抛石击打高速列车车窗玻璃的痕迹特征分析

吴林长，张 寅，邓 亚，谈炜佳，付 伟，陈 崭，黄 鑫

（武汉铁路公安局襄阳公安处，湖北襄阳 441003）

用石块徒手抛击高速运行的列车是人为原因导致车窗玻璃破损的常见方式，危及安全驾驶，可能造成旅客、司乘人员人身伤害。石击列车现象和飞砟现象、落石、鸟撞等非人为因素导致的列车玻璃破损警情常混在一起，准确地勘验、识别石击列车方式导致的玻璃破裂警情，能为精准有效打击此类违法活动提供重要的证据支撑。

一、石击列车

石击列车是指徒手抛击石块击打运行列车，造成车窗玻璃、车体损毁，甚至导致司机或旅客人身受到伤害的警情。石击列车的主要攻击目标为列车车窗玻璃。列车玻璃破裂时，需视情采取停车处理、降速行驶、应急封堵、更换玻璃等措施［1］，特别是高速列车，需要整列入库才能完成维修工作。在旅途中，石击列车发生后乘客需要整体转移，严重影响了列车的正常运输秩序。

石击列车属于明显的治安案件，造成严重后果的构成刑事案件。常见的抛击物有道砟、鹅卵石、砖块等，质量不等。常见的抛石实施群体有顽劣儿童、泄愤者、报复社会人员、智力缺陷人员等，也有不法分子石击缓行或停靠列车车窗玻璃实施盗窃、抢夺财物的案例。某日凌晨2时许，列车临时停靠，乘务室车窗玻璃破裂，物品被盗，乘务室内遗留一块石头，重约5.6 kg（见图1）。

图1 石块击碎车窗现场图

以手抛的方式击打列车玻璃，在列车前窗风挡玻璃、左右侧窗、门窗上均有发生。顽劣儿童或临时起意的攻击者，一般仅攻击一次，列车上仅遗留1处攻击痕迹；蓄意报复或有准备的攻击者，可短时间内攻击多次、多列列车。在发生连续攻击时，受列车运行速度和抛击取石动作影响，单列车厢大多仅能被攻击1 次，多次攻击痕迹多分布在不同车厢上，攻击痕迹均位于运行方向的同一侧。近年曾发生一起单人有蓄谋的连续攻击运行列车的案例：2020年7月22日某次客车在约以100 km/h速度运行途中被1人蓄谋攻击，列车上遗留5处攻击痕迹，均位于运行方向右侧。列车编组15辆，全长476.9米，攻击痕迹分布情况为列车机后第4位车厢第七块车窗玻璃、机后第7位门框处、机后第9位和10位车厢连接处、机后第11位车厢餐车售货间车窗玻璃、机后第12位车厢第十块玻璃。其中玻璃破损3处，有2处双层均破裂，1处仅外层破裂，列车车体击打痕迹2处。此案为收集到的以徒手石击列车连续攻击次数最多的案例。

据研究，国内优秀男子铁饼运动员器械出手平均速度为22.07±0.58 m/s［2］。孙逊［3］对国内17名优秀大学生棒球投手研究发现，棒球出手瞬刻速度为29.30±2.26 m/s。随机抽取10名青壮年警察测试，测试内容为徒手抛掷不同物体，出手速度多在20 m/s以下。

以出手速度20 m/s 为例，理论上极限抛射高度为20 m，抛射里程40 m。目前高铁线路普遍采用高墩桥梁结构，实验证明一般人在15 m左右的高墩桥下抛石就极难击中车窗。

二、石击物理钢化车窗玻璃痕迹形态

玻璃的物理钢化过程是将普通玻璃加热到一定温度，然后迅速淬冷，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［4］。钢化玻璃抗压强度是抗拉强度的十几倍，钢化玻璃负载时，由于力的合成作用，其表层的压应力增大同时拉应力向板中心移动，玻璃表面微裂纹受到拉应力作用克服断裂韧性和玻璃表层预加的压应力开始扩展，当裂纹到达拉应力层，玻璃发生断裂，此时玻璃残余应力瞬间释放，玻璃迅速裂成无数块［5］。物理钢化玻璃破碎后，碎片呈颗粒状。

物理钢化玻璃遭到手抛石块冲击破裂时，整体观察可见裂纹布满整块玻璃，所有放射状裂纹仅汇聚于冲击点某一个点。由于抛石质量大，能量高，侵彻力强，外层玻璃的直接作用点可形成较大的孔洞，已破损形成裂纹的玻璃会形成大片状剥落，有时可波及内层玻璃，在内层玻璃上形成裂纹、碎裂、孔洞，整体形成内外层贯穿的大孔洞。在出现石击列车的警情时，勘验检查中主要需要分析起爆点形态、泛白区形态、裂纹形态、孔洞形态、内层玻璃受损形态。

（一）起爆点形态

抛石击打玻璃，抛石与玻璃直接接触面较大，在发生力的作用过程中，先后或同时可有多个作用点发生力的传导，当某一点应力强度最先达到玻璃的断裂韧度位置时，玻璃固有应力受到破坏，此点即发生碎裂并迅速向周围辐射产生链式裂解，很快波及整块玻璃，整块玻璃开始破裂，此点位置即为起爆点。例如图2中，车窗夹层玻璃外层破裂，依据放射纹汇聚走向，可以确定起爆点位于图左上角的窗框边缘。一块玻璃破裂只有一个起爆点，玻璃起爆破裂形成的放射裂纹以起爆点为中心向四周辐射，切向纹、切向环以起爆点为中心进行环绕。直接作用区及其周围多有抛击石块碎裂、碰撞过程遗留的碎屑、粒状堆积粉末黏附。

图2 外层碎裂玻璃样态

一块物理钢化的车窗玻璃破裂只有一个起爆点，放射纹是由起爆点应力向四周释放传导形成的。所有放射纹在传导形成的原始位置几乎从一点发出，初始阶段较平直，分叉和弯曲变形少，后期阶段变形稍大，总体仍是连续、贯通状态。据此特性，勘验检查时，起爆点的判断主要依据放射纹线的汇聚走势来确定。夹层玻璃受击导致内层玻璃也发生破裂的，其起爆点有时与外层不对应、不吻合，其击打过程为抛击物某一点致外层破裂后未持续侵彻，抛击物其他部位或整体重心能量持续冲击导致内层破裂。根据内外层起爆点离散较远的情况可初步推测抛击物的大小，常见于不规则的抛石，此种现象弹丸类不能出现，软体类物体抛击也较难形成，多提示石块类抛击。例如图3中，夹层玻璃内层破裂，起爆点位于图中央区的窗框边缘，十字星所指为外层起爆点对应位置。

图3 内层玻璃碎裂样态

（二）泛白区形态

机械外力直接作用于玻璃，碎裂的玻璃裂块间互相摩擦均可使玻璃内部结构破坏或颗粒裂纹表面粉末化，产生泛白样改变；此种改变是机械力直接接触作用形成。

受冲击影响，起爆点周边出现密集的各类小裂纹，夹杂玻璃粉末、冲击物粉末，呈现白色的泛白区；此种改变是机械力继发作用形成，冲击物未直接接触，泛白区形态不能直接反映冲击物形态。

玻璃裂纹传播是匀速运动［6］，普通玻璃裂纹传播平均速度在声速以上，5 mm钢化玻璃裂纹传播速度达1450 m/s，远超声速。玻璃起爆后裂纹迅速扩展，冲击物持续侵彻时玻璃已破裂，相当于侵彻玻璃碎裂颗粒。颗粒受力后分裂、粉化，玻璃颗粒间变形挤压、颤动、摩擦，呈白色粉状泛白样改变。该泛白区改变可反映出侵彻物的接触面形态、轮廓等局部特征。识别时需注意冲击物轮廓形成的泛白区多大于并覆盖了直接接触面，确定接触面时要依据玻璃粉末、碎屑以及异常附着物来确定。

在冲击物的侵彻下，破裂的玻璃可在侵彻点以外区域产生塌陷、弯曲、变形、摩擦，或者因冲击物弹跳、擦划、磕碰等也可形成对应的泛白区域，以上泛白区域有的不是物体直接接触冲击形成，在辨识冲击物形态及轮廓时应注意鉴别（见图4）。

图4 起爆点泛白区、塌陷泛白区

起爆点与抛击物侵彻轮廓分布关系可反映抛击物的强度、硬度及整体形态。起爆点位于侵彻印痕边缘的多提示抛击物的棱边形态，多见于异形、条片状不规则的石块；起爆点和玻璃上侵彻印痕的几何中心偏差较远的多提示抛击物的不规则形态；起爆点处无明显破损，表层玻璃完好的，反映玻璃破裂导致的应力会聚由整体机械变形引起，多提示软体类物体冲击。例如图5 中，可见玻璃起爆点位于抛击物侵彻轮廓边缘。

图5 抛击物侵彻玻璃样态图

（三）裂纹形态

抛石击打车窗玻璃裂纹形态主要表现为以起爆点为中心的放射纹和切向纹。质量较小的抛石与单个飞砟痕迹形态类似，不易区分；质量较大的抛石，能量较大，不易被快速反弹，侵彻明显，载荷时间长，损毁效果明显。抛石作用时接触面积相对较大，玻璃在起爆之前机械弯曲变形最大，作用点挠度最大，特别是作用点位于车窗玻璃中心部位时更为显著，此时玻璃爆裂，放射纹的初始阶段常密集、平直、贯通、辐射较长，切向纹多可汇成环状，局部塌陷、片状剥落。平直贯通的放射纹的有无及长度和爆裂瞬间玻璃的弹性形变幅度相关，在抛石击打车窗玻璃的痕迹形态中常见。例如图6 中，前窗夹层玻璃破裂，起爆点和接触面几何中心重合，4 cm×5 cm类圆形泛白区，周边不规则轮廓，内部玻璃碎裂、脱落，提示冲击物为较规则匀称物体，具备一定强度。内外层起爆点重合，冲击点周围形成密集、平直、贯通的放射纹，辐射半径7 cm，切向纹融合成环状，提示冲击物能量较大，应为较大石块抛掷形成。

图6 大型抛掷物侵彻玻璃样态图

（四）孔洞形态

抛石侵彻能力强，常在玻璃上形成较大的孔洞，按孔洞形成方式分为侵彻孔洞和剥落孔洞。

1.侵彻孔洞

抛击物致玻璃爆裂后，若未被反弹，将持续侵彻玻璃，局部深入或整体侵彻形成孔洞。侵彻时，抛击物持续作用于碎裂的玻璃，可产生侵彻痕迹，表现为侵彻边缘产生玻璃粉末，阻挡的玻璃块被冲击后脱落。侵彻孔洞是冲击物沿轴向侵入玻璃形成的轮廓，孔洞边缘是外力直接作用时形成，边缘的形状与侵彻物的质地、轮廓相关。例如图7中，运行左侧车窗破裂，起爆点位于孔洞中央，孔洞边缘泛白样改变，提示抛击物深度侵彻后反弹或掉落，孔洞可反映接触面的轮廓形态。

图7 侵彻孔洞玻璃样态图

2.剥落孔洞

已破裂的玻璃可在抛击物的侵彻、磕碰或列车震动下沿着裂纹成片状、块状剥落，形成较大剥落孔洞。沿着切向环剥落时可形成扇形、圆形的孔洞，抛击物未被即时反弹可造成更多的玻璃剥落。因抛击物擦碰致碎裂玻璃脱落而形成的孔洞，其脱落部位常在冲击点的列车运行后方或下方。残存的孔洞边缘可遗留侵彻时的冲击痕迹。例如图8中，列车运行中右侧玻璃破裂，小扇形中心部位玻璃泛白样受力改变，提示侵彻形成；内层玻璃遗留白色擦碰痕迹，提示深度侵彻；运行后方呈扇形剥落形成孔洞。

图8 剥落孔洞玻璃样态图

3.侵彻痕迹与剥落痕迹的判断

在形成方式上，侵彻孔洞是抛击物冲击时外力直接作用形成，剥落孔洞是玻璃颗粒受扰动而脱落形成。推断冲击物的形态及性状需分清孔洞的形成机理，依据直接相关联的特征来分析。

因直接撞击致接触面玻璃挫灭或击飞形成的侵彻孔洞，孔洞中心多和起爆点吻合，此类孔洞由参差不齐的玻璃游离残端形成，孔洞形状不能反映抛击物形态，孔洞周围玻璃可有因挫压形成的碎裂、粉末化等泛白现象，泛白区的轮廓与抛击物接触面形态相关。剥落孔洞可能与起爆点无关，与泛白区无关，其孔洞边缘主要由裂纹的走向决定。例如图9 中，列车运行中，车窗玻璃破裂，放射纹会聚处为侵彻孔洞，以表面撞击为主，未深入侵彻，孔洞由玻璃游离残端组成，周边有挫压泛白区。起爆点前侧扇形剥落孔洞，孔洞边缘由裂纹走向决定。

图9 车窗玻璃破裂样态图

因抛击物侵入玻璃内部而形成的侵彻孔洞，其孔洞边缘不受裂纹走向的影响，边缘可有挫压粉末，断面边棱可有崩裂，呈斜茬状，其游离缘稍感钝滑。例如图10中，可见侵彻孔洞边缘形态。玻璃断端不随着裂纹的走向而断裂，边缘有挫压粉末，断面稍感圆滑。剥脱孔洞边缘，玻璃断面系原有裂纹截面，沿断茬走向可和未脱落的裂纹顺延，有的断面平直、发亮，干净无粉末，没有泛白现象。

图10 车窗玻璃侵彻孔洞边缘样态图

（五）内层玻璃受损形态

弹丸弹射不能穿透外层玻璃，飞砟现象穿透外层玻璃的也较少，抛石击打穿透外层玻璃并致内层损毁的案例则较常见。抛击物可在外层形成孔洞后侵彻内层玻璃，可分别形成磕碰痕、擦痕、破裂、孔洞，甚至穿透落入车窗内部。一般来说，在外层形成较大孔洞后，内层玻璃发生破裂、穿孔的，均要考虑抛石击打的形成方式。

1.磕碰痕、擦痕

抛石冲击侵彻双层中空玻璃，当外层玻璃碎裂后，石块可触及内层玻璃，并与内层玻璃发生碰撞，形成点、片状石屑附着的碰撞痕迹；由于列车的运行，石块和列车发生相对位移，在冲击点运行后方形成条、片状擦蹭痕迹；外层破裂的玻璃可因抛石的继发磕碰而脱落，形成剥落孔洞。例如图11 中列车运行右侧玻璃被石块深度侵彻，外层大片状剥脱，内层玻璃形成片状擦痕，有粉末状颗粒物质黏附。

图11 石块深度侵彻双层中空玻璃破碎样态图

2.裂纹

抛石冲击能量较大时，可致内层玻璃破裂，形成裂纹。内、外层玻璃的裂纹总体形态类似，内层玻璃毁损效果低于外层，内层玻璃破裂多体现了石块的整体冲击效果，受石块的重心影响较大，起爆点常位于冲击接触面的几何中心，爆点可不完全吻合。例如图12 中，左图示外层塌陷，右图示内层玻璃破裂，裂纹和外层吻合，多重叠状。

图12 列车前窗玻璃遭石块深度侵彻碎裂图

3.贯穿孔洞

抛石击打最严重情况可致内外层玻璃完全被穿透，形成贯穿孔洞，抛击物落入车内，飞溅的玻璃和石块可伤及司乘人员、旅客。此时玻璃原始打击形态完全毁损，玻璃大片剥脱，沿窗框四周有残存的玻璃游离。勘验时需注意对抛击物的提取和保护，并考虑生物检材的遗留。例如图13 中，列车车窗双层破损，呈43 cm×15 cm孔洞，车厢内有14 cm×8.5 cm黄褐色石块，内外层裂纹走向基本一致。

图13 抛击物击穿列车玻璃现场图

三、石击化学钢化车窗玻璃痕迹形态

化学钢化玻璃耐冲击强度约为物理钢化玻璃的3 倍，局部破碎后不能引发波及全块玻璃的链式裂解，破裂后不会变成颗粒状。抛石冲击化学钢化玻璃车窗痕迹形态表现为碰撞痕迹、星芒状、综合型破裂裂纹，尚未收集到形成大的孔洞、击穿内层或穿透入车内的案例。冲击时接触面的泛白色碰撞痕迹最易识别，表现为点状、片状、条带形不规则形态的碰撞痕、擦痕。例如图14 中，抛石击打后玻璃面上形成多个点片状磕碰痕迹，附着抛石脱落碎屑，玻璃无裂纹。在冲击点周围还可形成向四周辐射的脱落粉尘冲击波痕迹。例如图15中，玻璃上有条带状磕碰痕迹，附碎屑、辐射粉尘，有裂纹形成。以上痕迹附着物以抛石成分为主，应及时提取备检。

图14 车窗玻璃擦痕

图15 车窗玻璃条带状磕碰痕

破裂裂纹主要为局限性放射纹和延伸较长的弯曲不规则裂纹。机械冲击可导致玻璃呈放射裂纹、细微繁多的末梢纹，复杂、无序的各类裂纹（见图16）。冲击点周边或较远处可因玻璃局部机械变形，出现弧形、弯曲的较长裂纹（见图17）。

图16 抛石冲击点处裂纹形态

图17 抛石冲击后周边裂纹形态

四、石击列车的综合判断

（一）痕迹形态符合石块类冲击特征

石击列车的一般特征有：冲击点接触面较大；冲击面或侵彻形成的轮廓不规则；有冲击物粉末附着痕迹；起爆点明显偏移侵彻轮廓中心；侵彻轮廓呈现明显的边棱特征；孔洞较大，玻璃剥脱明显，玻璃内层破裂或洞穿。

（二）抛石与飞砟的鉴别

较大的抛石易于判别，较小的抛石易与飞砟现象混淆。例如图18中玻璃裂纹呈蝴蝶斑样，冲击点无孔洞，呈条形挫痕，中间不连续，周围有微量粉尘附着，提示冲击面粗糙，有一定强度、硬度。放射纹弯曲、不密集，提示能量不大，符合较小石块低速作用特征，该玻璃为8岁儿童抛掷石块形成，不易与飞砟现象区分。

图18 低速小型抛石致玻璃碎裂样态图

1.毁损程度

抛石和飞砟均系低速抛射，速度多在30 m/s 以下。综合常见情况看，抛石的质量偏大，侵彻力强，损毁效果明显，易形成孔洞，平直、致密的放射纹及切向环，常波及内层玻璃。杨宇波［7］认为“飞砟对玻璃垂直侵彻力较小，一般没有击穿外层玻璃碰击内层玻璃的现象”。实践中，个别飞砟案例也可触及内层玻璃，但致内层玻璃碎裂、洞穿的少见。

2.形态质地

飞砟多系片状、扁平状道砟。抛石则分为道砟、砾石、砖块等类型，多为球体、立方体，呈较规则匀称形态。

3.车体痕迹

飞砟以磕碰、擦划痕迹为主，相对较轻。抛石以砸击为主，多形成较大的创面，可致油漆剥落、凹陷，多波及车体内层的骨架。例如图19 中，右侧车体上约5 cm×10 cm破损，油漆剥落、局部凹陷，遗留灰白色粉末擦蹭痕迹。

图19 砾石击打车体破损样态图

4.分布状况

若无会车，前窗玻璃破裂多系抛石形成。列车停靠时玻璃破裂多系抛石。较高的桥梁上、隧道内等人力不可及处可排除抛石现象。抛石每次抛射仅有一弹，多次抛石的，痕迹相隔较远，无飞砟群痕迹现象。

五、现场勘验工作

（一）列车的勘验

列车勘验需要勘明事发车次，事发车厢在编组中的位置，受损部位在车厢上的分布位置及列车运行方向。

1.破裂玻璃勘验

观察破裂玻璃整体形态，确定玻璃内外层受损情况。顺着裂纹汇聚中心，确定冲击点，对冲击点的附着物、孔洞、凹陷、擦蹭等痕迹进行勘验固定，勘验时须注意入射面、自由面全面勘验并对相关数据进行测量。观察冲击点周边异常痕迹及裂纹情况，包括撞痕、擦痕、破裂后形成的泛白区域等，搜寻玻璃夹缝等处有无碎裂石子遗留，双层玻璃破裂的要注意在车体内搜寻可疑抛入物。

2.车体勘验

破裂车窗周边车体是重点勘验区域，要详细勘验，寻找、发现有无其他破损、击打痕迹或异常附着物。要对运行两侧的车体进行巡查，搜寻有无异常状况，并详细记录、定位，必要时对车底走行部位进行勘验。

3.物证提取

勘验时微量物证的提取：可视情采用刮取、微量物证采样台黏附等方法提取冲击点及其周边异常附着的微量物质。

勘验时破裂玻璃的提取：车窗玻璃即时更换处置的，条件允许时，应会同随车列检（机械师）先使用胶带将破损点中心位置贴附加固，然后对破损中心部位原物提取。车窗玻璃需入库更换的，必要时派人入库原物提取。

勘验时抛击物的提取：抛击物落入车厢内的，抛击物碎裂有遗留的，应原物提取；提取时注意对抛击物上的生物物证、微量物证的保护。

（二）地面现场的勘验

分析判断出列车车窗玻璃破损案（事）件现场发生的区间、区段后，主要工作分两步：

1.巡视搜索，确定冲击物来源现场

（1）弹丸类来源现场。结合列车运行方向、破损点在车上分布的位置关系，以线路两侧防护网外、居民区、树林、道路为主要方向开展搜索。搜索的主要内容有：其一，人为设置的目标、靶标攻击物。如平面环形靶、箱型靶、翻滚靶、金属靶标、橡胶靶标、（墙上、树上等）绘制的靶标、有明显击打痕迹的易拉罐、矿泉水瓶、水桶、木板、轮胎等（见图20）。其二，基础设施或自然“靶”标攻击物。基础设施中可作为目标的物品，固定目标如公里标、限高架标、指示牌、警示标（见图21）。还有其他自然形成的“靶”标，如鸟窝、鱼塘等。其三，事发地居民生活区被攻击警情。例如民房玻璃破碎、墙壁打击痕迹、家禽被攻击等情况。其四，弹丸遗落情况。地面上散落的弹丸及包装物品，常见的有钢珠、卵石或碎片及包装塑料袋、纸盒、邮件单据等。

图21 基础设施、自然“靶”标受损样态图

（2）石块等异物冲击现场

以线路、路基两侧、防护网周边为主要方向开展搜索。搜索的主要内容有：线路上明显异于道砟的外来石块或者孤立散在可疑道砟；有明显翻动迹象、破裂、擦划痕迹的石块；线路上散落的可疑车窗玻璃碎片（见图22）。

图22 线路外来石块、碎裂石块、散落玻璃颗粒现场图

尤其要注意线路两边搜集、堆积的可疑石块；线路两边石块移动后的凹坑、新鲜翻动痕迹；铁路设施部件、隧道内壁击打痕迹；线路两侧新鲜的踩踏痕迹或坐卧、攀爬痕迹；交通工具痕迹（见图23）。

图23 线路边坡搜寻堆积的石块、隧道内壁击打及散落石砟现场图

2.详细勘验、固定提取相关可供个人识别的物证

发现现场后，除对上述痕迹、物证进行固定、提取外，还应重点搜寻、提取涉及以物找人、个体识别的相关物证。提取包装物上的文字信息，提取现场足迹、交通工具痕迹，提取现场发现的烟蒂、包装物、矿泉水瓶等附着的手印及生物检材，分析人为设置的目标、靶标攻击物可能与制作现场的关联性。