Износ в системе «колесо-рельс»: вечная тема и миллиарды убытков РЖД. Колонка экс-замначальника Октябрьской ЖД об одной из главных проблем отрасли
На последнем заседании Научно-технического совета ОАО «РЖД» (далее — НТС) рассматривались результаты научно-практической работы «Оптимизация взаимодействия в системе «колесо-рельс». На нём также заявили о создаваемой в ОАО «РЖД» предиктивной модели взаимодействия подвижного состава и пути, ввод в опытную эксплуатацию которой запланирован на осень этого года.
Впервые в заседании НТС такого рода приняли участие члены правления компании, представители министерств транспорта, промышленности и торговли, крупнейших машиностроительных и металлургических предприятий, учёного сообщества. Всё это говорило о важности для отрасли вынесенного на рассмотрение вопроса. Назвал его ключевым и председатель НТС, генеральный директор — председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозёров.
Предполагалось серьёзное обсуждение вопросов по решению проблемы в системе «колесо-рельс».
Однако, судя по содержанию статьи в газете «Гудок», посвящённной мероприятию, не было ни доклада, ни его обсуждения. Прозвучали лишь три сообщения, в одном из которых было сказано, что результатом всей работы будет создание предиктивной модели взаимодействия пути и подвижного состава. В двух других сообщалось о создании в 2024 году нового рельсошлифовального поезда РШП 2.0 и технологиях упрочнения бандажей колёсных пар локомотивов, которые были важными по отдельности, но точно не решали комплексно проблему интенсивного износа в системе «колесо-рельс».
Это показалось мне странным, а потому уместно будет напомнить, что 18.02.2019 г. заместители главы РЖД Г. Верховых и С. Кобзев направили первому его заместителю А. Краснощёку письмо №2851 с обоснованием необходимости принятия мер по решению проблемы взаимодействия в системе «колесо-рельс». Последний дал поручение ВНИИЖТ, и он, лишь к ноябрю 2020 года, но подготовил программу действий.
Согласно Дорожной карте, выполнение основных мероприятий должно было завершиться 2022 годом.
Мне довелось с ними ознакомиться. Например, глава 2 Отчёта ВНИИЖТ о разработке Концепции исследований имела название «Современное состояние проблемы износа в ОАО «РЖД» с ретроспективным анализом за последние 20 лет». Она уже тогда содержала важную и достаточно тревожную информацию.
В частности, о том, что в отчётах занижается количество рельсов, изымаемых по износу, поскольку на сети широко используется повторное применение рельсов с боковым износом. Так, в период 2013–2018 гг. с переменой рабочего канта было заменено свыше 120 тысяч рельсов. Но значительная их часть не была учтена. В итоге динамика нарастания износа боковой поверхности головок рельсов была искажена в «нужную» сторону.
В то же время динамика роста количества отцепок вагонов по тонкому гребню показывала истинную ситуацию и с боковым износом головок рельсов. Так, если за 2004 год было отцеплено 82 984 вагона, то за 2016 год — уже 335 409 вагонов. То есть за 12 лет отцепки возросли более чем в 4 раза при росте грузооборота на 26,2%. Особо остро с износом рельсов и колёс обстояло дело на участках пути с большим количеством кривых малого радиуса (КМР).
Фото: РИА Новости
Наряду с этим отмечалось, что причинами появления интенсивного износа в системе «колесо-рельс» явились перевод буксовых узлов на подшипники качения, повлекший исключение смазывания колёс и рельсов вытекающей из букс смазкой, а также уменьшение зазоров между направляющими корпусов букс и буксовых вырезов тележек, уменьшивших разбеги колёсных пар в них.
Но наряду с этим одним из главных внешних факторов износа поверхностей в системе «колесо-рельс» в указанном Отчёте ВНИИЖТ являлся и угол набегания гребня колеса на головку рельса при вписывании колёсной пары в кривую. А также то, что он якобы увеличивается с уменьшением радиуса кривой.
К сожалению, признание этого износа на том и остановилось: ВНИИЖТ не решился связать его, подчёркиваю, не с перешивкой колеи вообще с 1524 мм на 1520 мм, а с её перешивкой на ширину 1520-4 мм в кривых малого радиуса. При этом в течение трёх десятилетий признаётся необходимость смазывания рельсов в КМР, в качестве единственного способа его снижения. Но влияние ширины колеи 1520-4 мм в КМР на интенсивный износ гребней колёсных пар грузовых вагонов ведь не вызывает сомнений.
Проблема эта точно не с небес упала — она очевидно рукотворная.
Так, данные ПКБ ЦВ о ходе укладки закалённых рельсов и перешивки колеи в кривых радиуса 350 м и более на ширину 1520-4 мм свидетельствовали о том, что:
- на начало 70-х годов перешитая на ширину 1520 мм колея составляла 18,4%, укладка закалённых рельсов — 18%, а прокат колёсных пар и износ гребней — 2,7 мм и 1,5 мм соответственно на измеритель;
- на начало 80-х годов перешитая на ширину 1520 мм колея составляла 74,2%, укладка закалённых рельсов — 39%, а прокат колёсных пар и износ гребней — 3,1 мм и 1,7 мм соответственно на измеритель;
- на начало 90-х годов перешитая на ширину 1520 мм колея составляла 89,4%, укладка закалённых рельсов — 68%, а прокат колёсных пар и износ гребней — 1,7 мм и 3,8 мм соответственно на измеритель.
Фото: РИА Новости
Цифры красноречиво свидетельствовали о том, что на начало 90-х годов прокаты колёсных пар и износ их гребней на измеритель поменялись местами. Иными словами, прокаты к уровню 80-х годов снизились в 1,8 раза, а износ гребней возрос в 2,2 раза. Грузовые вагоны (и не только они) «поехали на гребнях» своих колёсных пар.
- По состоянию на 2014 год износ гребней колёсных пар вагонов составил 4,5 мм, а прокат снизился до 0,9 мм.
То есть износ гребней в 2014 году к уровню начала 90-х годов увеличился в 1,2 раза, а прокат колёсных пар снизился в 1,9 раза. Перешитая на ширину 1520-4 мм колея составляла уже 90,5 %, а уложенные закалённые рельсы — 85,9%. Можно ли с позиции здравого смысла не признавать очевидное влияние ширины колеи 1520-4 мм в кривых радиуса 350 м и более на минимизацию проката и резкий рост износа гребней колёсных пар? Очевидно, нет. Но ведь не признают.
Поэтому непонятно, почему и на НТС такого уровня, посвящённого вопросу оптимизации взаимодействия в системе «колесо-рельс», ни слова не сказали о работе ВНИИЖТ по упомянутому поручению, о результатах измерений, полученных, например, хотя бы на одном из выбранных репрезентативных маршрутов?
Наконец, если вместо выполнения разработанной ВНИИЖТ программы от 2020 года решили создать предиктивную модель, не стоит ли пояснить, почему и в чём преимущество такого решения?
Никаких ответов на эти вопросы, если верить статье, не последовало.
Очевидным осталось лишь то, что проблема интенсивного износа пар трения в системе «колесо-рельс» приобрела сложнейший характер и по-прежнему не имеет вразумительного решения.
Принципиально важным считаю заявить несогласие с утверждением ВНИИЖТ о том, что увеличение угла набегания гребня на боковую поверхность головки рельса зависит главным образом от уменьшения радиуса кривой, а уже от него — степень проскальзывания колёс при их вращении по рельсам.
Подробный расчёт процесса вписывания колёсной пары в КМР у меня имеется, а кратко, по моему мнению, это выглядит следующим образом.
При ширине колеи 1520 мм в кривой радиуса, например, 400 м для полных колёсных пар с гребнями 33 мм угол их набегания будет максимальным потому, что использование конусности поверхностей катания колёс по функциональному предназначению предполагает свободное поперечное перемещение этой колёсной пары на 24 мм. Но переместиться она сможет только на 13 мм. В итоге колесо на пониженном рельсе окажется на круге катания с диаметром, который не обеспечит ему меньшую линейную скорость движения в сравнении с колесом на возвышенном рельсе.
Колесо по пониженному укороченному рельсу будет двигаться с линейной скоростью, близкой к скорости колеса на возвышенном рельсе, опередит его и развернёт колёсную пару в сторону этого рельса. Совершая равное число оборотов с колесом на возвышенном рельсе, оно будет, вращаясь и одновременно проскальзывая по нему, двигаться с линейной скоростью, практически равной скорости колеса на возвышенном рельсе.
Именно так появляется перекос колёсной пары и набегание гребня её колеса на головку наружного рельса. При этом угол его набегания будет тем больше, чем меньше поперечное перемещение колёсной пары. Проскальзывание колеса на внутреннем рельсе тоже будет в обратной зависимости от поперечного перемещения колёсной пары.
Фото: РИА Новости
В итоге — на наружном рельсе обеспечен интенсивный износ в системе «колесо-рельс». Из этого следует очевидный вывод, что угол набегания гребня на боковую поверхность головки рельса имеет прямую зависимость не от радиуса кривой, а от поперечного перемещения колёсной пары. Он будет близок или равен нулю только в том случае, когда продольная ось колёсной пары при вписывании в кривую будет перпендикулярна касательной линии, проведённой через точку контакта гребня колеса с головкой рельса.
А это и есть условия функционального использования гребней и конусности поверхностей катания колёсных пар подвижного состава для обеспечения рабочего износа в системе «колесо-рельс». Разве эти доводы лишены здравого смысла и неприемлемы для восприятия? Казалось бы, нет, не лишены.
Тем не менее, как уже отмечалось, ВНИИЖТ по-прежнему сожалеет о буксах на подшипниках скольжения, вытекающей из них смазке, которая беспорядочно смазывала колёса и рельсы, вызывая боксование колёсных пар локомотивов с известными последствиями для рельсов, повреждением коллекторов тяговых двигателей, а также превращая станционные пути в «масляные болота».
Невозможно понять претензии и к уменьшившимся зазорам между корпусами букс и буксовыми вырезами тележек, якобы снизивших разбеги колёсных пар. Во-первых, очевидно же, что после ремонта вагона продольные и поперечные зазоры между корпусами букс и направляющими буксовых вырезов, взаимодействующих в режиме сухого трения, очень быстро превосходят ремонтные. Чтобы это понять, нужно хотя бы раз на них посмотреть. Но это ведь не исключает прогрессирующего износа гребней колёс и головок рельсов.
Во-вторых, поперечный разбег в тележке и необходимое свободное поперечное перемещение колёсной пары в колее, для дифференцирования линейных скоростей её колёс — это суть разные вещи.
Однако десятилетиями проявляется позиция непонятной твёрдости людьми, от которых зависит здравая оценка ситуации с интенсивным износом пар трения в системе «колесо-рельс» и принятие адекватных мер по её устранению. Государство и частные собственники вагонов несут убытки, исчисляемые многими миллиардами рублей. Так, по оценке НП «ОПЖТ» в 2021 году только для эксплуатации было израсходовано 46,7 млрд руб. на закупки рельсовой продукции и 60,4 млрд руб. — цельнокатаных колёс грузовых вагонов.
Разве не странно выглядит, что при столь очевидной зависимости этих убытков на НТС отрасли даже не вспомнили об одном миллионе грузовых вагонов, обращающихся на её инфраструктуре?!
Как же тогда понимать появившуюся инновацию у состоявшегося особого НТС — его комплексность и комплексное рассмотрение повышения эффективности взаимодействия в системе «колесо-рельс», которое якобы сплотило всех его участников?
Не только ли словами окажется заявление о том, что в течение 20 лет работали много, но локально?
Но вот предиктивная модель жизненного цикла пути и колеса — это результат комплексного подхода к решению проблем в системе «колесо-рельс» как в текущий момент, так и на перспективу. Правда, глава ОАО «РЖД» эту инновацию ни разу не назвал. К чему бы это?
В завершение хотелось бы сказать, что все мои оценки ситуации, долгие годы имеющие место в системе «колесо-рельс», базируются не на предположениях, а на практическом её знании. Мне довелось работать в локомотивном депо Кандалакша, в том числе его начальником, затем первым заместителем начальника Мурманского отделения, начальником службы и заместителем начальника Октябрьской ЖД по локомотивному хозяйству. Знаю эту проблему не понаслышке, такое не забывается.
Поэтому, по моему глубочайшему убеждению, отсутствие деловой дискуссии на состоявшемся НТС отрасли по проблеме интенсивного износа в системе «колесо-рельс» оставляет её застывшей в неприкосновенности на десятилетия вперёд. Она по-прежнему может остаться благодатной почвой для дальнейшего моделирования ситуации и написания диссертаций. Одним словом, научный поиск продолжится, а отсутствие результата будет научно обосновано.
Буду искренне рад, если мне придётся признать ошибочными свои оценки ситуации и прогноз её развития.
В ПРОДОЛЖЕНИИ ТЕМЫ ЧИТАЙТЕ НАШ МАТЕРИАЛ «Что было раньше — колесо или рельс?»
Больше лёгкого чтива для тяжёлых будней ищите в нашем разделе LIGHT и в Telegram-канале @Vgudok
Александр Комаров, бывший замначальника Октябрьской ЖД,
ветеран труда, почётный железнодорожник
*МНЕНИЕ АВТОРА МОЖЕТ НЕ СОВПАДАТЬ С ПОЗИЦИЕЙ РЕДАКЦИИ