Формулы и короткие многочлены РЖД. Везём больше — изнашиваем меньше: холодные подшипники и сочленённые поезда спасут железные дороги?

Редакция vgudok.com представляет статью нашего читателя и добровольного автора Игоря Пухова об инновациях в сфере производства железнодорожного подвижного состава. Приведённый ниже текст является исключительно авторским, поэтому публикуется нами в соответствующем разделе «КОЛОНКА».

С приходом на Российский рынок иностранные производители распространили и у нас модные на Западе тренды «-ации». Мы уже хапнули немного от приватизации, утёрлись сертификацией, скоро вдохнём декарбонизацию, но сейчас пока играем в инновацию. На Российских железных дорогах статус «инновационный» присваивают вагонам с нагрузкой на ось 25 тс. Все эти вагоны укомплектованы импортными кассетными подшипниками. Правила игры просты: нет импортных кассет — нет инноваций.

В Минтрансе России разработали методику «Оценки экономической эффективности эксплуатации грузовых инновационных вагонов», на основании требований которой и присваивают статус. Всё круче, даже чем получение статуса «крапового берета» у подразделений специального назначения.

В ОАО «РЖД» рассматривают повышение нагрузки на ось до 30 тс.

Вагоны, претенденты на статус, загружают на 7% больше, чем аналоги, и они при эксплуатации в составе поезда должны показать меньшее сопротивление движению, меньшее воздействие на путь и больший период между ремонтами. Испытывают как новые вагоны, так и с пробегом 250 тыс. км. При этом последние сравнивают с аналогами, пробежавшими только 100 тыс. км.

Итоги испытаний сводятся в одну универсальную формулу. Её в дальнейшем используют в тяговых расчётах. По итогам испытаний методика предлагает производителю сделать расчёт экономического эффекта. Но в ответственных случаях его делают независимые эксперты. Оценим такой расчёт по результатам испытаний вагонов с нагрузкой 27 тс на участке Качканар — Смычка (выдержки из реферата).

Подставив в формулу инновационного вагона дополнительный нолик (выделен красным), корифеи изобрели «вечный двигатель» с неисчерпаемым источником энергии. Переведя данное изобретение на бытовой уровень, можно утверждать, что если в легковой автомобиль посадить пятого человека, то при той же скорости перемещения мощность двигателя возрастёт и уменьшится расход топлива. СМИ проглотили данную «утку» и на основании выводов сформировали нужное общественное мнение. После такого конфуза кто даст гарантию, что другие расчёты «инновационных» вагонов были точнее?

Критерий «сопротивление движению» Минтрансом выбран крайне опрометчиво.

Есть более простой и на сто процентов объективный способ определения сопротивления: скатить предметы с наклонной плоскости и определить, кто укатился дальше. На уроках школьной физики все проводили его. Провели данный эксперимент и специалисты АО «ВНИКТИ». Результаты на представленном слайде. Как говорится, без комментариев.

Скептики заметят, что скорость вагона недотягивает до среднесетевой. Можно заглянуть в любой технический справочник и результат везде один. Кассетный подшипник с коническими роликами имеет большее сопротивление, чем подшипник с цилиндрическими роликами.

Производители с достоинством закладывают в конический подшипник дополнительное сопротивление.

В кассетных подшипниках, имеющих длинный ролик с очень небольшой конусностью, для компенсации погрешности изготовления дополнительное сопротивление закладывают несколько больше. При эксплуатации подшипники, изготовленные ближе к идеалу, греются меньше.

Мало кто помнит, но сертификат на кассетный подшипник с коническими роликами первым в России получил флагман отечественной подшипниковой промышленности Волжский подшипниковый завод. Основной профиль — типовые конические подшипники. Иностранцы с кассетами подтянулись намного позднее. Потратив 6 лет, завод так и не смог освоить их серийное производство.

Подшипники в эксплуатации нагревались больше утверждённого для типовых буксовых подшипников с цилиндрическими роликами порога температуры. Импортным кассетам сделали исключение и увеличили порог с 60 ºС до 80 ºС. Конический подшипник во многих агрегатах незаменим, но только не в автономных буксовых узлах. Для них разработан более прогрессивный холодный подшипник. Который обеспечивает меньшее сопротивление движению и позволяет теми же локомотивами везти на 5% больше.

По сопротивлению движению инновационные вагоны проиграли всухую.

По контактным напряжениям в системе колесо-рельс — тоже. Однако не всё так плохо: новые тележки вагонов на 25 тс имеют лучшие характеристики по воздействию на путь. Но кто мешает довести тележку 23,5 тс до ума и сделать определённые вагоны тоже инновационными? Ведь не для всего подвижного состава нужна повышенная нагрузка на ось! Ещё одно достоинство вагонов с нагрузкой на ось 25 тс — он везёт на 7–7,5% больше при той же длине вагона.

И кто мешает изменить габарит определённых вагонов с тележками 23,5 тс, ведь всё равно почти вся «углярка» назад идёт порожняком, и довести погонную нагрузку у них до 8,2 т/м (ограничение СТО РЖД 1.07.002–2010 «Инфраструктура железнодорожного транспорта на участках обращения грузовых поездов повышенного веса и длины»)? Повышенная погонная нагрузка перекрывает все другие недостатки инновационных вагонов на предельно загруженном Восточном полигоне.

Там от инновационных вагонов в выигрыше были все: государство получало валюту, три иностранные компании — сверхдоходы, производители вагонов имели портфель заказов и дотации; операторы — тарифные преференции; железнодорожники через тарифы закрывали повышенные издержки; грузоотправители получали маржу с продаж. А вот на региональных малодеятельных дорогах инновационный вагон не имел явного преимущества.

«Хвост виляет собакой». Угольщики хотят возить больше. Железнодорожники хотят, но боятся повышать нагрузку на ось. В затылок дышит «декарбонизация». Минтранс требует  экономическую эффективность без приписок. «Партнёры» сбежали за кордон. И как тут всем угодить?

А если всех сочленить?

Сочленённые вагоны (подробнее об этих МНОГОЧЛЕНАХ читайте в нашей статье ПО ССЫЛКЕ) позволяют ещё больше увеличить погонную нагрузку. Погонная нагрузка многоосных вагонов (более четырёх осей) по СТО РЖД 1.07.002-2010 ограничена 10,5 т/м (102,97 кН/м).

На тележках 25 тс сочленённые вагоны получаются длиннее типовых, но вся инфраструктура погрузочно-разгрузочных работ заточена на определённую длину вагона. Данная проблема сильно затормозила производство сочленённых. Можно ли обойти это ограничение инфраструктуры?

Теоретически рабочий объём пары сочленённых вагонов, заточенных под перевозку угля с возможностью погрузки пары 20-футовых контейнеров с длиной, как у одного типового (условного) вагона, составит около 105 м³. Нагрузка на колёсную пару 20 тс. Вес поезда, загруженного углём типовой длины, 8500 т. Вот тут-то и могут пригодиться холодные подшипники с низким трением. Многие станции ещё рассчитаны на длину 57 условных  вагонов. А 57 новых «105» кубовых с углём как раз 7100 т.

При этом железнодорожники получат бонус, такие вагоны существенно снизят нагрузку на инфраструктуру. И, возможно, даже будут самовосстанавливать верхнее строение пути.

Везём больше — изнашиваем меньше.

А если движенцы не будут придерживаться стереотипов, то практически все составы в восточном направлении можно будет формировать с типовой весовой нагрузкой 7100 т. Но это уже другая история.

Больше лёгкого чтива для тяжёлых будней ищите в нашем разделе LIGHT  и в Telegram-канале @Vgudok

Игорь Пухов

*МНЕНИЕ АВТОРА МОЖЕТ НЕ СОВПАДАТЬ С ПОЗИЦИЕЙ РЕДАКЦИИ