Юрий Бороненко: «Эффект миллиметров толщины гребня»

Редакция vgudok.com вместе с заведующим кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство ФГБОУ ВО ПГУПС, д.т.н., профессором Юрием Бороненко в очередной раз убедилась, что увеличение отцепок грузовых вагонов в текущий ремонт стало головной болью для операторских компаний. Растут расходы на ремонт у операторов, а у ОАО «РЖД» задерживаются поезда из-за отцепок неисправных вагонов из сформированных составов… Слово эксперту. «И вот операторы нашли корень зла – минимально допустимая толщина гребня колеса в эксплуатации 25 мм. Если ее уменьшить хотя бы до 24 мм, а лучше до 22 мм, то можно не ремонтировать, а продолжать перевозки. Затраты на содержание парка, по их предположениям, сократятся на 1 млрд руб. Многие надзорные органы и даже некоторые подразделения ОАО «РЖД» поддерживают это предложение.   Проблема только в одном — в «Правилах эксплуатации железных дорог Российской Федерации» (ПТЭ), в которых установлена минимальная допустимая толщина гребня грузового вагона в эксплуатации 25 мм. Для бесперебойного допуска в сеть по инициативе операторских компаний в Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ) предлагается поправка, уменьшающая допустимую толщину гребня колёсных пар в эксплуатации до 24 мм, которая должна сократить отцепки в текущий ремонт на 10% (ранее обещали 15%). Так ли это? Повлияет ли изменение толщины гребня на частоту отцепок в текущий ремонт? Чтобы ответить на эти вопросы, надо рассмотреть систему технического обслуживания и ремонта вагонов.  Отцепки в текущий ремонт вагонов на тележках типа 18-100 по неисправности «тонкий гребень» — нормальный процесс эксплуатации, так как у этих тележек гребни колёс изнашиваются раньше, чем наступает время планового ремонта. Увеличение частоты отцепок в настоящее время со 100 тыс. в год до 300 тыс. в год связано с введением новых ремонтных профилей с исходной толщиной гребня 30 и 27 мм, которые и уменьшают пробег между обточками колёс в 1,5–3 раза. Трудности в работе железнодорожного транспорта связаны с отцепкой вагонов в ТР-2, так называется текущий ремонт груженых или порожних вагонов с отцепкой их от транзитных, прибывших поездов или сформированных составов.

Как получается, что у вагона, который подавался под погрузку с толщиной гребня более 26 мм, в течении полного рейса вагона (3 300 км) гребень оказался тоньше 25 мм, ведь средний темп износа гребня 1 мм на 10 тыс. км для тележек 18-100 (по данным исследований ПГУПС в 2008–2009 гг.)? Вагон должен завершить свой рейс и в плановом порядке пройти обточку колёс. Вывод очевидный: вагоны отправляются под погрузку с толщиной гребня менее 26 мм. Это связано с разной техникой и инструментом измерения толщин гребня 26 и 25 мм. Толщина гребня 26 мм с помощью абсолютного шаблона измеряется горизонтальным движком (погрешность 0,5 мм), гребень имеет разную толщину по кругу катания ±0,3 мм, ошибка оператора 0,5 мм. Итого средняя ошибка 0,77 мм. Таким образом, при подаче под погрузку средняя толщина гребня при декларируемой толщине гребня 26 мм оказывается 25,23 мм. То есть запас толщины гребня всего 0,23 мм. Этой толщины не хватает на средний полный рейс вагона (3 300 км). За ошибку в этих измерениях обычно никто не наказывается. Необходимо заменить все шаблоны или приобрести новые лазерные типа «Calibri-wheel», которые многократно дороже.

Измерение же толщины гребня 25 мм производится более точным способом — наложением браковочного выреза шаблона шириной 25 мм. Проверку браковочным вырезом можно быстро провести почти по всей окружности колеса и выявить толщину гребня менее 25 мм. За ошибку в этом измерении осмотрщик несёт строгую ответственность, а в случае аварии (крушения) — даже уголовную. Таким образом, возникает очевидный парадокс: за ошибочное измерение толщины 26 мм никто ответственности не несёт (погрешность измерения), а за ошибочное измерение 25 мм — ответственность вплоть до уголовной. Этим пользуются операторы, пытаясь любыми способами подать вагон под погрузку, показывая толщину гребня 26 мм и более. Что произойдёт при уменьшении допустимой толщины гребня до 24 мм? Первый вопрос — чем её измерить? Если горизонтальным движком, то ошибка опять 0,77 мм. Браковочного выреза на 24 мм шаблон не имеет. Значит, необходимо заменить все шаблоны или приобрести новые лазерные типа «Calibri-wheel», которые многократно дороже. В дальнейшем был проведён подробный анализ эффекта и рисков от уменьшения допустимой толщины гребня до 24 мм для владельцев вагонов, для перевозчика (ОАО «РЖД»), для вагоноремонтных предприятий, для грузоотправителей и вагоностроителей.   В качестве обоснований эффекта выдвигается: Предположение 1. Темп износа гребня сократится, так как уменьшение его толщины приведёт к увеличению зазора в рельсовой колее. Проведённые исследования ФГБОУ ВО ПГУПС и АО «НВЦ «Вагоны» в 2008-2009 гг. в рамках обоснования изменений ширины колеи показали, что коэффициент корреляции между зазором в рельсовой колее и износом гребня всего ±0,15, то есть влияние других перекосов и износов в тележках 18-100 гораздо существеннее. Поэтому ожидать уменьшения темпов износа без изменений в содержании тележек не следует. Предположение 2. Пробег колеса между обточками увеличится. Проведённые расчёты показали, что действительно пробег между обточками увеличится на 12,5% при обточке на гребень с толщиной 33 мм и 50% при обточке на гребень 27 мм. Но как частые обточки повлияют на ресурс колеса за жизненный цикл? Предположение 3. Ресурс колеса увеличится и сократится потребность в колёсах. При обточке на ремонтный профиль колеса с толщиной гребня 30 мм ресурс колеса при любой допустимой минимальной толщине гребя 25 и 24 мм не изменится. Уменьшится количество обточек — вместо 5 станет 4. Обточка на ремонтный профиль с толщиной гребня 27 мм при любой минимальной толщине гребня снижает ресурс колёс и не должен применяться. Таким образом, ожидать снижение потребности в новых колёсах не следует. Максимум, что можно получить — сокращение расходов на 1 обточку за жизненный цикл колеса. Анализ рисков: Уменьшение толщины гребня не повлияет на безопасность движения. Известна редкая, но очень опасная неисправность колесной пары — откол гребня. Для двух вариантов колёс (с плоскоконическим диском и с S-образным диском) были выполнены расчёты прочности в трёх режимах: движение по прямому участку пути с приложением вертикальной силы к поверхности катания; движение в кривой с приложением вертикальной силы к поверхности катания в зоне гребня и боковой силы (наружу) к гребню; движение по стрелочным переводам и пересечениям с приложением вертикальной силы к поверхности катания в зоне фаски и боковой силы (внутрь) к гребню. Расчёты выполнялись как сравнительные для толщины гребня 23 и 25 мм.

По результатам расчётов установлено, что уменьшение толщины гребня приводит к росту напряжений в нём на 5…7% при движении в стрелочных переводах, что соответствует снижению сопротивления усталости на 20...30%, то есть риск откола гребня колеса повысится. Проведённый анализ эффекта и рисков показал, что уменьшение допустимой толщины гребня до 24 мм не приведёт к изменению частоты отцепок в текущий ремонт после пробега 10 тыс. км. При обточке колёс по ремонтному профилю с гребнем толщиной 30 мм ресурс колеса не изменится, но сократятся расходы собственника вагона на одну обточку. При обточке колес по ремонтному профилю с гребнем толщиной 27 мм пробег между обточками увеличится на 50%, но общий ресурс колеса уменьшится в 1,5 раза. Для ОАО «РЖД» уменьшение допустимой толщины гребня до 24 мм приведёт к тому, что на этапе внедрения сократится необходимость в маневровой работе по отцепке вагонов. В дальнейшем, после пробега 10 тыс. км, частота отцепок останется прежней. Вместе с тем потребуется создание и закупка нового инструмента для измерения толщины гребня, а также повысится риск аварии из-за откола гребня колеса. Уменьшение допускаемой толщины гребня до 24 мм уменьшит число отцепок в текущий ремонт только на 2-3 месяца.

Для грузовладельцев изменения, ввиду малого изменения расходов, останется незамеченным. Для вагоноремонтных предприятий сократится объём работ за жизненный цикл колеса на одну обточку. Для производителей колёс ввиду неизменности ресурса колеса останется незамеченным. В заключении хотел бы высказать мнение, что беды операторских компаний, связанные с увеличением числа отцепок в текущий ремонт, вызваны внедрением ремонтных профилей, уменьшающих пробег между обточками, а также их собственными сотрудниками, отправляющими под погрузку вагоны с толщиной гребня менее 26 мм. Уменьшение допускаемой толщины гребня до 24 мм уменьшит число отцепок в текущий ремонт только на 2-3 месяца, а затем ситуация останется прежней. Кардинальное решение проблемы с отцепками в текущий ремонт вагонов на тележках 18-100 необходимо искать в ужесточении нормативов выпуска тележек из ремонта по качеству и состоянию фрикционных клиньев, размерам боковых рам и букс, зазорам в боковых скользунах». От редакции: Ситуацию можно проиллюстрировать более простым примером из нашей повседневной практики. Для автомобильных шин тоже есть свои нормы допустимого стирания. И шаг в 1 мм оказывает серьёзное влияние на комфорт и безопасность эксплуатации. С повышением износа резины колесо теряет сцепление с дорогой, снижается управляемость транспортным средством, увеличивается тормозной путь автомобиля. При нормальной погоде и хорошей дороге водитель может и не почувствовать негативных последствий так называемой «лысой» резины, а вот в более сложных условиях риски сразу усиливаются. Дефицит вагонов проще решить не за счёт ослабления техтребований, а за счёт уменьшения простоев, «расшивки» узких мест и сокращения сроков ТОР.

И никакого резона ждать стирания этого дополнительного миллиметра нет. Если купить поношенную б/у резину, то менять нужно будет через один год, если купить новую, то можно проездить три-четыре года до следующей замены. Верно и то, что необходимо проверить техническое состояние ходовой части, не нарушились ли развал и схождение. Это справедливо и в отношении колёсной пары грузового вагона. Помимо качества ремонта тележки с обеспечением соследности и параллельности колёсных пар, на частоту попадания колес в ремонт для обточки в эксплуатации влияет выбор нового или ремонтного (заранее изношенного) профиля при предыдущей обточке. Напомним, что в конце июля Минтранс России подготовил поправки в Правила технической эксплуатации (ПТЭ) железных дорог, которые предполагают снижение минимального порогового значения толщины гребня колеса грузовых вагонов с 25 мм до 24 мм. Операторы считают, что эта мера позволит преодолеть локальный дефицит вагонов на сети РЖД. Ожидаемый «эффект миллиметра» — снижение числа отцепок на 10 процентов, считают в СОЖТ. И ФГК, и ПГК едины во мнении, что 24 мм позволят вздохнуть свободнее. Однако, на наш взгляд, локальный дефицит вагонов проще решить не за счёт ослабления технических требований, а за счёт уменьшения простоев, «расшивки» узких мест, рассасывания портовых пробок и сокращения сроков ТОР. Ведь только сейчас норматив по сроку ТОР превышен более чем в 2 раза. Стоит ли овчинка выделки, ещё бабушка надвое сказала, пока есть такие резервы эффективности. Юрий Бороненко, Дмитрий Борисов