ВНИИЖТ совместно с партнёрами, среди которых Департамент технической политики, Центральная дирекция инфраструктуры, ВНИКТИ, ПГУПС, СамГУПС, в этом году завершает начавшиеся в 2021 году исследования по комплексному проекту «Колесо – рельс». Уже разработан комплекс мероприятий, способствующих снижению силового взаимодействия между колёсами и рельсами, что в итоге приведёт к увеличению срока службы пути, колёсных пар вагонов и бандажей локомотивных колёс.
Алексей Сухов, заместитель генерального директора АО «ВНИИЖТ» – директор НЦ «РСТМ» (научный центр «Рельсы, сварка, транспортное материаловедение»)На основании полученной информации, объём которой позволяет отнести её к Big Data, было выполнено компьютерное моделирование взаимодействия колеса и рельса в самых разных условиях эксплуатации. Анализ полученных материалов числовых испытаний проводился с помощью специально разработанной институтом для этих целей цифровой платформы «Нейроэксперт». На выходе мы смогли получить матрицу коэффициентов влияния тех или иных параметров на различные варианты износа.
Составлены гистограммы (способ представления табличных данных в графическом виде. – Ред.) значимости влияния факторов устройства и содержания пути и подвижного состава на интенсивность дефектообразования в кривых малых и средних радиусов. Из них следует, что основными причинами образования разных групп дефектов рельсов в одних и тех же кривых являются разные факторы.
Так, по первой группе дефектов, образующихся на поверхности катания рельса, для внешней и внутренней нити самым значимым фактором износа является средняя осевая нагрузка на участке. А вот на втором месте по влиянию у внешнего рельса находится тип профиля рельсов. На третьем – подуклонка рельсов, на четвёртом – тип профиля колеса. В то же время для внутренней нити на втором месте по степени значимости находится подуклонка рельсов, на третьем – тип профиля колеса, на четвёртом – ширина колеи, и только пятым идёт профиль рельса.
По второй и третьей группам дефектов, образующихся на головке рельса, факторы влияния не совпадают для внешней и внутренней нити, отличаются от установленных для первой группы. Основная причина образования данных повреждений для внешнего рельса – тип профиля колеса. Следом идут средняя осевая нагрузка на участке, радиус кривой, тип профиля рельса, подуклонка рельсов. Для внутреннего рельса факторы располагаются в следующем порядке: средняя осевая нагрузка на участке, подуклонка рельсов, тип профиля колеса, ширина колеи, тип профиля рельса. Показатели в прямых и пологих кривых отличаются от этих данных.
На основании полученной по итогам исследований максимально подробной информации по каждому участку пути разработаны мероприятия по нескольким направлениям, требующие экспериментальной проверки. Впрочем, уже сейчас могу сказать: мы убеждены в том, что они дадут существенный эффект, снизив износ в системе «колесо – рельс» до 30%.
Первое – это работа с профилем колеса. Среди предлагаемых мер можно выделить внедрение ремонтных криволинейных профилей для образования преимущественно одноточечного контакта с рельсом (сегодня применяются конические профили, имеющие две зоны контакта). Этим целям отвечает разработанное колесо с криволинейным профилем «Унисон», применение которого даёт уменьшение давлений гребневого контакта в кривых, что ведёт к снижению бокового износа рельсов до 25%.
Второе – оптимизация профиля рельса. Разработан целый набор рельсовых профилей для различных условий эксплуатации при контакте с разными типами колес. Причём это те изменения, которые мы можем получать за счёт рельсошлифования. Предложена целая матрица программ для профильного шлифования рельсов в различных условиях.
Третье направление – снижение непогашенных ускорений (непогашенное ускорение увеличивает центробежную силу при повороте в кривой и давление во взаимодействии колеса и рельса. – Ред.). В числе прочих мер предлагается дополнительное нормирование допускаемых значений непогашенных ускорений с учётом условий эксплуатации, введение дополнительного критерия оценки работы локомотивных бригад «Обеспечение расчётных скоростей в кривых».
Четвёртое – устройство пути, включая величину подуклонки. В частности, для обеспечения новых расчётных параметров подуклонки предлагается в сложных эксплуатационных условиях увеличивать жёсткость подрельсовых прокладок. Это потребует введения дополнительного вида работ в текущем содержании пути: сплошной замены подрельсовых прокладок на участках нестабильной подуклонки.
Весь комплекс мероприятий снизит давление в системе «колесо – рельс», продлит срок эксплуатации пути и колёсных пар, даст многомиллиардный экономический эффект для компании. В данный момент эти предложения проходят процедуру согласования у всех причастных.
Продолжение темы читайте на стр. 4–5
Ещё больше интересных новостей в нашем телеграм-канале.
Все наши публикации читайте на канале «Гудка» в «Яндекс Дзене».
