高铁列车车窗玻璃破损现场勘验

徐继航，周 楠

（上海铁路公安处 刑事技术支队，上海 200071）

随着我国高速铁路网建设的日趋完善，高铁列车开行班次不断增多，高铁列车车窗玻璃破损情况时有发生。高铁列车运行时速快、密度高，一旦车窗玻璃破碎，不仅威胁乘客的人身安全，更有可能造成列车晚点，产生较大影响。目前，基层所队技术员对这类现场的处置经验少、缺乏研判玻璃破损成因的客观依据，导致有时不能准确判断案件性质和击打物种类。本文以上海铁路局集团公司管内运行的高铁列车为例，介绍高铁列车车窗玻璃构造、制造工艺和破损特征，梳理分析勘查高铁列车车窗玻璃破损现场时的难点和应注意的事项，以期对车窗玻璃破损现场勘验与性质认定工作提供借鉴。

一、高铁列车车窗玻璃破损的一般特征

高铁列车玻璃主要分为前窗玻璃、侧窗玻璃和内装玻璃，通常遇到的击打列车案件都是针对前两种玻璃。

（一）列车车窗玻璃特点

1.前窗玻璃

（1）玻璃结构。前窗玻璃为9层结构，厚度为25.76mm，其中透明玻璃2层，其他为有机层。由外向内依次是透明玻璃（8mm）、透明PVB（1.52mm）、XIR隔热膜（0.18mm）、透明PVB（1.52mm）、灰色隔热PVB（0.38mm）、透明PVB（6.84mm）、透明玻璃（4mm）、防飞溅层（3.22mm）、P18ARL隔热膜（0.1mm），如图1。

图1 前窗玻璃结构示意图

（2）玻璃钢化工艺。前窗玻璃采用化学钢化，即通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度，将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的硝酸钾或硝酸钠，使玻璃表层半径较小的离子和溶液中半径较大的离子发生交换，玻璃表面形成大离子交换层，产生压应力。

化学钢化玻璃的弯曲强度要高于物理钢化玻璃，其光学性能和表面平整度也优于物理钢化玻璃，因此前窗玻璃均采用化学钢化。

（3）抗冲击强度。前窗玻璃可以抵抗1kg铝弹以580km/h（在试验车上达到660km/h）的速度冲击不穿透，且不产生伤害性飞溅物；抵抗20g铝弹（模拟砾石）以440km/h的速度冲击不开裂。

（4）化学钢化玻璃破损特征。化学钢化玻璃破碎后，碎片呈块状（如图2）。机车驾驶室前窗安装化学玻璃就是利用了其破碎后仍有残余可视性，从而不影响司机瞭望的特性。

图2 化学钢化玻璃破碎形态

（5）玻璃标识。前窗玻璃上印有3C标识、玻璃厂家3C认证代码、前窗追溯号等内容，其中3C认证代码后面六位数字为生产厂家代码，追溯号前四位为生产年月，后四位为产品序号（如图3）。

图3 前窗玻璃标识

2.侧窗玻璃

侧窗玻璃分为司机室侧窗玻璃、车厢门玻璃、客室普通侧窗玻璃、应急逃生玻璃、盲窗玻璃等。

（1）玻璃结构。侧窗玻璃为7层结构，厚度为35.04mm，其中物理钢化玻璃4层、有机层2层、惰性气体空腔1层。由外向内依次是灰色玻璃（6mm）、透明PVB（1.52mm）、LOWE镀膜玻璃（4mm）、氩气（14mm）、灰色玻璃（4mm）、透明PVB（1.52mm）、白玻璃（4mm），如图4。

图4 侧窗玻璃结构示意图

（2）玻璃钢化工艺。侧窗玻璃多采用物理钢化，玻璃在加热炉内按一定升温速度加热到低于软化温度，然后将此玻璃迅速送入冷却装置，用低温高速气流进行淬冷，玻璃外层首先收缩硬化，待到玻璃内部也开始硬化时，已硬化的外层将阻止内层的收缩，从而使先硬化的外层产生压应力，后硬化的内层产生张应力。

因为与化学钢化玻璃相比，物理钢化玻璃制造成本相对较低，所以上海铁路公安局管内大部分高铁列车侧窗玻璃均已采用物理钢化玻璃。

（3）抗冲击强度。侧窗玻璃可以抵抗20g铝弹（模拟砾石）以200km/h的速度冲击不开裂。

（4）物理钢化玻璃破损特征。物理钢化玻璃破碎后，碎片呈颗粒状（如图5），较化学钢化玻璃破碎后的碎片更安全，有利于紧急逃生，所以列车侧窗玻璃采用物理钢化玻璃更安全。

（5）玻璃标识。侧窗玻璃上印有3C标识、玻璃厂家3C认证代码、侧窗生产年月等内容（如图6）。

图5 物理钢化玻璃破碎形态

图6 侧窗玻璃标识

（6）自爆现象。物理钢化玻璃存在自爆（自己破裂）的可能性，通常是由于生产钢化玻璃的原片内部存在一些结石而导致的钢化玻璃破碎，在钢化玻璃自爆起始点处，会存在硫化镍结石，这些硫化镍结石在钢化玻璃生产过程中会把高温晶态（α-NiS）“冻结”并保留到常温下。这种高温晶态在常温状态下并不稳定，会随着时间逐步向常温晶态（β-NiS）转变，在转变的同时会伴随着一定的体积膨胀；若结石恰好存在于钢化玻璃的张应力区（玻璃板厚度方向的中部），则这种相变过程往往会导致钢化玻璃突然破碎，即我们通常所说的钢化玻璃“自爆”现象。此外，应力分布的不均匀也可能会造成自爆。

（二）列车车窗玻璃裂纹形态

1.层裂区。玻璃表面受到击打时，在冲击波的作用下玻璃中会产生一个应力波，击打点处出现裂口，并迅速向四周扩展，在自由面形成表面凹凸不平的层层剥裂状痕迹（如图7）[1]。

2.末梢纹。末梢纹是指应力波沿平面方向传播，在孔洞周围形成的紧密均匀的放射状细小裂纹，呈规则的环形分布（如图7）[2]。

3.放射纹。放射纹是指在末梢纹之外，以击打点为中心向四周呈辐射状分布的裂纹（如图8）[3]。

4.切向纹。切向纹是指以击打点为中心，以某一长度为半径的圆环状或弧状裂纹（如图8）[4]。

图7 层裂区和末梢纹

图8 放射纹和切向纹

二、高铁列车车窗玻璃破损现场勘查工作的难点和解决办法

（一）对勘查工作的时间要求高

由于高铁列车实行公交化运行模式，中途停靠只有几分钟时间，终到后折返间隔也只有二三十分钟，这就对快速有效地勘查此类现场提出了更高的要求。解决方法：一是要有充分的勘查预案和必要的勘查器材，保证抵达现场后能有条不紊开展勘查工作；二是要加大对所队技术人员的培训力度，提高技术人员勘查此类现场的能力。

（二）勘查时要有自我防护意识

列车到站停车时，只有一侧玻璃临靠站台，另一侧则在股道中间。由于现在高铁均采用电气化，因此如破损玻璃在股道一侧，从安全角度考虑，勘查人员不应进入股道搭梯子对外层玻璃进行勘查。解决方法：技术部门接到此类现场出警指令后，应及时与治安部门联系，搞清该次列车前方站的停点和破损玻璃侧车窗是否临靠站台，以便有效组织技术力量进行勘查。

（三）勘查玻璃破损现场对刑事照相技能要求较高

由于受损客体为玻璃，且击打点一般较微小，有时留给技术人员的勘查时间又较短，这就要求勘查人员在照相固定时能熟练运用微距、配光等照相技能，把破损玻璃的击打点或自爆点清晰地固定下来，以利于案情的分析研究。

三、列车车窗玻璃破损现场勘查工作要点

（一）勘验一般流程

第一，现场方位照与概览照相的技术要求：应准确固定车窗的方位，反映车次、车厢位置、车厢号、破损车窗对应的座位号等。照相固定玻璃破碎的整体形态，从内外两个方向分别拍摄，必要时可打侧光。

第二，测量玻璃破损中心点距任意两个相邻边框的距离，准确记录击打点位置。现场细目照相应固定击打点处痕迹，注意加放标尺，利用侧光垂直拍摄，并分别从内外两个方向拍摄。有透明胶带覆盖的，应移除胶带后再次拍照固定，注意胶带上是否黏附其他物质。

第三，使用专门的微量物证提取盒提取孔洞处微量物证，用以确定击打物种类。

第四，放大镜观察击打点形态，测量孔洞大小，未发现明显孔洞的，可用手触摸玻璃表面，确定凹陷缺损程度。

第五，寻找击打玻璃的物体，如果外层玻璃被击穿，应注意查看两层玻璃之间是否有击打物或其碎屑；如两层玻璃均被击穿，应在车厢内寻找击打物。

第六，记录破碎玻璃的3C认证代码和追溯号（内侧拍摄），便于后期查询生产厂家和型号，确定玻璃的结构。

第七，遇到一时难以判明破损性质的车窗玻璃，可以要求铁路有关部门在更换玻璃时整体取下，以便后续仔细研究。

（二）玻璃破损原因分析的技术要点

1.玻璃被击打破损与自爆的裂纹形态区别

当玻璃受到物体击打时，在玻璃介质内形成的应力峰值超过玻璃强度极限，使其发生破碎，玻璃上有明确的击打点，并形成以击打点为中心的放射状裂纹。自爆的玻璃没有击打点，起爆点部位呈“蝴蝶斑”状，其厚度方向往往能够看到小黑点，这就是硫化镍结石。在勘查中，要注意分辨玻璃被击打和自爆形成裂纹形态的区别。

2.被击打破损玻璃的裂纹特征

（1）枪击裂纹特征。弹孔呈近圆形或椭圆形,断面粗糙,孔径略大于弹径，弹孔断面分布有白色玻璃粉末[5]；层裂区呈喇叭状，出口直径大于入口直径，出入口直径比值约为3∶1；弹孔附近区域内形成放射纹，裂纹在内应力作用下迅速扩展并分叉，在边界附近形成矩形碎块[6]。

（2）高速抛击裂纹特征。高速抛击一般是采用抛射器或弹弓将物体抛出，孔洞接近于圆形或不规则形态；层裂区呈喇叭状，出口直径大于入口直径；玻璃碎成大量的多边形碎片[7]。在有效距离内，用钢珠射击，击打点处玻璃粉碎，中心孔洞区呈现一个逐渐扩大的碗状小孔；用石子射击，玻璃孔洞呈现不规则的形状，层裂区剥离较少，并且部分石子在射击玻璃后会出现破裂粉碎，容易有残留物遗留[8]。

另外，高速行驶的列车被列车运行时所产生的气流卷起的石子相撞击，作用效果与高速抛击相似。

四、高速列车车窗破损案件勘验实战分析

（一）轨道异物侵界击打造成玻璃破损

2018年4月26日，G××次列车行驶至京沪高铁下行常州至无锡区间发生车窗玻璃破碎，破碎的玻璃位于1号车厢前进方向右侧，该侧位于上下行线之间。

经现场勘查，击打点距窗框上边沿25cm，距窗框左边沿43cm。玻璃未被击穿，入射面有一处直径2mm环形裂纹，无明显凹陷，玻璃内侧层裂区形成长轴为12mm喇叭状椭圆洞孔。内层玻璃未破损。根据洞孔痕迹判断，击打方向为右下方向左上方（由车厢内向外观察）。

由于车窗玻璃破碎发生的路段距离地面较高，且被击打一侧位于线路中间，综合勘查情况研判，应为车辆高速交会时，轨道地面上的异物被垂直抛起击打形成。

（二）冰棱击打造成玻璃破损

2018年1月4日，合肥开往上海的G××次列车有两面玻璃发生破碎，分别位于1号车厢前进方向左侧2A座位处（如图9）、3号车厢前进方向右侧10A座位处（如图10）。根据现场玻璃破碎形态可以看出破碎的侧窗玻璃有物理钢化和化学钢化两种类型，因为列车两侧均有玻璃破碎，且出现击打点，结合当时为雨雪冰雹天气，判断玻璃破碎为冰棱击打所造成。

图9 1号车厢2A座位处玻璃（物理钢化）

图10 3号车厢10A座位处玻璃（化学钢化）

（三）石击列车造成的玻璃破损

2008年2月23日，南京开往杭州的D××次列车12车厢运行方向左侧车窗玻璃遭击打。玻璃上共有三处击打点，其中两处位于外层玻璃右侧边缘，孔洞大小分别为35mm×18mm和10mm×8mm；一处位于右侧窗框，孔洞大小为25mm×20mm（如图11）。被击打的玻璃孔洞尺寸较大，且均呈现出明显的不规则形状，裂纹以孔洞为中心向四周扩散，为典型的石块击打形成。

图11 击打点形态（入射面）

（四）玻璃自爆案例

图12 自爆破裂的玻璃形态

2018年5月11日，合肥开出的××次列车3号车厢有一块外层车窗玻璃发生破碎。玻璃上未发现异物击打点，在中心点有一处符合钢化玻璃自爆破裂特征的蝴蝶斑痕迹（如图12），因此该玻璃排除被击打，为自爆破裂。综上所述，目前我国生产的高铁车窗玻璃防破损飞溅的性能指标已较高，能为旅客安全出行提供保障。但由于高铁线路运行里程长，沿途区间环境情况复杂，人为因素、气候因素、地理环境因素、线路质量因素以及玻璃质量因素等均有可能造成高铁列车车窗玻璃破损，及时判明玻璃破损原因，对进一步改善高铁沿线治安状况、线路工程质量以及车窗玻璃制造安装工艺等系统性工作都能提供第一手的客观资料，这也是铁路公安服务于铁路运输安全生产的职责所在。