Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Система "колесо-рельс": оптимальное взаимодействие

О Стратегической программе "Обеспечения устойчивого взаимодействия в системе "колесо-рельс" рассказывает первый вице-президент ОАО "РЖД", доктор технических наук Хасян Шарифжанович Зябиров.

Система "колесо-рельс":  оптимальное взаимодействие
Важнейшие приоритеты для ОАО "РЖД" - освоение перспективного поездопотока при гарантированной безопасности движения и повышение эффективности работы на основе оптимизации взаимодействия служб пути и подвижного состава. Планомерное решение этих важнейших задач и составляет суть Стратегической программы, реализуемой компанией. Перед нами - комплексная цель. Предстоит обеспечить ощутимое повышение массы и скорости движения поездов, увеличение погонных и осевых нагрузок подвижного состава, перейти на максимально выгодные с точки зрения энергетики режимы вождения составов, снизить материальные и энергетические потери, связанные с износом пар трения в системе "экипаж-путь".

Что же необходимо для выполнения намеченного? С ответом (а вернее, ответами) на этот непростой вопрос и сопряжены конкретные тезисы нашей Стратегической программы, требующие постоянного и глубокого осмысления. Позволю себе напомнить читателям газеты, среди которых, знаю, немало моих коллег по ОАО "РЖД", главные наши задачи.

Обеспечить безопасное движение поездов при условии увеличивающегося воздействия на путь и подвижной состав в результате роста скоростей, массы грузовых поездов, погонной и осевой нагрузок вагонов и локомотивов.

Добиться устойчивости порожних вагонов, исключив вкатывание колеса на головку рельса во всем диапазоне скоростей движения грузовых поездов.

Реализовать оптимальные конструктивные схемы и осевые нагрузки перспективных вагонов и локомотивов с учетом повышения погонных нагрузок вагонов до 9,5 т/м - нормы, установленной в настоящее время, и до 10,5- 11,0 т/м - в ближайшем будущем.

Устойчиво поддерживать требуемую силу тяги локомотивов при вождении поездов повышенной массы и длины без срывов на боксование, приводящих к повышенному износу и выходу из строя ТЭД, механическим повреждениям колес и рельсов, угону пути.

Обеспечить устойчивую реализацию силы торможения при вождении поездов повышенной массы и длины без срывов в юз, приводящих к термомеханическим повреждениям колес и рельсов, предотвратить односторонние повреждения колес вагонов при их торможении башмаками на сортировочных горках.

Соблюдать энергооптимальные режимы вождения грузовых составов с учетом ограничений на величины продольных сил в поезде при различных схемах формирования поездов.

Повысить ресурс верхнего строения пути, вагонных колес и бандажей локомотивов.

Создать технические средства оперативного контроля состояния ходовых частей подвижного состава и пути в процессе эксплуатации.

Разработать, создать и внедрить сетевую систему мониторинга состояния пути и ходовых частей подвижного состава, прогнозирования появления в эксплуатации опасных участков пути и ненадежных частей подвижного состава.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПУТИ И ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Это - основополагающий физический процесс при движении вагонов, локомотивов и поездов по железным дорогам. Именно он во многом определяет такие важнейшие показатели, как нагрузка на ось, статическая нагрузка вагонов, масса и скорость движения составов, а также основу основ - безопасность движения поездов. Условия взаимодействия в системе "колесо-рельс" оказывают существенное влияние на сроки службы и организацию содержания основных устройств пути и подвижного состава, на эксплуатационные затраты железных дорог.

Нормативы графика движения, его фактическое выполнение, расход топливно-энергетических ресурсов на тягу непосредственно связаны с условиями сцепления и трения в зоне контакта колес и рельсов. Такое всеобъемлющее влияние рассматриваемого процесса на работу нашего вида транспорта требует повышенного внимания к нему ото всех, кто участвует в организации работы железных дорог, в создании технических средств и условий их правильного содержания.

Особо важной и актуальной делает проблему реформирование железнодорожного транспорта. Качество его работы становится определяющим в достижении общего успеха деятельности компании ОАО "РЖД". Вот почему внести свою лепту в общее дело должны и специалисты нашей компании, и ученые, и практики с дорог. Их взаимодействие может быть обеспечено только на основе программных методов управления и решения сложных технических задач.

Опять же тезисно перечислю то, чего требует от ОАО "РЖД" реализация Стратегической программы обеспечения устойчивого взаимодействия в системе "колесо-рельс":

- координации работ, проводимых сегодня в рамках НИОКР, а затем по инновационным программам повышения веса поездов, скоростей пассажирских поездов, погонных и осевых нагрузок, предупреждения схода вагонов, повышения ресурса гребней колес и рельсов;

- привлечения научного потенциала в области динамики пути и подвижного состава, контактной механики, трения и износа (трибологии), усталостных разрушений конструкций. Как я уже сказал, понадобится участие не только сотрудников научных организаций ОАО "РЖД", но и ученых и специалистов из транспортных вузов, РАН и смежных отраслей экономики, машиностроения, металлургии, оборонного комплекса.

В этих целях нами создана в рамках НТС секция "Взаимодействие пути и подвижного состава".

* * *

И еще: выделяемые на выполнение Стратегической программы средства должны быть использованы максимально эффективно. Другими словами, в центре внимания должны оказаться работы, приносящие наибольшую экономическую отдачу ОАО "РЖД". Все это должно быть предусмотрено в бизнес-плане программы.

ПРОБЛЕМА УСТАЛОСТИ КОЛЕС И РЕЛЬСОВ

Сегодня около половины изъятых из эксплуатации колес грузовых вагонов обтачивается из-за дефектов на поверхности катания - выщербин и ползунов. Возросла по этой причине и доля обтачиваемых локомотивных бандажей.

Основные причины образования выщербин и ползунов - дефекты термомеханического происхождения. Односторонние повреждения вагонных колес возникают в основном на немеханизированных сортировочных горках, двухсторонние - вследствие юза при торможении.

Причиной изъятия из пути значительной части рельсов (от 20 до 40 процентов всех изъятых) служат дефекты контактно-усталостного характера. Для их недопущения необходимо осуществить целый комплекс мер: повысить чистоту рельсовой стали, строже соблюдать технологии изготовления рельсов, оптимизировать их неразрушающий контроль, управлять интенсивностью износа рельсов и колес.

Большое внимание уделяется разработке и реализации технологий восстановления поврежденных поверхностей наплавкой и напылением. Также необходимо ускорить разработку детонационных технологий, позволяющих на порядок теоретически снизить коэффициент трения.

ЛУБРИКАЦИЯ

Назову главные направления усилий по предотвращению износа и снижению контактно-усталостных повреждений колес и рельсов. Это - разработка технологий, технических средств и материалов для подачи "третьего тела" в зону контакта (лубрикация для зоны контакта гребня колеса с боковой поверхностью головки рельса и использование активаторов трения для увеличения сцепления локомотивов в режиме тяги); управление свойствами поверхностных слоев колес и рельсов; создание и поддержание в эксплуатации взаимоувязанных профилей, обеспечивающих хороший контакт поверхностей катания колеса и рельса, позволяющих увеличить контактную зону и снизить вероятность усталостных дефектов, износ в кривых; снижение скоростей относительного скольжения колеса и рельса и давлений в зоне контакта путем улучшения динамических качеств пути и подвижного состава, ужесточения норм их содержания.

Немного подробнее коснусь лубрикации боковой поверхности головки рельса и гребней колес. Этот прием широко применяется в мировой практике, все больше внимания уделяется ему и у нас.

За счет уменьшения сил сопротивления движению экипажа по рельсам лубрикация снижает расход топливно-энергических ресурсов на тягу, повышает ресурс колес и рельсов, снижает вероятность вкатывания колеса на головку рельса, улучшает экологические показатели, в частности делает работу железной дороги менее шумной. Применение технологии лубрикации системами ВНИИЖТ (консистентные смазочные материалы РП и Пума) и ВНИКТИ (быстросохнующее твердосмазочное покрытие РС-6 в/у) позволило снизить удельный износ гребней локомотивных колес в 3-8 раз (до 0,2- 0,5 мм на 10 км пробега в зависимости от типа локомотива и региона эксплуатации). Реализуемый сегодня ограниченный полигон смазываемых участков пути (около 15% протяженности главных путей) пока не позволяет добиться прогнозируемого снижения затрат на энергоресурсы.

РЕЛЬСОСМАЗЫВАТЕЛИ

Передвижные рельсосмазыватели могут работать достаточно оперативно за счет применения автоматической подачи смазочного материала независимо от скорости движения. Однако с ростом грузонапряженности выделение специальных ниток графика для рельсосмазывателей становится проблематичным. Начаты работы по созданию технических средств и смазочных материалов для лубрикации в составе движущихся поездов. Только при этом условии им не потребуется занимать в графиках движения отдельные нитки. Создание высокоэффективных антифрикционных, износостойких смазок, совершенствование систем и технологий их нанесения - актуальные задачи для ОАО "РЖД".

В ближайшее время необходимо провести модернизацию морально устаревших и замену выработавших свой ресурс средств лубрикации, создать современные конструкции стационарного путевого лубрикатора и гребнесмазывателя, разработать систему управления гребнесмазывателями через резервные каналы КЛУБ, технологии лубрикации стрелочных переводов. Предстоит проверить эффективность применения ряда новых материалов, в том числе слоистого твердосмазочного материала, предложенного Московским институтом стали и сплавов и Самарской Государственной Академией путей сообщения. Необходимо установить рациональные сферы применения лубрикаторов различных типов, утвердить схемы лубрикации для каждой железной дороги

Отдельная задача - поддержание высокого коэффициента трения между поверхностями катания бандажа локомотива и рельса. В США и Канаде пытаются создать материалы, позволяющие обеспечивать заданные характеристики трения. На наших железных дорогах в качестве активатора трения широко используется песок. При всей доступности и низкой стоимости он имеет ряд известных минусов (засоряет балласт, абразивно воздействует на колеса и рельсы и т.д.). Специалисты из РГУПС начали разработку отечественного активатора трения без кварцевого песка. Надеемся, что к решению этой задачи подключатся ученые из РАН.

ЛОКОМОТИВЫ

Устойчивость движения почти всех современных грузовых локомотивов на прямых и в пологих кривых при скоростях близких к 80-100 км/ч обеспечивается большими начальными значениями моментов сил сопротивления повороту тележек относительно кузова и большим их демпфированием. В наших первоочередных планах разработать техническое задание на проектирование и выпуск в серию локомотивов, пригодных для эксплуатации в горных условиях, проект модернизации существующих тепловозов и электровозов для горных условий.

В 2004-2005 гг. намечено модернизировать люлечное подвешивание электровозов ВЛ-10 и ВЛ-80, внедрить современную систему регулировки развески локомотивов по осям и колесам, внедрить меры по снижению числа обточек колесных пар на единицу пробега; обеспечить обязательный входной контроль твердости бандажей колесных пар в локомотивных депо, разработать бандажи из стали повышенной твердости.

ГРУЗОВЫЕ ВАГОНЫ

Условия эксплуатации грузовых вагонов за последние два десятилетия ужесточились (более жесткий путь, переход на повышенные до 23,5 тонн нагрузки на ось, старение парка, острый дефицит запасных частей тележек, снижение качества плановых видов ремонта). Ухудшилось техническое состояние тележек модели 18-100. Наиболее часто повреждаемым узлом вагонов стали колесные пары. Их обточки по подрезу гребней и дефектам проблемы не решают. Увеличение ресурса связано с повышением технологической дисциплины при изготовлении и ремонте, с качеством металла и увеличения твердости ободьев до 320- 360 НВ, а также с совершенствованием тормозной системы и механизацией малых сортировочных горок.

Наши выводы таковы. Необходимо завершить модернизацию тележки типа 18-100, сконструировать сварочный вариант грузовой тележки, разработать новые для повышения грузоподъемности, погонных и осевых нагрузок с учетом предотвращения автоколебаний во всем диапазоне скоростей, а также вписывания в кривые с минимальными боковым воздействием на путь. В этом году начинается массовое производство колес с твердостью ободьев 320-360 НВ. Необходимо выполнить ТЭО создания мощностей по выпуску литых вагонных колес, в частности, не подлежащих обточке.

Будем распространять опыт Горьковской железной дороги по резкому повышению качества ремонта и формирования колесных пар в ВКМ и введение сертификации ремонтного производства на ВКМ и в депо, вводить контроль качества закупаемых ОАО "РЖД" на промышленных предприятиях дисков и осей колесных пар. В повестке дня разработка новых технических требований для станочного парка, выдача заказа на внедрение вагонов с повышенной до 9,5-11 т/м погонной нагрузкой. Намечена модернизация установок для наплавки гребней и восстановления изнашиваемых узлов тележек грузовых вагонов модели 18-100.

ПАССАЖИРСКИЕ ВАГОНЫ

Специфика железных дорог России заключается в одновременном высоко интенсивном грузовом и пассажирском движении. Чтобы услуги ОАО "РЖД" стали для пассажиров привлекательнее, надо поднять маршрутные скорости до 90 км/ч. На участках со сложным планом линий и высокой грузонапряженностью, где возвышение наружного рельса необходимо устанавливать под скорости грузовых поездов, движение пассажирских со скоростью даже 120 км/ч сопряжено с ограничением норматива на непогашенное ускорение. Для таких условий в мировой практике применяются вагоны с принудительным наклоном кузова. Создать подобные конструкции - наша первоочередная задача. При этом должна быть учтена специфика отечественных дорог, внедрены технологии упрочнения поверхности катания и гребней колесных пар с целью снижения на этой основе дефектности последних на 50%.

УНИФИКАЦИЯ ШИРИНЫ КОЛЕИ

Не забываем мы о нормах содержания пути и ходовых частей подвижного состава. Касаясь проблемы унификации колеи, скажу о сужении ее номинальной ширины с 1534 мм до 1520 мм, проведенном в России, как и на других железных дорогах мира, с целью снижения боковых сил воздействия на путь при вилянии экипажей, движущихся с высокими скоростями.

На основании теоретических расчетов, экспериментальных и полигонных испытаний была обоснована экономическая эффективность унификации ширины в 1520 мм бесстыкового пути на железобетонных шпалах в прямых и кривых радиусом 350 м и более. Этот же норматив был распространен и на звеньевой путь на деревянных шпалах с костыльным скреплением.

Положительный опыт применения колесных пар с ремонтными профилями обточки до уменьшенной толщины гребня (с 33 мм до 27-30 мм) показывает целесообразность проведения ТЭО по уточнению сферы применения унифицированной ширины колеи на бесстыковом и звеньевом пути применительно к перспективной конструкции тележек грузовых вагонов и введению взаимоувязанных профилей колеса и рельса.

РАЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ВОЖДЕНИЯ

Рост грузонапряженности на основных магистралях и необходимость снижения эксплуатационных расходов остро ставят вопрос повышении массы грузовых поездов. Нет другого пути избежать чрезмерной плотности поездопотока, при которой снизится скорость его пропуска, а вероятность отказа технических средств возрастает.

Стремление поднять массу поезда до предельных (по силе тяги и по сцеплению) значений порождает ряд новых проблем по части взаимодействия колеса и рельса. Среди них - усиленный износ поверхности катания колес и рельсов, угон пути, засорение балластного слоя песком, возникновение дополнительного воздействия состава на путь, вызываемого изменением продольных сил в поезде. Физические закономерности влияния последних экспериментально определены исследователями из ВНИИЖТа. Оценено влияние изменения сил на автосцепке локомотива, на воздействие колесных пар экипажей на путь. Для создателей конструкций верхнего строения пути определены предельные нормативы воздействия на путь одной колесной пары и группы осей ("Временные методические указания по обеспечению безопасности движения грузовых поездов повышенного веса и длины" утверждены МПС СССР 9 июня 1990 г., ЦД-ЦТ-ЦП-4805).

Все это позволяет научно обоснованно подойти к разработке режимных карт вождения поездов при различных схемах их формирования, длине и массе состава. Такие карты помогают поднять уровень безопасности движения на участках торможения поезда с головы и одновременно выявить все "узкие места", сдерживающие реализацию интенсивных технологий перевозочного процесса. Отсюда цель - ввести "режимные карты вождения поездов" на железных дорогах России.

Существенное влияние на продольные силы в поезде оказывают конструкция и техническое состояние автотормозов. Необходимо разработать и внедрить системы дистанционного торможения для поездов повышенного веса и длины, а также совершенствовать тормозное оборудование.

МОНИТОРИНГ

Он призван отслеживать в эксплуатации нагруженность пути и ходовых частей подвижного состава и прогнозировать развитие неисправностей в привязке к местам с повышенной опасностью для движения. Чтобы создать специальную систему мониторинга, предстоит сделать немало. Перечислю основные работы.

Необходима достоверная база данных о профиле, конструкции пути, его техническом обслуживании; надо создать системы сбора информации о реальной нагруженности участков пути (с использованием баз данных локомотивных депо и АСУВ по условиям пропуска и формированию грузовых поездов, тяговой нагруженности локомотивов, состоянию ходовых частей). Предстоит разработать модели прогнозирования расстройств пути на конкретных участках; системы прогноза потребности в работах по ремонту пути с учетом ограниченности ресурсов; способы анализа надежности машин по ремонту пути и их использованию. Особую базу составят результаты мониторинга состояния колес и рельсов с применением систем обратной связи в масштабе реального времени. Следует ввести оперативный контроль за предоставлением и использованием ниток графика для передвижных рельсосмазывателей и окон для рельсошлифовальных поездов.

БЕЗОПАСНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ И ЕЩЕ РАЗ БЕЗОПАСНОСТЬ

Эта идея пронизывает всю Стратегическую программу.

Поэтому в заключение перечислю намеченные в этом направлении важнейшие шаги:

- широко внедрять контроль и диагностику на основе методов виброакустики собственных частот, акустической эмиссии, электромагнитной акустики, многоракурсной акустогалографии;

- создать новое поколение диагностических комплексов, позволяющих получать объемное изображение дефектов с прогнозируемым эксплуатационным ресурсом;

- разработать и реализовать меры по предотвращению сходов подвижного состава во всем диапазоне скоростей движения;

- внедрить стационарные и бортовые диагностические средства оценки состояния подвижного состава;

- определить степень устойчивости порожнего вагона в голове и в середине груженого поезда, предложить оптимальные схемы формирования смешанных поездов;

- разработать взаимоувязанные предельные профили изношенных колес и рельсов, не допускающие контактирования по вершине гребня;

- предусмотреть в МАСУ БД прогнозирование отказов технических средств.

© Евразия Вести VI 2004







VI 2004

Евразия Вести VI 2004

Содержание и ремонт грузового вагонного парка: проблемы, задачи, перспективы

Микропроцессоры для макроуправления

Государственное регулирование и управление на транспорте в условиях административной реформы

Система образования и реальные потребности рынка

Актуальные проблемы кадрового обеспечения транспортной стратегии стран СНГ и Балтии

По российским железным дорогам в поезде истории

Как продлить жизнь железнодорожных мостов? необходимое средство - периодическая окраска

Эффективная замена традиционным смазкам

Высокий профессионализм = высокая безопасность

Информационно-аналитическая система на службе безопасности движения

"Микроакустика" обеспечивает надежный контроль

Под маркой "General Electric"

"Робокон": нужная продукция не должна лежать на складе

К решению проблем железнодорожной отрасли путем сотрудничества

Не медлить с внедрением комплексных решений наболевших проблем

Ульяновский завод тяжелых и уникальных станков надежный партнер ОАО "РЖД"

Георешетки "ПРУДОН-494": заслуженное признание у строителей транспортных объектов

Логистика - основа транспортной интеграции

"ИНТЕРПОЛИТЕХ-2004"

Поставка, ремонт и модернизация оборудования для железных дорог

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести