Колесо-рейка: як зменшити інтенсивність зношення?

Вічна проблема зниження інтенсивності зношення пари колесо-рейка не втрачає актуальності. Наразі в ПАТ «Укрзалізниця» відсутні єдині підходи до вирішення цього питання. Щоб обговорити його і намітити шляхи розвитку програми зі зниження інтенсивності зношення колесо-рейка, днями у конференц-залі ПАТ «Укрзалізниця» зібралися технічні спеціалісти, виробники та науковці.

З історії проблеми

Вперше питання інтенсивності зношення гребенів коліс і бокового зношення рейок почали вивчати у 80-ті роки минулого століття. Воно є одним з найбільш гострих на залізницях і донині. На деяких дільницях залізничної мережі фактична інтенсивність зношення перевищує середні по Укрзалізниці показники до шести разів.

Таким чином, одним з актуальних завдань ресурсозбереження на залізницях є зниження матеріальних та енергетичних витрат, пов’язаних зі зношенням пар тертя в системі колесо-рейка.

Для вирішення цієї проблеми у 1995 р. була запроваджена Програма зі зниження інтенсивності зношення пари колесо-рейка, підвищення надійності та довговічності рейок і колісних пар рухомого складу. Програма діяла до 2005 р., але й донині рівень обточки по гребеню сягає 100 %. Відтак щорічно розробляється План заходів щодо зменшення зношення пари колесо-рейка та щокварталу проводиться аналіз його виконання. Про те, які заходи зі зменшення зношення пари колесо-рейка були здійснені в 2017 р. і за перший квартал 2018 р., доповів заступник начальника Департаменту розвитку і технічної політики ПАТ «Укрзалізниця» Олег Ткаченко.

Які методи застосовуються?

Більшість виступаючих погодилася з тим, що від механічних рейкозмащувачів плунжерного типу імовірно доведеться відмовитися через те, що мастило не розноситься колесами на необхідну відстань, його багато витрачається, до того ж воно загусає взимку.

Рейкозмащувальні установки системи СПР-02-06 та SKF Lubrication Systems Germany GmbH без належного обслуговування, налаштування та діагностики працюють неефективно. Утім, прилад німецького виробництва навіть без належного догляду, працюючи на третину своєї потужності, подовжує термін служби рейки вдвічі, а криволінійного вістряка в 1,5 раза.

Начальник Колієобстежувальної станції № 1 ЦП ПАТ «Укрзалізниця» Юрій Макаров розповів про досвід використання лубрикаторів з програмним забезпеченням «Лінкольн». За його словами, термін експлуатації рейки при їхньому застосуванні збільшився вдвічі. Проблема полягає в тому, що немає спеціалістів, які могли б працювати з програмним забезпеченням. Якщо виникає збій і мастило виливається на колію, то силами дистанції відновити його подачу практично неможливо. На думку Ю. Макарова, встановлювати рейкозмащувальні установки слід на великих станціях, де багато маневрових локомотивів, наприклад на станції Лозова або на вузлі станції Дніпро. За допомогою GPS-навігації в установці «Лінкольн» можна контролювати подачу мастила, яке за допомогою шини подається у трьох місцях і, розподіляючись по всьому гребеню, розтягується по боковому шару рейки.

При експлуатації рейок виявлені такі недоліки, як сухе тертя і стружка. При цьому гребінь зрізає бокову межу головки рейки. Пропонується встановити співвідношення твердості бокової поверхні рейки до поверхні гребеня колеса 1,0/0,9. Воно матиме позитивний ефект.

Перейдімо до локомотивних установок. Директор ТОВ НВФ «Югтехнотранс» Володимир Мартовський розповів про систему змащування гребенів коліс локомотивів СПП 12-5. Він навів приклади успішного використання лубрикаторів на Білоруській залізниці, де вони встановлені на 400 локомотивах. На жаль, машиністи часто не вмикали чи забували заправляти лубрикатори, що не є винятком в Україні. Тому для співробітників провели інструктажі, і ситуація трохи поліпшилася. Людський фактор часто негативно впливає на роботу гребенезмащувачів. Директор Департаменту оперативного моніторингу ПАТ «Укрзалізниця» Едуард Ступак погодився з виробником у тому, що машиністи часто навмисно вимикають лубрикатори чи зливають мастило. Машиністи вимикають системи через те, що мастило потрапляє на поверхню кочення, що призводить до боксування колісних пар. Для того щоб зменшити вплив людського фактора, цю систему можна обладнати GPS-пристроями, а для підтвердження ефективності було запропоновано встановити режим підконтрольної експлуатації в різних депо на декількох локомотивах, обладнаних лубрикаторами.

Володимир Мартовський також зазначив, що лубрикатори СПП 12-5 потребують мінімального обслуговування: їх слід заправляти мастилом, не забувати вмикати і перед рейсом перевіряти, куди направлені форсунки. За його словами, економічний ефект становить не менше 5 %.

Моніторинг проблем і пропозиції їхнього вирішення

Едуард Ступак виступив із результатами роботи Комісії щодо зниження маси поїздів на Львівській залізниці і запропонував продовжити роботу із запровадження ефективних заходів саме на ній.

Щоб прорахувати економічний ефект того чи іншого засобу, він порадив запровадити кореляційний або факторний аналіз для розрахунку додаткових витрат по колісній парі. Він вважає, що слід обов’язково врахувати всі витрати на обслуговування обладнання, і якщо вони збільшаться, наприклад, на 25 %, то й обточка колісної пари має відбуватися не менш ніж на 25 % рідше, щоб компенсувати витрати. Якщо заходи виявляться неефективними, то їх не потрібно впроваджувати.

Е. Ступак також ознайомив присутніх із основними недоліками локомотивних плунжерних лубрикаторів. Це, зокрема, погана конструкція, несправність плунжерів і форсунок, пошкодження гнучких шлангів, блоків керування, розрегулювання положення форсунок або неможливість регулювання факелу кута розпилення. Також відсутній автоматичний датчик подачі мастила в кривих, що значно збільшує використання рідини.

Основний недолік усіх масляних лубрикаторів — змішування мастила з піском і його постійне перебування в зоні тертя, що збільшує зношуваність. Графітові ж лубрикатори зменшують тертя лише того колеса, на якому встановлені. Е. Ступак запропонував провести дослідження нових систем лубрикації, для яких прийнятий термін окупності не більше року. Оплату за установку нового обладнання  слід здійснювати лише за умови підтвердження економічного ефекту.

Наступний захід, що застосовується для зменшення зношення пари колесо-рейка, — це плазмове зміцнення. За словами Е. Ступака, при його застосуванні поверхня гребеня після зміцнення на початку експлуатації стає шорсткою, що у свою чергу призводить до збільшення зношення. У процесі експлуатації в кінці зміцненого двоміліметрового шару відбувається деформація та викришування металу через неоднорідну структуру. Він запропонував перевірити ефективність цього методу в одному з депо та вивчити вплив інших змінних факторів.

При здійсненні моніторингу якості піску, який використовується на локомотивах компанії, встановлено його невідповідність діючим нормам. Через збільшену частку пилу та глини пісочні труби забиваються, і локомотиви буксують. Крім цього, якщо використовувати пісок підвищеної якості, можливо збільшити коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою і, як наслідок, масу поїзда.

Компетентна думка

Науковці у своїх виступах звернули увагу залізничників на інші методи регулювання зношення. Так, кандидат технічних наук, доцент Олександр Аґарков запропонував розглянути варіант зміни профілю рейки в кривих дільницях колії. Також він зазначив, що з 2006 р. у Європі діє комплексний проект «Іннотрек», де співпрацюють усі служби, причетні до залізниці. Він запросив залізничників комплексно працювати над вирішенням проблем, об’єднавши зусилля. А завідувач кафедри «Вагони» УкрДУЗТу Ігор Мартинов зазначив, що слід забезпечити радіальне входження колісних пар у криві дільниці колії.

Учасники засідання прийняли за основу пропозиції до розробки Концепції ПАТ «Укрзалізниця» щодо зменшення інтенсивності зношення пари колесо-рейка, запропонованої Едуардом Ступаком. Доцільність усіх застосованих методів буде проаналізована і переглянута. Особливу увагу приділять депо Мукачево, де інтенсивність зношення суттєво вища. При підготовці плану дій на 2019 р. врахують результати цих досліджень та світовий досвід.

 

Директор Департаменту оперативного моніторингу ПАТ «Укрзалізниця» Едуард Ступак:

«Якщо в Укрзалізниці запровадити методику виміру середньої ширини колії на окремому плечі обслуговування локомотивів, то обточка колісних пар локомотивів має відбуватися із забезпеченням необхідного зазору, який у свою чергу зменшить зношення і покращить вписування у криву. Цей напрямок може дати Укрзалізниці значну економію коштів і врахувати в експлуатації встановлену похибку на міжбандажну відстань, тому я запропонував впровадити поняття «колісна» та «рейкова» колії, щоб використовувати їх у плануванні надалі.

У підрозділах ще багато потрібно зробити. Велика вартість коліс і рейок змушують задуматися над комплексним вирішенням проблеми. Правильні рішення та координація діяльності підрозділів можуть значно скоротити витрати.

Для покращення цієї роботи необхідно спочатку розібратися, які напрямки, що використовуються, ефективні, а які ні. Для більшої точності вимірів необхідно переглянути засоби вимірювальної техніки, що використовуються, і максимально запровадити лазерні й автоматичні, наприклад спеціальну площадку в депо, яка вимірює розміри при проїзді по ній рухомого складу. Така інформація може оброблятись автоматично і визначатися необхідність обточки. Щодо колесотокарних верстатів, то це окрема тема, адже через їхню зношеність може збільшуватися зношення пари. Фрези також мають утримуватись у справному стані.

Технології не стоять на місці. Необхідно вивчити пропозиції щодо систем і технологій, що використовуються в різних країнах світу, дослідити в наших підрозділах і обрати кращі, які швидко окупляться».

 

Директор з інженерно-технічного забезпечення ПАТ «Укрзалізниця» Григорій Бойко:

«Однією з головних проблем підвищення ефективності роботи галузі є зниження експлуатаційних витрат залізниць. Умови взаємодії колесо-рейка суттєво впливають на терміни служби і організацію утримання приладів колії і рухомого складу. Вони переважно визначають безпеку руху, а також найважливіші техніко-економічні показники — масу поїзда, швидкість руху і економічні витрати. Чудово розумію, що інтенсивність зношення гребенів коліс і рейок по боковій поверхні може бути значно зменшена за рахунок застосування спеціальних систем змащування гребеня бандажу. На жаль, бачимо, що комплексна програма системи лубрикації рейка-колесо неефективна. Практично не обслуговуються колійні локомотивні лубрикатори, відсутній змащувальний матеріал і немає єдиного підходу до його застосування. Вважаю, що правильне застосування змащувальних матеріалів — найбільш ефективний спосіб захисту від підвищеного зношення коліс і рейок. Системи змащування мають бути універсальними для різних типів рухомого складу і дільниць колії. Не повинно бути експлуатаційних обмежень щодо швидкості руху базового рухомого складу при нанесенні мастила в широкому діапазоні температур. Змащувальний матеріал має бути стійким до погодних умов і опадів. При розробці плану дій на друге півріччя 2018 р. і 2019 р. ми залучаємо представників науки, працівників філії «Науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут залізничного транспорту» для наукового обґрунтування вибору методів і підходів для зменшення витрат на зношення колеса-рейки, що в результаті допоможе нам зменшити експлуатаційні витрати, пов’язані з міжремонтними термінами експлуатації рухомого складу, й призведе до зменшення зношення бокової поверхні рейки та кількості обточок колісної пари».