4 Sammendrag av NSB BAs bremsetekniske rapport Lillestrømulykken 05.04.2000

Oppsummering av hovedresultater

NSB BAs bremsekontor v/Henning Brustad

4.1 Konstaterte fakta

• Nødbremsekran og direktebrems ble ikke benyttet på El 16 2215 i forkant av kollisjonen.

• Innstilt maksimalhastighet på 100 km/h i ATC-panelet er 10 km/h høyere enn ulykkestogets lovlige maksimalhastighet.

Det er konstatert brems på følgende materiell:

• El 16 2215: Bremsesylindertrykket har vært minimum 0,6 bar minst 920 meter før kollisjonen.

• Fremste Os-vogn (vogn 5)

• Bakerste Ealos-vogn (vogn 9)

Konstaterte hastigheter for ulykkestoget (korrigert for registreringsfeil og hjuldiameteravvik):

Ulykkestogets hastighetsøkning i fallet etter Strømmen:

Ulykkestogets maksimale retardasjon i fallet etter Strømmen: 0,14–0,16 m/s²

• Kollisjonssted: Spor 7 Lillestrøm stasjon ved ca. km 20,6

• Kollisjonstidspunkt: 05.04.2000 kl 00:57

4.2 Kartlegging av faktisk bremseevne til rekonstruert ulykkestog

Registrerte avvik av betydning på El 16 2215

• I bremsegruppe G er det konstatert noe lang bremsetilsettingstid ved nødbrems.

• Oppnådd resultat på 45 sek ligger et stykke over kravet på 18–30 sek.

• På grunn av skader og luftlekkasjer var det vanskelig å få et fullstendig bilde av lokomotivets faktiske bremseevne. Det var bare mulig å få målt beleggkreftene ved en aksel, og oppnådd verdi her lå noe lavt i forhold til teoretisk verdi.

• Målt/anslått beleggkraft for loket: = 74 % av teoretisk verdi

• Anslått faktisk bremsevekt for loket i bremsegruppe G: = 50 % av teoretisk verdi

Registrerte avvik av betydning på godsvognene

• Konstatert bremseevne for ulike vogner er gjennomgående noe dårlig i forhold til teoretiske verdier.

Oppnådde gjennomsnittsresultater for samtlige ni vogner i ulykkestoget (antatt identiske verdier for VTG-vogn 1 og 2) er:

• Klosskraft/retarderende bremsekraft = 66 % av teoretisk verdi

• Bremset vekt = 77 % av teoretisk verdi

Ifølge gjennomførte kontrollveiinger veier godsvognene i ulykkestoget til sammen tre tonn mindre enn hva som er angitt i togets vognopptak. (529 tonn, ikke 532).

Kontroll av vognene enkeltvis med datastyrt bremseprøveapparat avslørte mindre luftlekkasjer på fire vogner:

Rekonstruert ulykkestog 2 på Alnabru 27.6 med uoriginalt El 16-lok og to innleide VTG-tankvogner inkluderte to av tre originalvogner med HL-lekkasje. Uansett ble tetthetsprøven gjennomført med godkjent resultat. Konstatert HL-lekkasje var 0,35 bar i løpet av ett minutt.

Resultater for lok og vogner

Dokumenterte faktiske bremsedata for rekonstruert ulykkestog sammenlignet med angitte verdier i vogn opptaket blir:

Faktiske bremseevne til rekonstruert ulykkestog (ved 0 promille fall) kan ellers beskrives på følgende måte:

Ulykkestoget kjørte natt til 5. april strekningen Alnabru-Lillestrøm hvor Hanaborg er høyeste punkt. Lørenskog stasjon ble passert i ca. 30 km/h pga. kjøring i «avvik», og opp mot Hanaborgtoppen akselererte togsettet til ca. 60 km/h ifølge lokfører. Fallet ned mot Strømmen ble brukt til å øke farten ytterligere. Ved passering Strømmen har togets hastighetsmåler i førerrom 2 vist ca. 91 km/h, men pga. unøyaktigheter i hastighetsmåleren og stor hjuldiameter ved aksel 2 (intet unormalt) har togets reelle hastighet vært nærmere 96 km/h. Etter Strømmen er det et langt fall på ca. 17 promille som begynner fra kmp 18,3, og det er her bremsesvikten har skjedd.

Vi kan sette opp følgende kraftbalanse for togsettet i fallet:

Ifølge gjennomført prøvekjøring med rekonstruert ulykkestog 3 (23.10) ble det oppnådd en maksimal akselerasjon på ca. 0,12 m/s² ved fremføring av ubremset tog på strekningen Strømmen–Sagdalen bp med utgangshastigheter på inntil 75 km/h. Tilnærmet samme akselerasjon finner vi imidlertid også på hastighetsrullen fra El 16 2215 i ulykkestoget. Antatt tilnærmet samme friksjons- og luftmotstand for ulykkestoget med utgangshastighet 96 km/h ved Strømmen får vi at ulykkestoget har vært uten bremser i første del av fallet ned mot Sagdalen blokkpost (ca. 15 sek tilsvarende en utkjørt distanse på rundt 400 meter).

Retarderende kraft pga. friksjon og rullemotstand kan da bestemmes til ca. 30 kN for ulykkestoget. Denne verdien stemmer brukbart med oppnådde resultater under prøvekjøringen med rekonstruert ulykkestog 1 (22.05) hvor tilsetting av to bremsetrinn ikke ga hastighetsøkning i 17 promille fallet selv med utkoplet brems på El 16-loket og en Ealos-vogn.

Med full bremsetilsetting på ulykkestoget får vi følgende kraftbalanse for ulykkestoget:

F(brems) + F(motstand) – F(fall) = 319,2 + 30 – 103,3 = 245,9 = 619 * a

Ulykkestogets retardasjon i fallet skulle således ha vært: a = 0,39 m/s²

Med en slik retardasjon ville det ikke ha vært noe problem å få stoppet ulykkestoget tidsnok til å unngå kollisjonen på Lillestrøm selv med en utgangshastighet på hele 102 km/h før eventuell bremsetilsetting.Vi skal imidlertid ta i betraktning at det tar noe tid å få tilsatt full brems på togsettet (vogner ca. 5 sek. El 16 2215 i G: ca. 45 sek). Til gjengjeld får vi høy utbremsing på loket når hastigheten underskrider 55 hm/h, og høy lok-utbremsing betyr ca. fordoblet retardasjonskraft i forhold til lav utbremsing.

Med dokumentert faktisk bremseevne intakt på ulykkestoget ved passering Strømmen natt til 5. april ville vi i utgangspunktet heller ikke ha fått noen hastighetsøkning på toget.

Ifølge restveisskive og hastighetsrull fra El 16 2215 oppnådde ulykkestoget en maksimal retardasjon på 0,14–0,16 m/s² . Antatt ca 30 kN i friksjon og luftmotstand betyr dette en retarderende bremsekraft på 160–172 kN tilsvarende en HL-trykk-senkning på 0,90–1,05 bar (bremsetilsetting med fire-fem trinn). Ulykkestoget har således bare operert med 50–54 % av dokumentert faktisk bremseevne hvilket tilsvarer at de fem bakerste vognene i toget har vært helt uten brems.

4.3 Hovedteorier for manglende bremsekraft på ulykkestoget

4.3.1 Problemer pga. snø og is

Værforholdene i Oslo 3. og 4. april med kuldegrader og mye snø gjør at vi ikke kan utelukke at snø har kommet inn i enkelte koplingsslanger som ikke har vært forskriftsmessig festet på vognene. Det er også dokumentert at begge Os-vognene har stått på et tomvognspor på Alnabru en tid forut for sammenskiftingen av vognene i ulykkestoget. Slipp-historikken for 4. april viser ellers at sammensetningen av vognstammen på spor 17 før sammenkopling med El 16 2215 har skjedd i tidsrommet 03:25 – 23:??.

Flere forhold taler imidlertid imot mulige teorier med snø og is:

• Ulykkestoget har vært tilnærmet uten bremser i 15 sek. Hvis en ispropp skal kunne forårsake dette, må proppen sitte mellom loket og første vogn. Hvor sannsynlig er det imidlertid at en slik ispropp, etter først å ha blokkert hovedledningen fullstendig i 15 sekunder, slipper ut noe luft tilsvarende en HL-trykksenkning på ca. 0,9–1,0 bar før den igjen tetter hovedledningen helt?

• I forbindelse med statiske måleforsøk med rekonstruert ulykkestog 2 (Alnabru 27.06) simulerte vi koplingsslange-ispropp i forkant av de tre Ealos-vognene. Gjennomførte måleforsøk viste at 1 % åpning bare forsinket nødbremsen ved bakerste Ealos-vogn i fem sekunder. Ved 5 % åpning var bremsetilsettingstiden ved bakerste vogn tilnærmet upåvirket. Dette viser at en koplingsslange må være bortimot helt tett for å hindre bremsetilsetting ved etterfølgende vogner.

• I gjennomførte kontroller på lok- og vogner (koplingsslanger, vannutskillere og forrådsbeholdere) er det ellers funnet svært få tegn på fuktighet i HL-systemet.

• Ispropper lokalt i vognenes styreventiler er også teoretisk mulig, men i og med at minst fem styreventiler i så fall må være blokkert, er denne teorien usannsynlig.

• Snø og is mellom hjul og klosser kan også forekomme, men det virker lite sannsynlig at fullt tilsatte bremser med klosstrykk på 0,5–2,6 tonn i løpet av 400 meter ikke vil gi noen som helst bremseeffekt på vognene. Hele bremsestrekningen fra Strømmen til kollisjonsstedet er ellers ca. 1500 meter lang, og maksimale klosskrefter burde greie å smelte bort mesteparten av eventuell snø og is i løpet av denne strekningen. Registrert hastighet for El 16 2215 i ulykkestoget viste imidlertid ingen markert gradvis retardasjonsøkning i fallet ned mot Lillestrøm.

4.3.2 Langsom luftlekkasje fra HL-systemet uten nødvendig ettermating

I forbindelse med statiske måleforsøk på rekonstruert ulykkestog-2 (Alnabru 27.06) ble resultatet av gjennom-ført tetthetsprøve en HL-lekkasje på 0,35 bar i løpet av ett minutt. Dette er godkjent resultat, og togbremsen går ikke på som følge av en såpass liten lekkasje. Avstengt ettermating i ca. 15 minutter resulterte i at HL-trykket sank til under 2 bar. Antatt en noe langsommere lekkasjerate videre, tar det likevel ikke mer enn ytterligere 5–10 min før HL-trykket har sunket helt ned til 1 bar. Uten etterfylling av luft til HL-systemet tar det altså ikke mer enn totalt 20–25 minutter før trykket blitt så lavt at resulterende bremseeffekt ved en eventuell nødbrems begynner å bli høyst usikker. Det er ellers en kjensgjerning at El 16-lokene ikke har traksjonssperre eller annen varsling ved lavt HL-trykk.

Med unormalt lavt HL-trykk vil vi kun få bremsetilsetting ved nødbrems. Nødbrems fra HL-trykk på 2 bar gir imidlertid full bremseeffekt. Ved HL-trykk på under 1,5 bar begynner imidlertid problemene. Inne i styre-ventilen er det forholdet mellom HL-trykket og det såkalte A-kammer trykket som avgjør om bremsen på vogna tilsettes eller ikke. Ved svært langsom luftlekkasje vil trykket i HL og A-kammer synke i takt slik at bremsen ikke tilsettes.

Gjennomførte spesialbenkeforsøk med styreventilene fra de tre Ealos-vognene viste at minimum A-kammer trykk som ga bremsetilsetting varierte fra 1,1 til 1,5 bar. Styreventilen som krevde 1,5 bars A-kammer trykk for å tilsette bremsen ga full bremseeffekt (maksimalt C-trykk) ved 1,5 bar og ingen brems overhodet ved 1,4 bar. En tilfeldig valgt nyrevidert styreventil av samme type krevde 1,3 bars A-kammer trykk for å gi brems, og resulterende bremsesylindertrykk var 3,3 bar.

Antatt svært lavt HL- og A-kammer trykk, må altså systemet lades (med førerbremseventilen) før det er mulig å tilsette brems. Problemet er at det tar mye lenger tid å lade opp A-kammeret i styreventilen enn HL-systemet ellers. Gjennomførte ladeforsøk (på vanlig måte) med rekonstruert ulykkestog-1 (Alnabru 21.05) ga følgende resultat for HL:

• Tomme forrådsbeholdere: p(HL) = 0 -> 1,5 bar i løpet av 13 sek

• Etter nødbrems: p(HL) = 0 -> 1,5 bar i løpet av 8 sek

Det er altså bare snakk om sekunder for å lade opp HL-systemet på normal måte. Enda raskere går det også hvis føreren benytter høytrykksløsestøt. Hurtigopplading av HL fra 0 til 5 bar er imidlertid ingen garanti for at vi har høyt nok A-kammer trykk til å få brems ved umiddelbar tilsetting av nødbrems. Gjennomførte benkeforsøk på Grorud 21.11 ga følgende resultat ved hurtigoppfylling med høytrykks løsestøt:

• R-beholder (57 liter): p(R) = 0 -> 5,0 bar i løpet av 27 sek

• A-kammer: p(A) = 0 -> 1,5 bar i løpet av 41–42 sek

Det går altså raskere å øke trykket i den tomme forrådsbeholderen fra 0 til 5 bar enn å øke A-kammer trykket nok til å være sikker på å få brems.

Etter en begrenset hurtigopplading av tilnærmet lufttomt ulykkestog kan resultatet altså ha vært 5 bar i hoved-ledningen og A-kammertykk av størrelsesorden 1,1–1,5 bar. Antar vi eksempelvis 1,2 bars A-kammer trykk for ulike styreventiler, vil umiddelbart tilsatt nødbrems kun ha resultert i brems (C=2,85 bar) på en av tre Ealos-vogner, nemlig den bakerste.

Ved deling av togsettet under brannen på Lillestrøm ble det konstatert noe brems på bakerste Ealos-vogn mens de to andre var helt uten brems.

Lite/manglende luft i hovedledningssystemet vurderes å være den mest sannsynlige årsaken til ulykken. Ulykkesnatten ble toget før avgang fra Alnabru bremseprøvet av en skiftekonduktør, og det var da ingen tvil om at bremsene fungerte selv med en liten HL-trykksenkning (0,5 bar). Toget ble rapportert ferdig bremseprøvet ca kl 00:20. Dokumentert avgangstid fra Alnabru er 00:38, og kollisjonen på Lillestrøm skjedde kl 00:57. Ifølge lokfører ble toget ikke forsøkt bremset før fallet ved Strømmen. Dette betyr en periode på minst 30–35 minutter hvor mesteparten av luften i hovedledningssystemet kan ha lekket langsomt ut. Forutsetningen for dette er imidlertid manglende ettermating av luft. Med innkoplet kompressor vil imidlertid HL-systemet automatisk ettermates såfremt ikke førerbremseventilen er satt i midtstilling, men dette gjøres som regel bare når toget tetthetsprøves. Ifølge lokfører ble det imidlertid ikke gjennomført noen tetthetsprøve på ulykkestoget før avgang Alnabru.

4.4 Effekt av tilsatt direktebrems på El 16 2215 i ulykkestoget

Direktebremsen på El 16 virker bare på loket, og bremsen er funksjonsmessig helt uavhengig av togbremsen.

Tilsatt direktebrems på El 16 2215 i ulykkestoget ville ha hatt følgende betydning:

• Loket ville ha hatt såkalt høy utbremsing i hele hastighetsområdet hvilket betyr tilnærmet fordoblet retardasjonskraft:

• F-ret: 32.6 -> 67 kN ved hastigheter over 55 km/h.

• Kortere bremsetilsettingstid på loket:

• Direktebremsen skal gi full bremsetilsetting i løpet av 20 sekunder. Dokumentert tilsettingstid ved nødbrems er til sammenligning 45 sek når loket er avbremset i bremsegruppe G.

Gjennomførte bremseveisberegninger for ulykkestoget med bremsekraft tilsvarende en retardasjon på 0,16 m/s² i 17-promille fallet ned mot Lillestrøm viser at høy-utbremset lok faktisk ville ha økt tilgjengelig retardasjons-kraft med ca. 20 %. Forskjellen i bremsetilsettingstid er da ikke medregnet.

Med tilsatt direktebrems og økt tilgjengelig retardasjonskraft med ca 34 kN ville ulykkestoget ikke ha unngått kollisjonen på Lillestrøm, men hastigheten i kollisjonsøyeblikket ville ha blitt redusert til ca. 40 km/h.

NSB Bremsekontoret 27.11.2000

Henning Brustad