29 ноября 2021 15:42

Все в одном вагоне

В начале июля в ПГУПСе прошла международная научно-техническая конференция «Подвижной состав XXI века». На ней более сотни ученых, конструкторов и представителей фирм-перевозчиков, обсудили перспективы развития вагоностроения. О выводах и предложениях, сделанных участниками конференции, «Гудку» рассказал заведующий кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПСа, директор ФГУП «НВЦ «Вагоны» Юрий Бороненко.

– Какой подвижной состав нужен железнодорожникам в новом веке?
– По-прежнему мировой тенденцией строительства вагонов является их специализация по родам грузов. Это позволяет сократить время и трудоемкость погрузки-выгрузки, лучше обеспечивать сохранность перевозимой продукции.
Но специализация имеет и огромный минус: увеличивается порожний пробег (фактически он равен груженому), растут простои в случае сезонных колебаний отправки товаров.
К тому же в долгосрочной перспективе (а срок службы вагона 32 года) может измениться экономическая ситуация в стране и данный вид подвижного состава, ориентированный на перевозку лишь одного вида груза, окажется невостребованным.
Так, более 20 тыс. вагонов сейчас обеспечивают экспортные перевозки сырой древесины. Между тем есть постановление правительства о сокращении таких поставок. Уже скоро встанет вопрос: что делать с ними? Поэтому российским железным дорогам нужен универсальный подвижной состав с возможностью специализации и специализированный повышенной универсальности для расширенной номенклатуры грузов.

– А насколько это реально?
– В ряде докладов на нашей конференции ученые ПГУПСа рассказали о первых положительных шагах на пути создания подобного подвижного состава. Например, есть проекты универсального полувагона с возможностью специализации под перевозку порошкообразных грузов, универсального крытого, который можно приспособить под перевозку автомобилей, платформы с возможной специализацией под лес, трубы, контейнеры и т. д.
В НВЦ «Вагоны» мы разработали вагоны-трансформеры со съемной крышей и разгрузочными бункерами, в которых можно возить глинозем, алюминиевые заготовки – слябы и другую продукцию.
Поставив на платформы для круглого леса торцевые стенки, их можно приспособить для перевозки большегрузных контейнеров и пиломатериалов.
В перспективе – специализированный крытый вагон со сдвижным кузовом для перевозки пиломатериалов, бумаги, листов фанеры и других грузов, требующих защиты от дождя и снега.

– Но специализация вагонов заметно удорожает их производство, к тому же процедура испытаний новых вагонов для допуска их на общую сеть также требует затрат. Как решить эту проблему?
– Выход – в организации выпуска семейства вагонов на базе основной конструкции.
Пока унификация касается только тележек, автосцепки и тормозов, а нужно ввести еще и типоразмерный ряд рам грузовых вагонов.
Ученые ПГУПСа предлагают создать новое семейство вагонов на базе платформ длиной 13,4, 18,4 и 25 м. Это позволит заменить традиционные методы конструирования дополнением базового вагона специальными унифицированными элементами. То есть вагоны будут создаваться из блоков, стандартных узлов и других элементов, что даст возможность выпускать их на базе небольшого числа основных конструкций.
Тем самым повысится уровень специализации и кооперирования производства не только в пределах отрасли вагоностроения, но и на вагоноремонтных предприятиях ОАО «РЖД».
К тому же сократится цикл «исследование – производство» для ученых, конструкторов и технологов. Возрастет и производительность вагонов за счет снижения времени простоя в ожидании какого-либо специального груза.

– Подходит ли к подобным специализированным и одновременно универсальным грузовым вагонам нынешняя тележка?
– Последние 30 лет на путях с шириной колеи 1520 мм эксплуатируется одна тележка 18-100 (прежнее наименование ЦНИИ-ХЗ-О) технической документации «Уралвагонзавода». Это дает очевидные преимущества в эксплуатации и ремонте за счет унификации запасных частей.
Но специализированные вагоны отличаются многообразием: их вес брутто, тары, высота центра тяжести, моменты инерции измеряются в широких пределах. Поэтому для улучшения технико-экономических параметров и обеспечения требуемых ходовых качеств также нужен типоразмерный ряд тележек.
К сожалению, машиностроители к финансированию работ по созданию альтернативных тележек относятся с опаской. Например, разработанная в ПГУПСе тележка 18-9750, обеспечивающая уменьшение износов колес и рельсов в 2 раза за счет снижения поперечных сил и обладающая лучшими ходовыми качествами по сравнению с нынешними моделями, интереса у производителей пока не вызвала.
Есть интересные наработки по новой тележке во ВНИКТИ (Коломна).
Конструкторы понимают, что нужны различные тележки под разнообразные вагоны, ведь еще в 60-е годы прошлого века их на советских железных дорогах было несколько моделей.
Сейчас отсутствие современных вагонных тележек сдерживает развитие грузового подвижного состава.

Беседовал
Андрей СТРЕЛЬЦОВ


Перспективные проекты научно-внедренческого центра «Вагоны» (Санкт-Петербург):
    – крытый вагон с защитными сдвижными кожухами для перевозки бумаги;
    – модернизированный крытый вагон для перевозки легковых автомобилей в два яруса;
    – переоборудованный почтовый вагон для перевозки контейнеров с корреспонденцией;
    – универсальная платформа модели 13-401 со съемным оборудованием для перевозки лесоматериалов;
    – переоборудованная контейнерная платформа для перевозки рефрижераторных контейнеров с электроснабжением от внешнего источника питания.


Александр ИВАНОВ, заместитель начальника департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД»:
    – В соответствии с программой обновления парка грузовых вагонов ученые ВНИКТИ (Коломна) совместно со специалистами ОАО «РЖД» разработали новую трехэлементную тележку модели 26В503 для грузовых вагонов с осевой нагрузкой 25 тонн и скоростью движения 120 км/ч.
    Проведенные на экспериментальном кольце ВНИИЖТа эксплуатационные испытания подтвердили, что достигнутые коэффициенты запаса литых несущих элементов впервые в России обеспечат межремонтный пробег 1 млн км (вместо 160 тыс. км у ныне эксплуатирующихся тележек модели 18-100). Данный результат является прорывом в области вагоностроения.
    Новыми узлами в тележке ВНИКТИ являются литые боковые рамы и надрессорная балка, буксовые адаптеры с упругими элементами, упругие боковые скользуны с постоянным опиранием на них кузова, подпятниковый узел. При проектировании рациональные конструкции несущих элементов выбирались на основе расчетов их напряженно-деформированного состояния на объемных конечно-элементных моделях с использованием программных комплексов Раtran, Nastran фирмы MSC Software Corp.
    Опытные образцы надрессорной балки и боковой рамы, изготовленные в Чебоксарах ООО «Промтрактор-Промлит» с применением новой вакуумно-пленочной технологии формовки, выдержали прочностные испытания на усталость при статической и циклической нагрузках. Упругие элементы буксовых адаптеров реализуют условия радиальной установки колесных пар в кривых, что уменьшает угол набегания колеса на наружный рельс и снижает на 15 – 20% боковое воздействие тележки на путь.
    Проведенные совместно с ИМАШ РАН исследования с использованием новых видов расчетного анализа конструкций на основе методов механики разрушения показали, что проектный ресурс литых элементов тележки составляет не менее 40 лет при соблюдении требуемого качества изготовления.
    Новая тележка прошла приемочные испытания. Решением межведомственной комиссии результаты признаны положительными и приняты в полном объеме, конструкторская документация утверждена департаментом вагонного хозяйства ОАО «РЖД».
    В 2007 году компания планирует приобрести 300 полувагонов габарита Тпр производства «Алтайвагон» с осевой нагрузкой 25 тонн, оборудованных данными тележками.

Чего ждут РЖД

В докладе начальника департамента вагонного хозяйства ОАО «РЖД» Николая Бочкарева на конференции «Подвижной состав XXI века» были обозначены важнейшие направления развития вагоно-строения.

Главная задача, поставленная компанией перед учеными, конструкторами и машиностроителями, – создание вагонов нового поколения, применение которых позволит снизить себестоимость перевозок массовых грузов.

Как отмечается в этом документе, к разработке новой вагонной тележки сейчас привлечены ведущие предприятия: «Уралвагонзавод», ВНИИЖТ, ВНИКТИ, НВЦ «Вагоны», «Промтракторвагон». Уже созданы образцы с осевой нагрузкой 25 тонн, не уступающие серийной модели 18-100. Однако требуемые показатели надежности выпуска этих устройств пока не достигнуты, о чем свидетельствуют происшедшие не так давно изломы боковых рам тележек новых вагонов производства «Уралвагонзавода».

Опытная эксплуатация новых кассетных подшипников «Волжского подшипникового завода», а также колес повышенной твердости выявила ряд недостатков у этих перспективных разработок.

Так что работа над новыми вагонными тележками должна продолжаться.

Серьезные требования предъявляют железнодорожники к автосцепным устройствам, поскольку увеличение веса поездов – одна из приоритетных задач компании. Эксплуатация автосцепки СА-4 подтвердила правильность выбранных технических решений.

С января 2007 года на все новые вагоны устанавливают устройства не ниже класса надежности Т1, широко применяются эластомерные поглощающие аппараты, снижающие повреждения вагонов при соударениях на горках. Но их надежность, по мнению специалистов департамента, пока еще недостаточна.

Среди новинок вагоностроения в докладе упоминалась перспективная система автотормозов грузовых вагонов. Установка на подвижной состав оборудования раздельного потележечного торможения с равномерным распределением нажатия снизила количество повреждений колесных пар. Но вместе с тем его внедрение увеличивает массу тары вагонов и их стоимость.

По мнению специалистов ОАО «РЖД» конструкторам и вагоностроителям следует изучить зарубежный опыт и размещать автотормоза непосредственно на тележках, что позволит повысить ресурс колесных пар и снизить вес тормозного оборудования.

Уменьшить массу тары вагонов можно также, применяя при их постройке современные материалы. Например, использование в кузовах полувагонов стали с классом прочности 390 увеличивает грузоподъемность подвижного состава, поскольку корпус становится прочнее на 20%. Выполненные из подобной высокопрочной стали платформы для перевозки лесоматериалов имеют массу тары на 2 тонны меньше стандартных.

«Воронежское авиастроительное объединение» разработало в 2006 году полувагон из алюминиевых панелей с массой тары всего 18 тонн, грузоподъемностью 82 тонны и объемом кузова 100 кубометров (стандартный универсальный полувагон грузоподъемностью 75 тонн имеет массу тары 25 тонн и объем кузова 88 кубометров). Пока, правда, конструкторы продолжают работать над обеспечением должной прочности этого вагона-легковеса.

Важная задача для ученых и специалистов – создание новых средств диагностики и контроля для базовых депо и сетевых ПТО, чтобы железнодорожники смогли в кратчайшие сроки перейти на новую систему технического обслуживания и ремонта подвижного состава.

Александр АНДРЕЕВ

Экономная электричка

Применение созданных учеными ПГУПСа систем плавного пуска и рекуперативного торможения электропоездов позволяет экономить до 30% энергии на тяге поездов.

Университет совместно со специалистами петербургского завода «Электросила» разработал комплект энергосберегающего оборудования электропоезда ЭД9Э, предназначенного для эксплуатации на сетях 25 кВ переменного тока. В комплект входят тяговый трансформатор, тиристорные преобразователи и 4 тяговых двигателя. Электричка оснащена системой рекуперативного торможения, при котором вырабатывающийся двигателями в ходе остановки ток возвращается в тяговую электросеть.

«Автоматическое управление системами тяги и торможения осуществляет микропроцессор, который поддерживает оптимальную величину тока электродвигателей и обеспечивает плавность торможения. Автоматика также включает системы защиты при аварийных режимах работы электродвигателей», – пояснил специалист ПГУПСа Алексей Якушев.

Опытная секция энергосберегающего электропоезда ЭД9Э, состоящая из головного и моторного вагонов, была выпущена в 2006 году ОАО «Демиховский машиностроительный завод» и испытана на Экспериментальном кольце

ВНИИЖТа в Щербинке. Пробные поездки показали, что при рекуперативном торможении в контактную сеть электросекция возвращает от 23 до 30% энергии, затраченной на тягу. Разгон электрички до 120 км/ч длится 180 секунд, а на торможение с этой скоростью до полной остановки машинист затрачивает 70 секунд.

Как сообщил ученый, подобные комплекты для энергосберегающих энергопоездов с 2008 года будут серийно выпускаться на одном из предприятий Санкт-Петербурга.

Наталья ПЕТРОВА


Стандарт для конструкторов

Проектирование грузовых вагонов невозможно без разработки документов, нормирующих требования ОАО «РЖД» к подвижному составу. Создание такой нормативной базы поручено ФГУП «ВНИИЖТ».

Во ВНИИЖТе в 2006 – 2007 годах совместно с ГосВНИИВ разработали стандарт предприятия СТО ОАО «РЖД» «Вагоны грузовые колеи 1520 мм» для инфраструктуры железных дорог общего пользования.

В документе указаны требования к проектированию и расчету на прочность и ходовые качества подвижного состава.

«Проект – седьмая по счету редакция стандартов, начиная с 1934 года,– говорит старший научный сотрудник ВНИИЖТа Анатолий Кочнов. – Как правило, они пересматривались через 10 – 13 лет».

При пересмотрах учитывался накопленный опыт проектирования механической части вагонов, их ремонта и эксплуатации, а также результаты экспериментальных исследований прочности и динамических качеств подвижного состава, появление новых материалов и многое другое.

По сравнению с вариантом 2005 года в этот документ добавлена рекомендация о разделении грузовых вагонов на общесетевые и маршрутные и дана таблица с допускаемыми для них осевыми нагрузками и конструкционными скоростями.

Уточнены формулировки для оценки статического прогиба рам под грузом, даны рекомендации по расчету сопротивления усталости рам длиннобазных платформ не по сроку службы, а по пробегу.

Как отметил Анатолий Кочнов, эти уточнения связаны с опытом проектирования и эксплуатации длиннобазных платформ в 2005 – 2006 годах несколькими заводами-изготовителями. Практически у всех платформ даже при ограниченном пробеге возникли повреждения по стыковым швам их продольных балок.

Анализ повреждений и техдокументации на них показал, что действующие нормативы не отражают особенности таких конструкций.

В новом стандарте ужесточены требования к оценке сопротивления усталости осей и колес, поскольку теперь в расчетах принимают конструкционную, а не максимально допускаемую в эксплуатации скорость.

Проект СТО институт разослал всем заинтересованным организациям (НВЦ «Вагоны», «Уралвагонзавод», «НИИ вагоностроения» и другим). От них были получены 219 предложений и замечаний на представленные стандарты, большая часть которых была учтена разработчиками. В частности, установлена предельная высота центра тяжести порожних вагонов – 1,95 м.

Недавно по заданию ОАО «РЖД» новая редакция СТО была переработана в ГОСТ Р «Вагоны грузовые железнодорожные колеи 1520 мм. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам», соответствующий требованиям федерального закона «О техническом регулировании».

Если все заинтересованные организации оперативно представят во

ВНИИЖТ свои отзывы на этот документ, то он может вступить в действие уже с 2008 года.

После чего все конструкторские бюро и НИИ получат, наконец, современные нормативные документы, необходимые для создания перспективного подвижного состава.

Наталия КУРСКАЯ


Негабариту нашли тару

Разработки ученых ПГУПСа позволили перевозить негабаритные грузы без повреждений подвижного состава.

Перевозка негабаритной продукции требует особого подхода. Так, предназначенные для нефтепроводов стальные трубы длиной до 12 м и массой свыше 13 тонн с Ижорского трубного завода по нормативу разрешено перевозить в 4-осных полувагонах. Но чтобы не повредить продукцию и вагоны при перевозке, их требуется тщательно закреплять. Поскольку эти трубы диаметром 1420 мм покрыты снаружи полиэтиленом, то при роспуске вагонов на сортировочных станциях или резком торможении они могут скользить и бить в торцы вагонов.

Как сообщил на конференции «Подвижной состав XXI века» сотрудник ПГУПСа Анатолий Никодимов, специалисты вуза предложили проложить погруженные в вагоны трубы резиновыми амортизаторами, а также установить у бортов наклонные стойки с резиной и торцевые щиты. Разработанная документация новых правил крепления была согласована с перевозчиком – Октябрьской железной дорогой в сентябре 2006 года. После этого новая технология перевозки покрытых полиэтиленом труб большого диаметра в полувагонах успешно применяется на железных дорогах страны.

Для транспортировки негабаритного штрипса (свернутых в рулоны листов металла) по технологическим путям ОАО «Ижорские заводы» ученые университета переоборудовали платформу модели 13-470, установив на нее консоли и боковые упоры, увеличив тем самым ширину рамы для предотвращения поперечного смещения листового проката.

Эксплуатация переоборудованных платформ в 2007 году подтвердила, что новая конструкция способна выдерживать нагрузки, возникающие при перевозке негабаритного штрипса по железнодорожным путям.

Андрей ВЛАДИМИРОВ

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30