Медлить недопустимо - время действовать

По данным ведущих аналитических агентств, планету ожидает демографический рост населения к 2050году до 9,6 млрд. человек. Усилится процесс  урбанизации и 70 % мирового населения будет проживать в городах. На фоне таких событий транспортная инфраструктура потребует революционных изменений. Безусловно - этот процесс будет иметь поэтапное развитие. Но однозначно уже сегодня встают предпосылки глобального увеличения нагрузки на транспортные перевозки. Запущены процессы организации тяжеловесного и скоростного движения. Несмотря на появление нового инновационного подвижного состава, его доля в общем парке на настоящий момент невелика. И, учитывая заложенный срок службы подвижного состава, имеющий значительную инерционную составляющую, он составляет десятки лет. Вопросы его безопасной эксплуатации являются первыми в списке обеспечения функционирования всей транспортной инфраструктуры.

16–17 ноября в Российском университете транспорта МГУ ПС (МИИТ) проходила ежегодная научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов». В докладе заместителя руководителя Ространснадзора Сергея Васильева были озвучены тревожные цифры статистики аварийности на железнодорожном транспорте в 2017году. Это 17 крушений, 6 аварий и более 3 тысяч зафиксированных событий, связанных с нарушением безопасности движения, в которых был травмирован 51 человек и 5 погибло. Было отмечено, что, благодаря внедрению средств автоматизации, зафиксировано снижение традиционного процента причастности человеческого фактора в причинах аварий и крушений до 60% от общего числа. Но на этом фоне остро обозначился   процент отказов технических средств обеспечения движения и функционирования инфраструктуры. И если в локомотивной службе отмечается положительная динамика, связанная с обновлением тягового подвижного состава современными сертифицированными моделями, то в смежных звеньях общей цепи безопасности имеются слабые места. Это закупка рельсов с неустановленным сроком службы, отсутствие четкого порядка приостановления эксплуатации железнодорожных рельсов, угрожающих безопасности движения,  состояние весового хозяйства, система допуска на инфраструктуру, низкая эффективность работы приемщиков вагонов, устаревшие методики дефектовки ответственных деталей, несертифицированный подвижной состав, подвижной состав, укомплектованный несертифицированными деталями, отсутствие ремонтной документации на многие модели вагонов, устаревшее оборудование и технологии вагоноремонтных предприятий. После проведения ремонта вагоны, зачастую, не соответствуют чертежам завода-изготовителя и руководящим документам.
ВНИМАНИЕ:  Причиной инцидента, произошедшего «сегодня утром» на N-ской железной дороге, стал излом боковой рамы тележки вагона. Как сообщалось ранее, авария произошла в 01:46 по московскому времени. По данным спецкомиссии, 25 вагонов грузового поезда, большая часть которых была загружена углем, сошли с рельсов. В это время навстречу двигался другой грузовой поезд и избежать бокового удара не удалось. В результате у второго поезда с рельсов сошли четыре вагона и локомотив. В одном из столкнувшихся составов было 66 вагонов, во втором - 76. Один состав перевозил уголь, другой - древесину и автомобили. Часть вагонов перевернулась, уголь рассыпался. В завалах видны покореженные автомобили…
Эти строки информационного сообщения напоминают действия  сюжета драматической киноленты. Но к сожалению, они относятся к одному из реальных, из десятков однотипных событий, связанных со случаями отказов тележек и, в большем ряде случаев, именно грузовых вагонов, приводящих не только к материальным, но и имидживым поражениям вагоностроителей, эксплуатантов и собственников парка грузовых вагонов. Они наносят удар по инфраструктуре и ритмичности перевозочного процесса, парализуя участки движения, а в отдельных случаях приводят к самым тяжелым последствиям, унося человеческие жизни.  
Безусловно, каждый такой случай включает механизмы расследования причин и принятия пакетов мер по недопущению их повторений. Подавляющее большинство случаев связывают с браками в  процессах литья элементов грузовых тележек, обнаруживая наличие раковин и других дефектов в изломах. Но проблема не только в плохом качестве литья таких ответственных деталей, как рама боковая или балка надрессорная, но и в самой конструкции тележки. Как правило, ответные меры сводятся к отбраковке партий литья и усиленных мер по выявлению дефектов тележек вагонов, бросая огромные ресурсы на проведение осмотров и диагностики технического состояния. К сожалению, недостаточно уделяется внимание самим причинам, резко повышающим вероятность появления отказов во время эксплуатации связанным с допусками размеров сопряжения деталей тележек. И тут статистика неумолима - принятые меры, описанные выше, действительно снижают количество браков и крушений. Но за счет чего? Ответ прост - за счет своевременного обнаружения зачатков изломов и трещин. И, соответственно, на фоне снижения случаев изломов в геометрической прогрессии растет количество внеплановых отцепок и ремонтов, принося финансовые издержки. При этом, если на долю новых вагонов со сроком службы приходится сейчас порядка 4% внеплановых ремонтов, то показатели остального парка составляют порядка 31% вагонов потребовавших отцепки, не выдержав показателей гарантийного межремонтного пробега.
9 ноября текущего года на заседании подкомитета НП «ОПЖТ» по ремонту грузовых вагонов был рассмотрено предложение генерального директора ООО «РОСТОК» Вадима Кодичева о возможности применении новой технологии ремонта грузовых вагонов, которая позволит снизить износ колес, увеличить межремонтный пробег вагонов, повысить ресурс тележки. В 2016 году на заседании Комитета НП «ОПЖТ» по грузовому подвижному составу был сделан доклад ООО «РОСТОК» «Анализ конструктивных недостатков тележек грузовых вагонов и технологических недостатков при их производстве и ремонте», в котором изложены математические расчеты, что можно увеличить ресурс тележки после ремонта за счет правильной (более точной) обработки деталей: чтобы был больший запас металла на износ, что-бы небыло перекосов осей колёсных пар.
На линиях страны и стран ближнего зарубежья массово эксплуатируется  Тележка 18-100 и ряд ее модификаций. Основной недостаток тележки 18-100 – большие поля допусков на размеры и геометрию поверхностей, определяющих функциональное назначение деталей. Из-за этого, а также из-за существующей сегодня в реальных производственных условиях технологии изготовления и ремонта деталей тележки, зазоры в соединениях тележки могут быть до 10 раз больше по сравнению с аналогичными, американскими тележками фирмы Barber. Этот Анализ  компании ООО «РОСТОК» еще в 2014 году был рассмотрен на заседании НТС кафедры «Вагоны» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный университет путей сообщения» (протокол №6 от 25 марта 2014 г.) Но, несмотря на вердикт авторитетной комиссии во главе с ректором университета Дмитрием Железновым о необходимости ужесточения и расширения норм полей допуска на размеры деталей тележки с проведением комплексных мер по построению пространственных размерных цепей используя современные высокоточные, технические средства ситуация продолжает затягиваться во времени.
За время выпуска тележки 18-100 было предпринято более 15 модернизаций её конструкции, а технология изготовления практически не изменялась. Заводы, выпускающие литые детали грузовых вагонов, построены в середине прошлого века и за истекшие десятилетия способы литья и его технология не претерпели существенных изменений. Устаревшая технология на этих заводах не могла не сказаться на качестве выпускаемой продукции. Ежегодно десятки тысяч надрессорных балок, боковых рам бракуются по трещинам и изломам. По этой же  причине имеют место случаи аварий и крушений.
Отдельным фактором, влияющим на срок службы тележки, а также на отцепки вагонов и возможных случаев аварий и крушений, является низкое качество и точность механической обработки литых деталей тележки. Повсеместно применяется устаревшее оборудование по обработке деталей и несовершенные методы их обмера и дефектовки.
Допуски на обрабатываемые размеры деталей тележки 18-100 и ее модификаций значительно больше, чем, например, на размеры американских деталях тележки грузового вагона. И это в первую очередь приводит к тому, что по основным эксплуатационным параметрам (межремонтному пробегу, сроку службы и т. д.) тележки компании Barber превосходят наши тележки в 2–8 раз.
Если изготовляется одна тележка с рациональными размерами в пределах существующих чертежных допусков, а другая тележка с наихудшими размерами (но обратите внимание-в пределах тех же чертежных допусков), то ресурс обеих тележек по износу будет отличаться в 8 раз. Почему - спросите Вы? Вариантов развития негативных событий по каждому разбегу допусков сопрягаемых деталей  тележек множество десятков и они в настоящий момент широко изучены. Достаточно одного взгляда на результат такого отношения к размерам и их допускам (Рис), чтобы понять, что ситуация требует кардинальных мер по ее изменению.

Изготовление рам боковых с размерами в пределах заданных допусков зачастую приводит к непаралельности осей колесных пар до 6мм на ширине колеи. Существующие нерациональные допуски поперечных зазоров в соединениях рамы и буксы негативно влияют на амплитуду колебания вагона. Чем больше зазоры, тем больше амплитуда колебаний и, как следствие, увеличиваются динамические силы, которые передаются на подшипники, повышая вероятность их разрушения. Забегание рам от смещения наклонных плоскостей приводит к увеличению крутящих моментов, которые действуют на боковую раму в буксовом проеме. Совместно с изгибными силами это приводит к усталостным трещинам и сокращению ресурса. Все это  приводит к негативным, а порой и критическим нагрузкам в элементах конструкции. В разы сокращается ресурс деталей тележки, происходит интенсивный износ профиля колесных пар с последующими внеплановыми обточками. Показательным является статистика износа гребня – это 28% выявляемых дефектов колесных пар.  Повышенная сила трения,  вызванная перекосом, создает дополнительное сопротивление движения поезда и приводит к перерасходу топлива и электроэнергии локомотивов на тягу поездов. Но самым критичным является повышенный риск возникновения внештатной ситуации связанной с безопасностью движения.  

Как отметил в своем докладе на научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» главный инженер Управления пути и сооружений Центральной дирекции инфраструктуры – филиала ОАО «РЖД» Андрей Лисицын - устойчивость колесной пары от схода с рельсов определяется соотношениями вертикальных и боковых нагрузок колеса на рельс, геометрическими параметрами рельса и гребня, коэффициентом трения в зоне контакта. Несвоевременное выявление износа гребня может привести и критическим последствиям выброса колесной пары.

В докладе первого заместителя генерального директора АО «ВНИИЖТ» Александра Косарева были отмечены факторы изменения условий эксплуатации грузовых составов. Произошел переход с деревянного подрельсового основания на железобетонное, изменилась структура стрелочного хозяйства – созданы, в том числе, стрелочные переводы для движения со скоростями до 160 км/ч., повысились осевые нагрузки грузовых вагонов, началась эксплуатация новых конструкций грузовых вагонов, в том числе с колесами из стали марки Т с S-образным профилем дисков. На конференции были озвучены реальные меры,  в виде предложения этапов проведения работ по установлению возможности изменения, действующих нормативов в сторону их ужесточения и необходимость проведения исследовательских работ современными высокоточными методами, включающих:
- мониторинг состояния колесных пар в эксплуатации и при поступлении колесных пар в ремонт со снятием профилограмм поверхности катания колес.
- Мониторинг состояния геометрических параметров путевой инфраструктуры, в том числе стрелочных переводов, со снятием профилограмм рельсовых элементов.
- Проведение расчетов и математического моделирования с учетом результатов мониторинга с оценкой соотношения их геометрических параметров.
- На основании полученных данных необходимо принять решения о корректировки устаревших нормативов.
Острой проблемой на фоне всего вышеизложенного является неудовлетворительная техническая оснащенность вагоноремонтных предприятий устаревшим оборудованием. Большинство используемых станков морально устарело. Устаревшие станки не имеют технической возможности производства настройки на размер относительно взаимосвязанных поверхностей, а геометрия поверхностей выполняется с отступлением от чертежа. В конечном итоге это приводит к перекосам  больше расчетных и, как следствие, к сокращению ресурса тележек. И внимание! Именно в угоду наличия несовершенной производственной базы  и разрешены размеры и допуски с погрешностями.
Настало время  принять необходимость переосмысления затянувшейся на десятилетия сложившейся негативной системы и  назревшие стратегические решения для ее кардинальной перемены. Для этого необходимо:
• Определить рациональные размеры всех ответственных деталей тележки грузового вагона в пределах существующих чертежных допусков и оптимизировать допуски на них, особенно на взаимосвязанные размеры;
• Оптимизировать величины допустимого износа трущихся поверхностей деталей тележки грузового вагона;
• Разработать технологические процессы на механическую обработку деталей тележки грузового вагона балку, раму, буксу и др. обеспечивающую рациональные размеры в пределах существующих чертежных допусков.
• Разработать стратегию комплексного  переоснащения вагоностроительных и ремонтных предприятий на замену устаревшего оборудования новой продукцией обеспечивающей  точное исполнение обновленных требований к техническим процессам, допускам и размерам.
Незамедлительные действия по приведению к современным реалиям нормативных баз по размерам и допускам ответственных деталей, принятие и реализация программ перевооружения вагоностроительных и  вагоноремонтных предприятий полностью окупиться результатами. Например в разы возрастет срок эксплуатации вагонной тележки до планового ремонта!
Если сейчас российская тележка проходит до деповского ремонта порядка 40тыс. км, то при обработке составляющих её деталей с повышенной точностью это расстояние может составить 500 тыс. км. как у ее американского аналога. Следует отметить, что при проявлении заинтересованности всех служб перевозочного процесса возможен весьма показательный эксперимент. Локомотивы ОАО «РЖД» Оборудованы высокоточными  цифровыми  регистраторами параметров движения (например, РПДА Г) которые фиксируют до 40 параметров работы локомотива,  включая  расход энергоресурсов на тягу поезда с учетом веса и профиля пути. Можно из опытной партии вагонов с тележками, обработанными по высокоточным допускам на современных станках  сформировать опытный состав - так называемую «кольцовку», имеющую прописанный оборачиваемый  маршрут. Как правило, веса таких «кольцовок», например составов с углем проходящих по Южно-Уральской и Свердловской ж.-д. имея 76 вагонов, отличаются по весу не более 3-5тон. Далее по независимым,  аналитическим данным расшифровок поездок  локомотивов, работающим попеременно с опытным и аналогичными составами - «кольцовками», произвести анализ энергоэффективности на тягу поезда. Уже сейчас можно с уверенностью сказать о результате такого эксперимента. Если ранее пережоги электроэнергии списывались на человеческий фактор слабой подготовки машинистов, кстати с последующим лишением их премиальной составляющей. То в настоящее время, когда независимый регистратор фиксирует разный расход при работе электронного помощника машиниста - системы автоведения работающей по единому алгоритму, пережог – это в ряде случаев именно следствие повышенного сопротивления движению поезда тележек его вагонов. А это в свою очередь затраты электроэнергии на преодоление силы трения и износ в целом: колесная пара-рельс-буксовый узел, детали сопряжения. Это прямые убытки. Настало время действовать, пересмотрев подходы к озвученным проблемам отрасли  путем ужесточения норм допусков по размерам деталей и ее техническим переоснащением. В этом случае за счёт уменьшения рекламаций по произведённым ремонтам значительно снизятся затраты вагоноремонтных предприятий. Понизятся энерго-затраты на тягу поездов. Повысится качество и надежность ремонта, сократятся сроки выполнения работ, снизятся издержки внеплановых ремонтов.
В новых условиях повысится производительность ремонтных работ, уменьшаться затраты на содержание оборудования, производственные затраты, сократится численность персонала, возрастает престиж профессий и  культура производства. А самое главное, не будут больше происходить изломы боковых рам и, соответственно, сходы вагонов, уменьшится опасность загрязнения окружающей среды при перевозке грузов типа нефтепродуктов и химикатов. Медлить недопустимо - время действовать!

Дмитрий ВОЛКОВСКИЙ,
инженер