽證會上委員會討論了該委員會的軌道維修規(guī)范和實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)做法.鋼軌領(lǐng)班說當(dāng)他更換CWR區(qū)域的鐵軌時,他用來指導(dǎo)正確工作的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)是“舊的Soo標(biāo)準(zhǔn),它是這樣做的”.他還表示有點(diǎn)同時使用最高法院和添加一點(diǎn)——因?yàn)檫@是我們習(xí)慣使用的方式”

培訓(xùn)

根據(jù)軌道維護(hù)主管的說法SPC培訓(xùn)是在2000年6月進(jìn)行的.這被稱為“推廣”培訓(xùn)以引進(jìn)2000年4月1日生效.在此之前鐵路局于1998年提供了有關(guān)軌道維護(hù)程序的培訓(xùn).在意外發(fā)生后“約一個月”以及在2002年7月舉行公開聆訊前亦進(jìn)行了有關(guān)小組委員會的培訓(xùn)

在公開聽證會上,負(fù)責(zé)2002年5月更換鋼軌的工頭被要求描述為首次亮相而進(jìn)行的培訓(xùn).他說他認(rèn)為這發(fā)生在1999年.關(guān)于培訓(xùn)的內(nèi)容他說:“我記不太清了...”他講不出所涉及的任何問題.他還被問及事故發(fā)生后的培訓(xùn)情況.具體來說他被問及所涵蓋的主題;他說:“我們談?wù)摿瞬煌脑掝},我記不得它們都是什么了”

安全委員會的培訓(xùn)記錄顯示在1997年至2002年期間,領(lǐng)班和軌道維護(hù)主管平均每年參加五次培訓(xùn)課程,其中大部分是1天或更短的時間包括首次亮相培訓(xùn)

無水氨

無水氨(NH3)作為液化壓縮氣體在加壓軌道罐車中運(yùn)輸.如果它被釋放出來,它會迅速蒸發(fā)并膨脹回氣態(tài),沸點(diǎn)是-28℉

根據(jù)DOT法規(guī)(49 CFR Parts 171-180)無水氨在國內(nèi)運(yùn)輸中被歸類和監(jiān)管為不燃?xì)怏w,但被指定為“吸入危害”在事故發(fā)生時,根據(jù)加拿大的法規(guī)它被列為“腐蝕性氣體”根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和國際運(yùn)輸,無水氨被列為“吸入性有毒氣體”

根據(jù)美國衛(wèi)生與公眾服務(wù)部有毒物質(zhì)和疾病登記處發(fā)布的《急性化學(xué)接觸無水氨醫(yī)療管理指南》無水氨對健康有以下影響:

氨對眼睛和呼吸道有很強(qiáng)的刺激性,可能發(fā)生咽喉和支氣管腫脹和狹窄,咳嗽和肺部積液

氨會導(dǎo)致眼睛,鼻子和喉嚨迅速出現(xiàn)燒灼感并伴有流淚,流鼻涕和咳嗽.上氣道腫脹和肺水腫可導(dǎo)致氣道阻塞

長時間(超過幾分鐘)的皮膚接觸可引起疼痛和腐蝕性損傷

根據(jù)美國疾病控制與預(yù)防中心下屬的國家職業(yè)安全與健康研究所(NIOSH)的數(shù)據(jù),對人類而言無水氨的低致死濃度(LCLo)5為千萬分之五(ppm)持續(xù)時間為5min

NIOSH還規(guī)定無水氨的IDLH(對生命或健康立即有危險)為百萬分之300.人類可以在3-5ppm的濃度下聞到無水氨的氣味

裝載和運(yùn)輸

每輛罐車都由加拿大肥料有限公司裝載了29,000至29800加侖的無水氨并被交付給位于衣阿華州斯賓塞的加拿大肥料有限公司在40°F下裝載與存放無水氨

預(yù)估罐殼溫度

在此次脫軌事故中15個氨罐中有5個是由三一公司生產(chǎn)的,該公司對其熱量損失/增加進(jìn)行了計(jì)算以估計(jì)無水氨的溫度和在事故中災(zāi)難性破裂的罐殼。該計(jì)算估計(jì)了兩層絕緣層(陶瓷纖維和0.75磅玻璃纖維)的DOT規(guī)范105J300W罐車(105)和一層陶瓷纖維絕緣層的DOT規(guī)范112J340W罐車(112)的熱損失或熱增益.這些物理參數(shù)與發(fā)生脫軌事故的罐車相似.該計(jì)算假設(shè)2002年1月15日,油罐車暴露在平均-8°F的環(huán)境溫度下并在40°F的環(huán)境下裝載產(chǎn)品.還假定由于儲罐是隔熱的,以盡量減少通過儲罐壁的熱量損失和獲得儲罐外殼的溫度將幾乎等于液化氨的溫度

對于5輛罐車在事故發(fā)生時,無水氨和罐車炮彈的計(jì)算溫度被確定為105級罐體36°F和112級罐體30°F

此外現(xiàn)場測量的完整無水氨罐車內(nèi)部壓力約為55psig.根據(jù)無水氨的蒸汽壓溫度數(shù)據(jù).55 psig的壓力對應(yīng)罐車內(nèi)無水氨的溫度為37°F

脫軌罐車的貨物損失

近22.1萬加侖的無水氨從脫軌的11節(jié)油罐車中泄漏.5輛罐車(19,20,22,23和,4)在脫軌過程中每輛都發(fā)生了完全斷裂和外殼分離,瞬間損失了大約14.67萬加侖的液體.此外在5天的時間里另外6輛脫軌的無水氨罐車PLMX 4644(18號車)GATX 49248(21號車)和GATX 58659(25號車)泄漏了大約74000加侖的無水氨,GATX 49285 (26號車)GATX 48004 (28號車)和GATX 48103 (31號車)其余4輛脫軌的無水氨油罐車內(nèi)的東西都沒有脫軌,沒有其他罐車泄漏的報告

罐車損壞

從8號到17號脫軌的貨車形成一道墻阻塞并最終阻止了15輛載無水氨罐車的前進(jìn).無水氨罐車的損壞程度從嚴(yán)重到輕,一般來說隨著與列車前部距離的增加,損壞程度越小

在脫軌過程中前7輛脫軌的無水氨罐車橫向旋轉(zhuǎn)并車鉤分離,與軌道垂直放置.其中5輛外殼受到了側(cè)壁的撞擊,外殼從結(jié)構(gòu)上破壞了.第5輛罐車車GATX 47837(第20號車)發(fā)生了一處斷裂,部分延伸到外殼和頭部導(dǎo)致罐車頭部與車架分離.冶金學(xué)檢查表明頭部包含一個韌性斷裂,擴(kuò)展從脆性斷裂在殼部分.此外在這7輛嚴(yán)重?fù)p壞的罐車中有2輛罐車PLMX 4644(第18號車)和GATX 49248(第21號)被脫軌碎片局部擊穿;然而這些刺穿的地方都在撞擊的直接區(qū)域,這些裂縫并沒有深入到罐體內(nèi)部.因此這些外殼在脫軌后部分保留了它們的內(nèi)容物.然而他們在大氣壓力下排放了好幾天的氨,最終失去了所有的內(nèi)容物

接下來的4輛裝載無水氨的罐車;即25至28號罐車受到了嚴(yán)重的損壞,主要是罐車頂部圓頂罩上的配件,閥門和連接.結(jié)果這組罐車中的3輛在清理過程中泄漏了5天.對這些油罐車的起落架部件的目視檢查表明,這些部件受到了不同程度的損傷并且從罐體上分離開來,沒有撕裂到罐體上.GATX 58659(第25號車)和GATX 58718(第27號車)已經(jīng)歸一化了

其余的無水氨油罐車,29-32號車除了31號車(GATX 48103)的外殼一端開裂或撕裂外,大部分都受到了輕微的損傷.NATX 35798(32號車)的外殼只受到了輕微的外護(hù)套損傷,沒有明顯的外殼分離;罐殼采用TC128B鋼正火處理

設(shè)計(jì)和施工

罐車的外殼是由軋制鋼板焊接而成的圓筒.罐體焊接在氣缸的兩端,形成完整的罐體

在罐體兩端的罐體底部安裝一根短基板,該基板是聯(lián)接器和吃水齒輪的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,是罐體車輪對的連接點(diǎn).其他附件如制動系統(tǒng)組件被焊接在墊片上,這些墊片依次焊接在油箱外殼上以改善應(yīng)力分布

事故中脫軌的15輛罐車容量約為3.3萬加侖,分別為DOT 105和112型罐車.使用TC128B級(TC128B)鋼材制造.在15輛罐車中有12輛最初是在20世紀(jì)70年代作為DOT規(guī)格105A300W油罐車建造的,但在80年代被改裝為DOT規(guī)格105J300W或105S300W罐車.105級罐車的罐頭采用TC128B鋼(在熱成型過程中進(jìn)行了“正火”處理)而這些罐車的圓柱形罐殼采用了非正火的TC128B鋼.(自1989年1月1日以來建造的所有壓力罐車包括105級和112級罐車,都被要求采用標(biāo)準(zhǔn)鋼制造的油箱外殼和頭部)剩下的3輛罐車是20世紀(jì)90年代末建造的DOT級112J罐車;按照要求,這些罐車的頭部和外殼采用TC128B鋼規(guī)范.在邁諾特事故中發(fā)生災(zāi)難性損壞的5輛罐車是1989年前制造的并使用非正火的TC128B鋼制造的外殼.列車上還有10輛液化石油氣罐車沒有脫軌,其中6輛建于1988年或之前;1988年之后造了4輛

罐車鋼的脆性

大多數(shù)鋼合金的抗斷裂能力隨鋼的溫度變化而變化.隨著溫度的降低韌性鋼變得脆弱,更容易斷裂.從延性到脆性的變化不會在特定的溫度下發(fā)生.相反鋼在一定溫度范圍內(nèi)由延性變?yōu)榇嘈?延性特征逐漸變?yōu)榇嘈?韌性鋼在斷裂前會變形.相比之下脆性鋼沒有變形的跡象.在斷裂時將表現(xiàn)為扁平斷裂.破壞脆性鋼所需要的沖擊能量比破壞韌性好的鋼所需要的沖擊能量要小,化學(xué)反應(yīng),熱處理和軋制過程決定了鋼從延性到脆性轉(zhuǎn)變的溫度(稱為延性到脆性轉(zhuǎn)變溫度或DBTT)和造成斷裂所需的能量

正火熱處理是降低DBTT的一種方法,這種熱處理也增加了鋼斷裂時吸收的能量水平

罐殼體折斷

事故發(fā)生后研究了5輛遭受災(zāi)難性殼體斷裂的無水氨油罐車.在這些罐車GATX 47837,47982和48081和PLMX 4504的外殼部分發(fā)現(xiàn)了廣泛的脆性斷裂.根據(jù)脆性斷裂的存在這些罐車在脫軌時暴露在比DBTT溫度更低的環(huán)境中”第5輛罐車GATX 47814的罐體殼體在脫軌時具有韌性,但由于鋼的各向異性容易發(fā)生沿罐體周長延伸的低能斷裂擴(kuò)展

罐車鋼材測試

為了測定罐車鋼板的脆性或抗沖擊性能,對鋼板進(jìn)行了不同溫度下的夏比v型缺口沖擊試驗(yàn).這個測試的結(jié)果圖解地顯示了材料如何隨著溫度的降低從延性到脆性的轉(zhuǎn)變

每個測試樣品在指定的溫度(-150°F至212°F)下破碎以生成過渡曲線.通過繪制試樣測試時的溫度與試樣斷裂時吸收的沖擊能之間的關(guān)系,為選定的試樣準(zhǔn)備了過渡曲線,然后從構(gòu)造的曲線推導(dǎo)出DBTT.這種曲線通常有上下兩層架子.在這些架子上打破標(biāo)本所需的能量相對于溫度幾乎保持不變.為了本報告的目的DBTT被定義為對應(yīng)于上下貨架能量的平均溫度

對平行于軋制方向的夏比v型缺口沖擊試樣(縱向試樣)和垂直于軋制方向的夏比v型缺口沖擊試樣(橫向試樣)進(jìn)行了試驗(yàn).圖中的圖顯示了生成的10條過渡曲線中的4條.選取這四條曲線來展示試樣取向(縱向與橫向)和正火熱處理對DBTT和吸收能量的影響“22-3長”試件的過渡曲線為未歸一化的縱向夏比v型缺口試件,“223橫截面”的過渡曲線用于未歸一化的橫向試樣“22-3長歸一化”和“22-3橫歸一化”的過渡曲線顯示了同一材料歸一化后的縱向和橫向試樣的結(jié)果.橫向試樣的曲線代表了在容器殼體周圍造成斷裂所需的能量,因?yàn)闅んw是由材料的圓周滾動方向構(gòu)成的.從圖中可以看出在大多數(shù)溫度下,未歸一化的橫向試樣比縱向試樣產(chǎn)生的沖擊能量更低

1991年9月美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)編寫了第24號報告.該報告顯示了TC128B標(biāo)準(zhǔn)化鋼的性能,提供給NIST測試項(xiàng)目的鋼材是根據(jù)美國鐵路協(xié)會(AAR) TC128B規(guī)范生產(chǎn)的含硫量(0.008 - 0.010重量百分比)低于邁諾特破裂罐車的含硫量(0.02 - 0.03重量百分比)根據(jù)NIST報告,TC128B鋼在標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)下的Charpy測試表明縱向和橫向試樣的DBTT分別約為10°F和20°F.在36°F(邁諾特事故中105級罐車的估計(jì)溫度)NIST縱向樣品需要120磅才能斷裂;橫向NIST標(biāo)本需要55英尺-磅斷裂.這些沖擊值甚至比標(biāo)準(zhǔn)化的22-3試件的沖擊值更高(分別高達(dá)135和53%)NIST測試項(xiàng)目中的dbtt溫度也低于邁諾特事故時損壞的油罐車上的鋼的溫度

拉伸試驗(yàn)和化學(xué)成分

根據(jù)AAR關(guān)于災(zāi)難性破裂的油罐車的施工證書,罐車的外殼和頭部部分將由TC128B鋼制成.TC128B鋼的性能包括抗拉強(qiáng)度,在AAR罐車手冊M-1002中有規(guī)定并輔以美國測試與材料協(xié)會(ASTM) A20《壓力容器鋼板通用要求標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》的要求.對事故罐車材料的拉伸試驗(yàn)表明:殼體和封頭均滿足抗拉強(qiáng)度要求

AAR M-1002規(guī)定進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時試樣的長度必須垂直于軋制方向(橫向方向)這是軋制鋼中最弱的方向.垂直于軋制方向的試樣的拉伸測量值低于平行于軋制方向的試樣(縱向)

罐車材料的化學(xué)分析表明:化學(xué)成分在TC128B鋼規(guī)定的范圍內(nèi).此外罐車的外殼和頭部部分沒有腐蝕退化的證據(jù)

焊接

在事故現(xiàn)場對油罐車進(jìn)行的檢查表明沒有任何裂紋是在焊縫處產(chǎn)生的.當(dāng)罐車受到?jīng)_擊時如果焊縫的硬度比殼體高得多,則脆性斷裂可以過早地從焊縫開始.罐車樣品GATX 47814的焊縫和熱影響區(qū)硬度與周圍母材的硬度相當(dāng)

正火鋼與非正火鋼韌性和脆性的比較

安全委員會調(diào)查人員尋求有關(guān)油罐車脆性斷裂的發(fā)生和影響的信息以及正火鋼與非正火鋼的性能比較.調(diào)查人員審查了AAR罐車委員會(TCC)的通信,記錄和研究報告,這些記錄和研究報告可以追溯到20世紀(jì)80年代初,內(nèi)容是罐車工業(yè)為開發(fā)和改進(jìn)鐵路罐車建造中使用的鋼材所做的努力.在2002年7月16日的NTSB公開聽證會上各方還提供了有關(guān)正火鋼和非正火鋼的延性和脆性行為的信息

脆性和韌性破壞特征

在安全委員會2002年的公開聽證會上代表當(dāng)前和過去的制造商和/或車隊(duì)所有者的罐車小組成員在描述脆性和延性斷裂的起因時指出:脆性金屬可能導(dǎo)致罐體完全斷裂并導(dǎo)致其貨物瞬間釋放.GATX公司的工程副總裁(此次事故中發(fā)生結(jié)構(gòu)失效的四輛油罐車的建造者和擁有者)補(bǔ)充說，脆性失效通常會因裂縫的大小而立即導(dǎo)致產(chǎn)品全部損失而延性失效通常會在一段時間內(nèi)發(fā)生三一工業(yè)公司鐵路工程總監(jiān)強(qiáng)調(diào)了脆性破壞的危險.他說在過去的一系列事故中由于裝載的是加壓下的液化氣,脆性罐碎片被推進(jìn)了幾百英尺.聯(lián)邦鐵路局危險材料主管進(jìn)一步解釋說斷裂通常始于汽車某些部件上的應(yīng)力提升器.通過通常與事故相關(guān)的動態(tài)事件應(yīng)力可能集中在一個特定的區(qū)域

然而由于低溫和材料特性,脆性裂紋可以形成和迅速增長.傳播這種類型的破壞需要很少的能量.在脆性模式下裂縫可以以每秒7000ft的速度傳播.因此罐車可能完全破裂與可能猛烈分散的碎片或者要使韌性斷裂擴(kuò)展,必須不斷地施加能量.由于韌性金屬的止裂性能儲罐經(jīng)常保持完好,在很長一段時間內(nèi)儲罐可能會發(fā)生負(fù)載損失

工業(yè)行動改善壓力罐汽車鋼材

從歷史上看TCC一直在監(jiān)測和研究鐵路罐車制造中使用的各種鋼材的耐久性和整體性能.為此技術(shù)諮詢委員會于1982年7月成立專責(zé)小組:

審查所有罐車鋼材在鐵路環(huán)境中的適用性,特別要注意壓力型罐車在施加于或低于NDT(零延性溫度)值的過載應(yīng)力下的脆性破壞潛力

AAR負(fù)責(zé)罐車安全的執(zhí)行董事將該項(xiàng)目描述為監(jiān)測鋼鐵技術(shù)的進(jìn)步及其在改進(jìn)罐車鋼材方面的應(yīng)用的長期努力.三一工業(yè)公司的一名代表還指出,當(dāng)時的TCC主席對繼續(xù)使用粗粒鋼提出了質(zhì)疑而1982年1月在馬尼托巴省奧斯汀市發(fā)生的112級油罐車的脆性失效也“促進(jìn)”了這一努力(奧斯汀事件中涉及的油罐車是用TC128A制造的，這是一種粗粒鋼)

在1982年10月的TCC會議上,工作隊(duì)報告了其進(jìn)展情況并開始討論加拿大鐵路運(yùn)輸委員會關(guān)于奧斯汀,馬尼托巴事件的報告.加拿大的報告要求AAR和鐵路進(jìn)步研究所(RPI)對1960年至1981年期間涉及壓力罐車“脆性問題”的事故數(shù)量進(jìn)行持續(xù)研究并要求對AAR罐車手冊M-1002進(jìn)行修訂:強(qiáng)制要求所有新造汽車使用nts(無延性溫度)低于加拿大冬季服役的鋼材;M-1002的修訂,規(guī)定了夏比或NDT的其他測試值或最低使用溫度

在解決這些問題后工作組得出結(jié)論:新鋼的研究和開發(fā)并不是一個及時的方法以確定“哪種類型的斷裂是其(工作組)的主要目的是防止”工作組還得出結(jié)論:-30°F是用于確定參數(shù)的最低使用溫度TC128B鋼一直是并應(yīng)該繼續(xù)成為制造運(yùn)輸液化石油氣(LPG)罐車的首選鋼材

在1983年1月的一次會議上,任務(wù)前面討論了一份報告草案:該報告分析了在各種事故中發(fā)生在罐車上的折斷的類型和嚴(yán)重程度.工作組決定審查和分析這些事故報告.在檢討事故資料后專責(zé)小組于1983年6月開會,準(zhǔn)備向交通事故委員會提交最后報告工作隊(duì)在其報告中注意到以下幾點(diǎn):在過去的16年里598起壓力罐車的載貨損失報告中有19起涉及脆性失效

如果經(jīng)受19次脆性破壞的油罐車是用TC128B正火鋼制造的,那么其中14次脆性破壞是延性破壞只有5次脆性破壞

如果這些罐車是用標(biāo)準(zhǔn)化的TC128B鋼建造的,那么所有19個脆性失效仍然會發(fā)生提單損失.對罐車的制造技術(shù),設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的改進(jìn)也將提高19輛失敗的罐車的抗提貨損失能力

任務(wù)前面的結(jié)論是:在由軋制[非正火]或正火TC128B鋼構(gòu)成的壓力罐車中由于事故導(dǎo)致的脆性破壞很少發(fā)生.該工作組進(jìn)一步得出結(jié)論用標(biāo)準(zhǔn)化的TC128B或其他更“奇特”的鋼材制造新的壓力罐車不符合成本效益.1983年10月TCC一致接受并批準(zhǔn)了工作組的報告

1986年7月TCC成立了一個新的工作組來評估TC128B和ASTM A516鋼材的改進(jìn).AAR負(fù)責(zé)罐車安全的執(zhí)行董事表示,該工作組的目的是評估在短期內(nèi)可以對罐車鋼材進(jìn)行哪些改進(jìn)

1986年11月工作組向TCC報告說對罐車最大的改進(jìn)將通過正火熱處理來完成。

專責(zé)小組主席于1986年11月18日致函諮詢委員會:這個小組的任務(wù)是考慮TC128和A516鋼的近期改進(jìn)....小組的重點(diǎn)是TC128和壓力罐車油箱,原因我們都很熟悉.我們的目標(biāo)正如我們所理解的那樣,是設(shè)計(jì)出提高這些鋼的低溫韌性的方法.關(guān)于正常化鋼材該信進(jìn)一步指出:

雖然所有這些措施(限制晶粒尺寸,減少碳,減少硫,降低精加工溫度并禁止重熔)都將導(dǎo)致一定程度的韌性改善但尚不清楚能獲得多少.大家一致認(rèn)為能帶來最大改善的一項(xiàng)措施是將槽鋼標(biāo)準(zhǔn)化.因此我們建議這樣做

1987年1月TCC原則上采納了這一建議但要求工作組在標(biāo)準(zhǔn)化TC128B鋼的焊接和修復(fù)等領(lǐng)域進(jìn)行額外的研究.

1987年3月工作組建議在所有罐車施工壓力車和無壓力車中完全取消粗晶粒鋼

1987年6月工作組向TCC提交了修改M-1002第2.2.1節(jié)的最終建議,要求1989年1月1日以后訂購和建造的所有壓力罐車的罐殼使用標(biāo)準(zhǔn)化鋼.在1987年11月的會議上技術(shù)合作委員會核可了工作隊(duì)的報告.此外1988年技術(shù)合作委員會的報告指出:委員會將繼續(xù)監(jiān)測正在進(jìn)行的工作以推進(jìn)有希望的新型罐車鋼材,這些鋼材將在最冷的預(yù)期操作溫度下保持韌性....脆性破壞的證據(jù)已被證明是最小的;然而大家一致認(rèn)為:新的建筑應(yīng)該利用目前的鋼鐵制造技術(shù)

研究和事故數(shù)據(jù)

自1998年的RA 03-6-62報告描述了從1981年到1994年罐車鋼的斷裂行為，具體目標(biāo)是“分析數(shù)據(jù)，以便評估和量化由脆性和韌性斷裂導(dǎo)致的損失因素”。研究和撰寫1983年兩份報告的同一家工程公司再次被聘請來研究和撰寫1998年的報告.1998年報告的結(jié)論如下:

在損壞的13450輛車中,635輛(4.72%)發(fā)生了貨物丟失.通過頭部或外殼由于脆或韌性斷裂

在635次罐車斷裂中有13次(2.0%)被認(rèn)為是由脆性斷裂引起的.剩下的622個(98.0%)故障被判定為延性斷裂

如果所有13450個損壞的罐車都是用標(biāo)準(zhǔn)化的TC128B鋼制造的,那么通過罐頭或殼體的提貨損失的概率將從4.72%降低到4.71%或凈減少兩次提貨損失

如果所有13450個受損的罐車油箱都是由一種假設(shè)的NDT溫度為-80°F的鋼材制造的那么通過罐頭或殼體的貨物損失概率將從4.72%降低到4.68%或凈減少6個貨物損失

使用標(biāo)準(zhǔn)化的TC128B鋼材或上述假想的鋼材可以將提單損失減少到最低限度

由于1998年的報告是最新的報告,其中包括對1988年以后制造的,使用正常化鋼材制造的油罐車的故障分析,安全委員會的調(diào)查人員對這份報告進(jìn)行了詳細(xì)而徹底的審查.在這次審查中安全委員會調(diào)查人員注意到:

該報告武斷地將長度在18in及以上的裂縫稱為脆性裂縫,長度在18in以下的裂縫稱為延展性裂縫,該報告沒有討論這一標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)

該報告的結(jié)論是脆性骨折造成的泄漏數(shù)量不會顯著減少但并沒有說明與脆性大骨折相關(guān)的瞬間釋放相比,在幾個小時或幾天內(nèi)緩慢的持續(xù)釋放對公眾的影響.該報告沒有提及罐車碎片的完全斷裂,碎片化和火箭發(fā)射的潛在風(fēng)險.這通常與脆性斷裂有關(guān)

減少風(fēng)險和潛在的解決方案

鑒于邁諾特發(fā)布的非標(biāo)準(zhǔn)化油罐車易發(fā)生脆性斷裂以及大量在役的非標(biāo)準(zhǔn)化罐車,安全委員會在公開聽證會上探討了可能的做法以降低1989年以前這些罐車的風(fēng)險.討論了長期和短期解決方案為減少風(fēng)險和拒絕這些建議的原因而考慮的短期或臨時補(bǔ)救辦法如下:

1. 提高貨物裝載溫度以維持DBTT上方的罐殼溫度.罐車制造商和聯(lián)邦鐵路局代表認(rèn)為這種方法不安全.因?yàn)楣捃嚨膬?nèi)部壓力會隨著產(chǎn)品加熱而增加.更高的產(chǎn)品溫度(反過來導(dǎo)致更高的操作壓力)將增加產(chǎn)品從安全閥釋放的可能性,每輛車可以裝載更少的產(chǎn)品.因此需要更多的罐車來運(yùn)輸相同數(shù)量的產(chǎn)品,這將增加風(fēng)險.因?yàn)楦嗟奈ｋU材料的汽車和火車在服務(wù).此外冬季的溫度可以在很短的時間內(nèi)冷卻罐車,使其脆性破壞不會發(fā)生凈變化

2. 1989年以前罐的原位標(biāo)準(zhǔn)化,罐車行業(yè)代表認(rèn)為這種方法太過昂貴

3.將1989年以前的壓力罐車安置在列車尾部,以減少氨水車所在路段的動力事故力.工業(yè)和聯(lián)邦鐵路局的代表也認(rèn)為這種方法太過昂貴,他們指出由于在車場中增加對油罐車的處理,將導(dǎo)致更大的風(fēng)險并可能對列車處理特性產(chǎn)生不利影響,這可能會使列車上的其他車廂處于危險中

4. 減少列車的尺寸和速度以減少動態(tài)事故力的量級.行業(yè)代表認(rèn)為這種方法同樣太過昂貴而且操作效率不高

5. 逐步淘汰非標(biāo)準(zhǔn)化壓力罐車以降低風(fēng)險.罐車小組的所有成員都認(rèn)為這是不合理的.具體來說罐車小組的各成員,AAR代表和FRA危險材料主管引用了最新研究的結(jié)論,RPI/AAR報告“事故中罐車鋼材的斷裂行為(19811994)”以支持他們的結(jié)論,即基于事故數(shù)據(jù),非標(biāo)準(zhǔn)化的罐車不會構(gòu)成風(fēng)險.因?yàn)榇嘈允Х浅：币?使用標(biāo)準(zhǔn)化鋼不會顯著減少事故中的貨物損失.罐車小組的一名成員說:我不相信花一大筆錢對這些舊車進(jìn)行損傷容限分析是值得的.我相信你最好把這筆錢用于未來的研究,看看汽車脫軌的動力是什么,一些新材料的特性是什么

與會者還在公開聽證會上提出了以下降低風(fēng)險的長期解決方案:

更好地理解油罐車在脫軌動力學(xué)作用下所受的力;繼續(xù)研究開發(fā)具有更大斷裂韌性的改進(jìn)鋼;用更新的,技術(shù)上更先進(jìn)的設(shè)計(jì)和材料來評估和替換老化設(shè)備的機(jī)制或過程;例如對現(xiàn)有的油罐車車隊(duì)進(jìn)行排序以識別出風(fēng)險最高的罐車;經(jīng)濟(jì)激勵措施,用新的罐車建造技術(shù)取代現(xiàn)有車隊(duì)并將罐車的重量限制提高到28.6萬磅

三一工業(yè)公司(Trinity Industries)軌道車工程總監(jiān)確實(shí)表示有興趣對油罐車用鋼材進(jìn)行更嚴(yán)格的測試,比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的還要嚴(yán)格.例如他指出可能存在其他未經(jīng)檢測的元素,可能會產(chǎn)生有害影響.他的公司已經(jīng)開發(fā)了一個擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn),包括最多20種不同的元素包括硼等元素,這些元素會對鋼鐵產(chǎn)生不利影響.他補(bǔ)充說他的公司已經(jīng)制定了監(jiān)控鋼鐵廠的質(zhì)量保證措施,這些措施在現(xiàn)有的任何公布的規(guī)范中都沒有發(fā)現(xiàn).此外他的公司要求所有的鋼,包括正火鋼和非正火鋼都要進(jìn)行沖擊測試和晶粒尺寸檢查以滿足特定的要求.在提到使用夏比v型缺口試驗(yàn)來驗(yàn)證油罐車所用鋼材的抗沖擊性能時鐵路工程主管補(bǔ)充說,目前不需要試驗(yàn)來驗(yàn)證鋼材的抗沖擊性能,他說他認(rèn)為增加這樣的要求既簡單又便宜

在2002年7月的安全委員會公開聽證會上AAR的一位官員表示,北美服役的罐車車隊(duì)(在美國,加拿大和墨西哥運(yùn)營的罐車)總數(shù)約為28萬輛.AAR的數(shù)據(jù)顯示,其中服役的加壓罐車(美國交通部105級,112級和114級)數(shù)量為59344輛.其中23919座是1989年1月1日后建造的,使用的是正火鋼材.剩下的35425輛壓力罐車是在1989年前建造的,不需要用正火鋼建造.據(jù)一家罐車制造商說,目前還沒有合理的方法來確定1989年以前的壓力罐車中有多少是用正火鋼建造的.罐車行業(yè)代表的共識是1989年以前建造的壓力油罐車幾乎都是用非正火鋼建造的

共有11175輛等級為300 psig的105級罐車和類似于在邁諾特事故中失敗的105級罐車在2002年服役.其中6211座是在1989年前建造的,因此不太可能是用正火鋼建造的.同樣2002年共有24,901輛112級罐車服役,其壓力等級為340 psig(類似于邁諾特事故中涉及的112級罐車)其中14729輛是在1989年1月1日之前建造的,很可能是用非標(biāo)準(zhǔn)化鋼材建造的

在2000年期間美國和加拿大有123萬罐危險品運(yùn)輸,約占所有危險品鐵路運(yùn)輸?shù)?4%.二類液化壓縮氣體(液化石油氣,無水氨,氯,丙烷,氯乙烯)在罐車運(yùn)輸?shù)奈ｋU品商品中排名前十.這幾乎占所有危險品罐車運(yùn)輸?shù)?0%.在2000年有將近55000輛罐車裝運(yùn)無水氨

其他信息

2004年1月20日,調(diào)查人員與CPR官員討論了邁諾特事故中幾個問題的現(xiàn)狀.根據(jù)這些討論和CPR提供的文件,事故發(fā)生后CPR制定了一項(xiàng)鐵路接頭檢查政策要求維修工人進(jìn)行現(xiàn)場接頭檢查.CPR聲明這些檢查將每半年進(jìn)行一次(春季和秋季)檢查結(jié)果將被記錄并轉(zhuǎn)發(fā)給當(dāng)?shù)刂鞴芎筒块T總部進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和趨勢分析

防災(zāi)

這位邁諾特鄉(xiāng)消防局局長自1980年10月以來一直是一名志愿消防員,自1987年以來一直擔(dān)任邁諾特鄉(xiāng)消防局局長

據(jù)該負(fù)責(zé)人表示,北達(dá)科他州沒有對志愿消防員進(jìn)行培訓(xùn)的規(guī)定.然而該負(fù)責(zé)人要求所有邁諾特鄉(xiāng)消防部門的消防員在加入該部門的兩年內(nèi)都要通過消防員認(rèn)證.首席表示要領(lǐng)4課程為消防人員提供消防理論,滅火器,梯子,軟管,噴嘴,供水和基本培訓(xùn)的基礎(chǔ)知識

邁諾特鄉(xiāng)消防部門的志愿消防隊(duì)員每個月接受兩次與滅火和救援相關(guān)的各種主題的培訓(xùn).在事故發(fā)生的幾個月前邁諾特鄉(xiāng)消防部門為志愿消防隊(duì)員舉辦了“危險物質(zhì)意識”課程.該負(fù)責(zé)人表示.消防隊(duì)員接受了SCBA使用培訓(xùn),邁諾特鄉(xiāng)消防部門已經(jīng)制定并使用了SCBA使用的標(biāo)準(zhǔn)操作程序.該負(fù)責(zé)人還表示地區(qū)消防部門在以往的互助情況下合作良好,與這些地方消防部門建立的關(guān)系有助于在應(yīng)急行動中心統(tǒng)一指揮.

2001年9月7日邁諾特當(dāng)?shù)貞?yīng)急反應(yīng)小組和太平洋復(fù)蘇委員會舉辦了一次緊急反應(yīng)演習(xí).演習(xí)包括對一個假設(shè)的200加侖柴油泄漏的反應(yīng),一個損壞并泄漏的熔化的硫磺罐車,一個不確定數(shù)量的磷酸泄漏以及一個損壞的含有混合危險物質(zhì)的貨車.該演習(xí)的目的是測試和評價多個地方,州,聯(lián)邦和私營應(yīng)急組織以及軍民聯(lián)合的應(yīng)急行動計(jì)劃和應(yīng)急準(zhǔn)備情況.此外應(yīng)對演習(xí)為測試和評估緊急服務(wù)和支助機(jī)構(gòu)在涉及人身傷害和疏散的危險材料泄漏期間的表現(xiàn)提供了機(jī)會.三一醫(yī)院也參與了這項(xiàng)演習(xí)以測試其處理危險材料事故的程序

原因分析

除外責(zé)任

機(jī)車乘務(wù)員和列車長在他們的操作職責(zé)上是合格的,休息好了熟悉的領(lǐng)域.事故記錄儀顯示列車運(yùn)行沒有異常,列車運(yùn)行速度在軌道規(guī)定的范圍內(nèi).事故發(fā)生后列車乘務(wù)員的酒精和特定藥物測試結(jié)果為陰性.因此NTSB的結(jié)論是列車乘務(wù)員的資格和列車運(yùn)行不是這次事故的因素,沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明乘務(wù)人員疲勞或酗酒或吸毒是事故的原因或促成因素

事故發(fā)生前對機(jī)車進(jìn)行的機(jī)械檢查和維修沒有發(fā)現(xiàn)任何異常.事故后設(shè)備的機(jī)械檢查和測試也不顯著,車輛和機(jī)車都按預(yù)期運(yùn)行

對機(jī)車上的車輪,未脫軌的3輛車廂和31輛脫軌車進(jìn)行了詳細(xì)檢查.脫軌車輛的車輪沒有顯示出事故前遇險的跡象,所有發(fā)現(xiàn)的破損和松動的車輪似乎都在事故中損壞了.此外列車在到達(dá)脫軌點(diǎn)之前經(jīng)過的軌道結(jié)構(gòu)顯示,沒有證據(jù)表明一個舊車輪施加了異常載荷.脫軌車輛的車輪周長有明顯的磨損,這可能是脫軌過程中與壓艙物和軌道部件接觸造成的.因此NTSB的結(jié)論是:脫軌不是由列車的機(jī)械故障造成的

本次事故

292-16次貨車以每小時41mph的速度行駛,在列車脫軌,分離并進(jìn)入緊急制動前在MP 471.65處經(jīng)歷了粗糙的軌道.在對機(jī)車和第1輛車進(jìn)行機(jī)械檢查時,在穿過北軌的車輪上發(fā)現(xiàn)了痕跡.這些痕跡是胎面上的一個磨損點(diǎn)從本務(wù)機(jī)車開始磨損點(diǎn)隨著深度和金屬流動變得更加明顯,直到機(jī)車后面的第3輛車.這是最后一個沒有脫軌穿過脫軌點(diǎn)的車廂

當(dāng)因事故而中斷的鐵軌被修復(fù)并重新組裝后人們發(fā)現(xiàn)了一段36ft長的北鋼軌的替換段.更換軌道的每一端都有一個接頭,將橋塞與現(xiàn)有的中環(huán)灣仔繞道連接起來.西端的接頭被發(fā)現(xiàn)完整,雖然彎曲但東端接頭被發(fā)現(xiàn)完全分離.夾板在鐵路接頭處垂直斷裂

對東部接合處的鋼軌末端的進(jìn)一步檢查顯示:有被車輪撞擊的痕跡.雖然在附近的鐵軌斷口處發(fā)現(xiàn)了一些損壞,但在東部接縫處的鐵軌末端面糊更為嚴(yán)重.在鐵路的東部接頭的末端更嚴(yán)重的撞擊使螺栓彎曲.以及列車頭部部分的車輪磨損證實(shí)了在東部接頭存在一個缺口,塞子軌道的東部末端的接頭桿在前一列列車下或事故列車通過接頭時斷裂.夾板斷裂后鋼軌本身也發(fā)生了斷裂,鋼軌本身已經(jīng)被小的疲勞裂紋削弱.因此NTSB得出的結(jié)論是:發(fā)生脫軌的原因是橋塞東部接頭處的連接桿和軌道發(fā)生斷裂和斷裂

當(dāng)脫軌的車廂撞上前車時.持續(xù)的動力導(dǎo)致了5輛罐車的災(zāi)難性故障并瞬間釋放了約14.67萬加侖的無水氨,這5輛車的瞬間泄漏再加上其他6輛罐車持續(xù)釋放的74,000加侖無水氨,是脫軌造成的最大危險物質(zhì)釋放之一.對邁諾特造成嚴(yán)重危害,這種釋放產(chǎn)生的氨羽比相同數(shù)量的氨在較長一段時間內(nèi)逐漸釋放產(chǎn)生的氨羽更大,更集中.從本質(zhì)上說在5天的時間里,其他6輛被破壞的罐車泄漏出的產(chǎn)品使氨水得以分散和稀釋.這導(dǎo)致隨著距離事故現(xiàn)場的距離增加暴露量減少.因此5輛罐車災(zāi)難性事故中產(chǎn)生的更大,更濃的氨云增加了當(dāng)?shù)鼐用窠佑|氨的風(fēng)險并導(dǎo)致1人死亡.事故現(xiàn)場附近的居民也受到爆炸罐車部件的威脅.因此NTSB得出結(jié)論:5輛罐車的災(zāi)難性斷裂增加了事故的嚴(yán)重程度,因?yàn)?4.67萬加侖無水氨的瞬間泄漏和罐車部分部件的炸裂的殘骸使居民暴露在高濃度的氨云中

罐車性能

罐體外殼災(zāi)難性故障

在脫軌的31輛車中,前17輛橫向旋轉(zhuǎn),左右交替“折疊”留下第8節(jié)至第17節(jié)出軌的車廂橫在軌道上.這10節(jié)車廂排列在線路上互相擠壓形成一堵墻讓列車的其余部分撞擊.在列車尾部車廂的持續(xù)動力下,第18-24號車(前7輛無水氨車廂)繼續(xù)折疊.從斷裂的無水氨罐車部件的復(fù)原位置來看.被后面的車輛側(cè)面撞擊時車輛很可能垂直于軌道上.脫軌過程中前7輛無水氨罐車遭受了最大和最廣泛的破壞.其中5輛罐車遭遇了徹底的災(zāi)難性斷裂和分離,瞬間全部泄漏.另外2輛被局部擊穿內(nèi)容物泄漏的速度更慢

這5輛罐車的外殼是1989年前制造的,用的是非標(biāo)準(zhǔn)化的TC128B鋼.根據(jù)金相檢驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果,4輛罐車(GATX 47837 47982 48081和PLMX 4504)的彈體突變斷裂均為脆性斷裂.這些脆性斷裂的存在表明,這四輛車的鋼殼在脫軌時低于延性-脆性轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)因此鋼的斷裂韌性低于在DBTT溫度以上時的斷裂韌性.對任何材料來說以脆性的方式快速擴(kuò)展裂紋和擴(kuò)展較長的距離所需要的能量比延性裂紋擴(kuò)展所需要的能量要少得多.因此這4種罐車的脆殼材料抗沖擊能力較低導(dǎo)致裂紋萌生較早,裂紋擴(kuò)展迅速而不受阻礙.這導(dǎo)致了無水氨的瞬間泄漏

第5輛車GATX 47814也完全斷裂和分離.通過對該車的斷口形貌檢測,確定殼體材料在脫軌時具有韌性夏比試驗(yàn)確定該材料的DBTT略低于-30°F.韌性斷裂和較低的DBTT是理想的特征但必須伴有足夠的動態(tài)斷裂韌性.因此該外殼中的鋼容易發(fā)生平行于軋制方向的低能韌性斷裂擴(kuò)展

防災(zāi)

2001年9月在邁諾特進(jìn)行的備災(zāi)演習(xí)包括幾種可能的災(zāi)害情況:包括損壞的軌道車泄漏危險物質(zhì).這次演習(xí)不僅測試和評估了應(yīng)急行動計(jì)劃和應(yīng)急準(zhǔn)備,還評估了應(yīng)急組織在危險材料泄漏,人身傷害和疏散期間的表現(xiàn).這項(xiàng)工作的廣泛設(shè)想也為各種聯(lián)邦,州和地方組織提供了在緊急情況下共同工作的機(jī)會.因此安全委員會的結(jié)論是:在事故發(fā)生前邁諾特應(yīng)急人員,邁諾特和太平洋復(fù)蘇委員會進(jìn)行了一次災(zāi)難準(zhǔn)備演習(xí)提高了對無水氨泄漏的緊急反應(yīng)的有效性

應(yīng)急響應(yīng)

邁諾特鄉(xiāng)消防局

事故發(fā)生后邁諾特鄉(xiāng)消防部門立即接到事故通知:消防部門負(fù)責(zé)人開始呼吁附近的消防部門相互幫助.局長在事故發(fā)生10min內(nèi)趕到了現(xiàn)場.到達(dá)后他承擔(dān)了事故指揮并建立了野戰(zhàn)指揮所.由于熟悉這種化學(xué)物質(zhì)的氣味,局長立即確定泄漏的材料是無水氨.事故發(fā)生后不到1h局長就認(rèn)識到事故的嚴(yán)重性并決定成立一個緊急行動中心.由于無水氨云正在向市中心和指定應(yīng)急指揮中心的位置移動,因此科長要求使用沒有指定為應(yīng)急指揮中心的邁諾特第一消防站

此外由于釋放了大量無水氨,直到事故發(fā)生大約3h后社區(qū)附近的大氣才被認(rèn)為是安全的.因此負(fù)責(zé)人適當(dāng)?shù)刈柚箲?yīng)急人員進(jìn)入事故區(qū)域,直到該區(qū)域被認(rèn)為是安全的以避免更多的人受到無水氨的影響.但是緊急救援人員第一時間進(jìn)入該地區(qū)挨家挨戶提供醫(yī)療服務(wù)并疏散居民

三一醫(yī)院

由于三一醫(yī)院積極參與與當(dāng)?shù)貞?yīng)急人員的災(zāi)難演習(xí)并做好了處理危險物質(zhì)災(zāi)害的準(zhǔn)備,醫(yī)院工作人員能夠及時有效地治療300多人

沃德縣911

在無水氨影響邁諾特地區(qū)的整個期間沃德縣911調(diào)度員接聽了超過2800個與這起事故有關(guān)的電話,這些調(diào)度員通常每天平均接聽36個緊急電話.在這次事故的處理過程中調(diào)度員接聽了超過77次的電話

從第一個電話到整個應(yīng)急響應(yīng)過程,沃德縣911調(diào)度員告訴打電話的人呆在家里關(guān)上窗戶保持冷靜.911接線員還為來電者提供了以下處理無水氨的正確指導(dǎo):待在家里,關(guān)掉火爐和空氣處理系統(tǒng)走進(jìn)入他們的浴室使用大量的水,打開他們的淋浴用濕布呼吸

盡管需要處理的緊急電話數(shù)量比平時多但沃德縣911調(diào)度員仍繼續(xù)對來電作出回應(yīng)并向來電者提供如何應(yīng)對無水氨緊急情況的正確信息.因此安全委員會得出結(jié)論:沃德縣911調(diào)度員向邁諾特居民提供了準(zhǔn)確及時的信息.盡管該系統(tǒng)在事故發(fā)生后立即接到了2800多個電話

向公眾發(fā)出的通知

事故發(fā)生后邁諾特警局向公眾發(fā)出緊急通知包括有線電視中斷,無線電廣播和戶外警報.然而在邁諾特由于脫軌車撞倒鐵軌旁邊的電線,許多家庭失去了電力.許多居民沒有聽到廣播和有線電視上的緊急指導(dǎo).此外住在社區(qū)里的人沒有聽到室外的警報聲因?yàn)楦浇窃谶~諾特外

自事故發(fā)生以來邁諾特警局對聯(lián)系電臺和電視緊急廣播出口的方式作出了一些改變.現(xiàn)在邁諾特中央調(diào)度擁有邁諾特所有區(qū)域站的關(guān)鍵媒體人員的電話,必要時可以聯(lián)系他們

人員傷亡

在列車脫軌后不久一名居住在社區(qū)的38歲男子在妻子的陪同下駕駛皮卡沖入云中試圖逃離無水氨霧.在有毒的煙霧中他失去了對皮卡的控制,車撞上了街對面一所房子的側(cè)面.這名男子和他的妻子隨后試圖步行逃離但盡管妻子能夠進(jìn)入鄰居家但丈夫卻倒在車道上死亡.據(jù)沃德縣法醫(yī)說死因是長期接觸無水氨

該男子及其妻子是否聽到或看到緊急廣播,違反了就地避難的廣播準(zhǔn)則(但不知道該男子或其妻子是否聽到或看到了緊急廣播)該男子及其妻子離開了他們的住所.一旦他們到了外面他們就在有毒的云中沒有任何保護(hù).由于受蒸汽云影響的區(qū)域被限制進(jìn)入以免危及緊急救援人員,這名男子倒地死亡直到凌晨5:15分左右才被緊急救援人員帶走

這位機(jī)車乘務(wù)員呆在機(jī)車司機(jī)室內(nèi)并緊閉門窗,因此他在一定程度上免受無水氨的影響只受了輕微刺激.此外他還迅速離開了該地區(qū)這限制了他暴露在無水氨內(nèi)的時間

緊急救援人員

6名邁諾特鄉(xiāng)消防部門的消防員受了輕傷(頭痛,喉嚨痛,眼睛刺激和/或胸痛)他們都配備了邁諾特鄉(xiāng)消防部門的標(biāo)準(zhǔn)操作程序并要求使用SCBA.然而試圖進(jìn)入社區(qū)進(jìn)行初步救援的消防員沒有使用scba他們受了輕傷,這與暴露在無水氨中一致.邁諾特鄉(xiāng)消防部門負(fù)責(zé)人告訴安全委員會調(diào)查人員:自事故發(fā)生以來他已與邁諾特農(nóng)村消防部門的消防人員會面并再次強(qiáng)調(diào)使用SCBAs的重要性.他還與消防員一起審查了SCBA的標(biāo)準(zhǔn)操作程序

11名邁諾特警員受了輕傷(眼睛刺激,胸部不適呼吸困難和/或頭痛)他們可能在事故周邊地區(qū)阻塞和指揮交通時,有時暴露在無水氨中.他們的接觸是有限的,他們阻止了無數(shù)邁諾特居民進(jìn)入無水氨云

沃德縣治安部門的警官失去了方向感,開車撞進(jìn)了溝里.他在車?yán)锎袅舜蠹s45min直到獲救.他接觸無水氨的嚴(yán)重程度是有限的,因?yàn)樗恢贝粼谒能嚴(yán)镘嚧瓣P(guān)閉,加熱器關(guān)閉

社區(qū)大約有22戶人家,周圍有鐵路,一條河流和一條高速公路這是進(jìn)出社區(qū)的唯一道路.由于脫軌地點(diǎn)離社區(qū)很近,高濃度的無水氨在社區(qū)內(nèi)聚集導(dǎo)致邁諾特鄉(xiāng)消防局局長禁止緊急救援人員進(jìn)入該社區(qū).由于有毒云霧的影響,該社區(qū)實(shí)際上與城市其他地方隔絕了.緊急救援人員無法進(jìn)入該社區(qū)居民也無法離開,執(zhí)法人員也禁止進(jìn)入該社區(qū).至少3名社區(qū)居民在事故中嚴(yán)重受傷.所有這些人都離開了自己家的保護(hù)范圍,長時間直接暴露在無水氨云中造成嚴(yán)重傷害.無水氨云像霧一樣非常厚.目擊者報告說通過云幾乎看不到任何東西.一旦人們進(jìn)入無水氨云中,較差的能見度會使他們迷失方向并導(dǎo)致他們長期暴露在無水氨中.邁諾特其他地區(qū)的8名居民因接觸無水氨而中毒.這些居民的醫(yī)療記錄顯示他們之前存在哮喘和心臟病等健康問題,這些問題可能加劇了氨暴露的影響

與暴露在無水氨云中的估計(jì)人數(shù)相比,因事故受傷的居民人數(shù)相當(dāng)?shù)?受影響的11600人中有312人受傷.受到嚴(yán)重傷害的居民是那些因?yàn)殡x開住所和車輛的保護(hù)而直接接觸無水氨的人或是那些本來就有健康問題的人,這些問題加劇了接觸氨的影響

避難所

在緊急響應(yīng)的早期邁諾特鄉(xiāng)消防部門的負(fù)責(zé)人決定,為了保護(hù)自己免受無水氨的傷害,居民能做的最好的事情就是呆在自己的家里,這被稱為就地避難.這種對緊急情況的反應(yīng)不同于疏散,因?yàn)榫偷乇茈y的人呆在熱點(diǎn)地區(qū)而疏散則是受影響的人離開熱點(diǎn)地區(qū).警長及時通知了沃德縣911中心和當(dāng)?shù)孛襟w,決定在當(dāng)?shù)亟⒈茈y所

事故發(fā)生后的最初幾個小時,瓦列霍的居民實(shí)際上被困在家中.然而由于無水氨的性質(zhì),被困在家里對那些離脫軌很近的人來說實(shí)際上是最好的情況.然而由于這些家庭都沒有電而且只有少數(shù)居民通過電池供電的收音機(jī)或通過與邁諾特其他地方的人的電話交談獲得最新消息,幾小時后這些居民感到被緊急救援人員拋棄了.事故發(fā)生后邁諾特鄉(xiāng)消防部門與這些居民會面解釋他們對事故的應(yīng)急反應(yīng)

安全委員會調(diào)查人員研究了2000年應(yīng)急反應(yīng)指南和國家消防協(xié)會“標(biāo)準(zhǔn)472”中規(guī)定的就地避難指南,這些指南強(qiáng)調(diào)了讓他們在家中避難的重要性:因?yàn)槲ｋU物質(zhì)的數(shù)量和傳播方向可能會導(dǎo)致更大的風(fēng)險,NTSB的結(jié)論是:邁諾特農(nóng)村消防局局長決定在無水氨泄漏期間讓邁諾特居民在家中避難,這是對緊急情況的有效反應(yīng)

結(jié)論

調(diào)查結(jié)果

1. 列車乘務(wù)人員的資格和列車運(yùn)行不是這次事故的因素,沒有證據(jù)表明乘務(wù)人員疲勞或酒精或藥物使用是事故的原因或促成因素

2. 列車脫軌并非由任何車輛的機(jī)械或部件故障引起

3.塞軌東端接頭筋在前一列列車下方或事故列車經(jīng)過接頭時發(fā)生斷裂,接頭筋斷裂后軌道本身也發(fā)生斷裂斷裂導(dǎo)致列車脫軌

4. 加拿大太平洋鐵路公司在事故發(fā)生前的檢查程序不足以恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)入和維護(hù)連續(xù)焊接軌道內(nèi)的接頭,這些不適當(dāng)?shù)某绦驅(qū)е率鹿实攸c(diǎn)接頭桿未被發(fā)現(xiàn)的裂紋增長到臨界尺寸

5. 聯(lián)邦鐵路管理局關(guān)于連續(xù)焊接軌道接頭桿的要求是無效的,因?yàn)樗鼈儾恍枰獙?shí)地目視檢查或無損檢測足以在裂紋增長到臨界尺寸并導(dǎo)致接頭桿失效之前識別裂紋

6.加拿大太平洋鐵路公司的軌道程序手冊令人困惑,因此沒有為員工提供安裝和維護(hù)連續(xù)焊接軌道所應(yīng)遵循的明確指導(dǎo)

7. 聯(lián)邦鐵路管理局對加拿大太平洋鐵路公司的連續(xù)焊接鐵路項(xiàng)目的監(jiān)督是無效的.因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)既沒有審查該項(xiàng)目也沒有確保其軌道檢查人員擁有該項(xiàng)目的副本,以確定該鐵路是否遵守了該項(xiàng)目

8. 5輛罐車的災(zāi)難性斷裂增加了事故的嚴(yán)重性,因?yàn)?46,700加侖無水氨的瞬間釋放使居民暴露在高濃度的有毒蒸汽中

9. 在此次事故中5輛罐車發(fā)生了災(zāi)難性的事故,罐體外殼用的非正火鋼斷裂韌性低導(dǎo)致罐體完全斷裂分離

10. 使用1989年以前制造的罐車用非標(biāo)準(zhǔn)化鋼材制造的油罐車來運(yùn)輸美國交通部的2級危險品.在目前的操作方法下對公眾造成了一種未量化但真實(shí)的風(fēng)險

11. 美國聯(lián)邦鐵路局提出的對罐車在事故條件下的動態(tài)力建模和耐撞性評估的研究項(xiàng)目是不完整的,沒有對預(yù)測模型進(jìn)行驗(yàn)證的計(jì)劃

12. 在整個工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)輸?shù)?類危險材料的所有罐車中,定義材料動態(tài)斷裂韌性的最低水平的材料標(biāo)準(zhǔn)將為罐車材料在事故條件下的安全性能提供更大的保證

13. 事故發(fā)生前邁諾特應(yīng)急人員,邁諾特和加拿大太平洋鐵路公司進(jìn)行了一次備災(zāi)演習(xí),以提高2002年1月18日對無水氨泄漏的緊急反應(yīng)的有效性

14. 盡管沃德縣911系統(tǒng)在事故發(fā)生后立即接到了2800多個電話,但沃德縣911調(diào)度員還是向邁諾特的居民提供了準(zhǔn)確及時的信息。

15. 邁諾特鄉(xiāng)消防局局長決定在無水氨泄漏期間讓邁諾特居民在家中避難,這是對緊急情況的有效反應(yīng)

可能的原因

NTSB認(rèn)為,加拿大太平洋鐵路公司292-16次貨物列車脫軌的可能原因是加拿大太平洋鐵路的一個無效的檢查和維護(hù)項(xiàng)目,在出現(xiàn)裂紋的接頭桿完全斷裂前沒有識別和更換接頭桿,導(dǎo)致接頭處的鋼軌斷裂.五5輛罐車的災(zāi)難性故障和大約14.67萬加侖的無水氨的瞬間釋放導(dǎo)致了事故的嚴(yán)重程度大大加劇

建議

根據(jù)對2002年1月18日發(fā)生在北達(dá)科他州邁諾特附近的貨運(yùn)列車脫軌事件的調(diào)查結(jié)果，美國國家運(yùn)輸安全委員會提出了以下安全建議:

致聯(lián)邦鐵路管理局:

要求所有有連續(xù)焊接軌道的鐵路包括(在聯(lián)邦鐵路管理局備案的程序中)規(guī)定地面目視檢查和無損檢測技術(shù)以在鐵路接頭桿的裂縫增長到臨界尺寸之前識別裂縫

建立一項(xiàng)計(jì)劃,定期審查鐵路公司和聯(lián)邦鐵路管理局軌道檢查人員提供的連續(xù)焊接鋼軌接頭檢測數(shù)據(jù)并在必要時要求鐵路公司增加對連續(xù)焊接鋼軌接頭檢測的頻率或改進(jìn)方法

對1989年以前建造的壓力罐車殼體中鋼材的抗沖擊性能進(jìn)行綜合分析.至少安全分析應(yīng)包括動態(tài)斷裂韌性測試結(jié)果和/或提供材料延展性和斷裂韌性信息的無損測試技術(shù)的結(jié)果.數(shù)據(jù)應(yīng)來自原始制造的罐殼的鋼樣本或來自1989年以前壓力罐車車隊(duì)的具有統(tǒng)計(jì)代表性的殼樣本

根據(jù)聯(lián)邦鐵路管理局對1989年以前建造的壓力罐車外殼鋼材抗沖擊性能的綜合分析結(jié)果，如安全建議所述建立一個程序,根據(jù)這些車廂發(fā)生災(zāi)難性斷裂和分離的風(fēng)險進(jìn)行排名并采取措施消除或減輕這種風(fēng)險.這個排名應(yīng)該考慮到操作溫度,壓力和最高列車速度

驗(yàn)證聯(lián)邦鐵路局正在開發(fā)的預(yù)測模型以量化事故條件下作用在鐵路罐車上的最大動力

制定并實(shí)施油罐車設(shè)計(jì)專用的斷裂韌性標(biāo)準(zhǔn),如用于運(yùn)輸美國交通部2級危險材料的壓力罐車的鋼材和其他建筑材料的最小平均比值.包括那些低溫服務(wù).性能標(biāo)準(zhǔn)必須適用于具有最小抗沖擊性能的材料取向并考慮到罐車的整個工作溫度范圍

致加拿大太平洋鐵路:

確定并向聯(lián)邦鐵路管理局提交修訂后的連續(xù)焊接軌道維修計(jì)劃,確保所有維修員工都接受新計(jì)劃要求的培訓(xùn)

事故調(diào)查人員

通過時間:2004年3月9日