Русская тройка для русской колеи РЖД. Читатель vgudok.com — о новых рельсах, спасающих колёсные пары от износа

Опубликовано 04 декабря 2020

«Где тонко, там и рвётся!» — эту пословицу мы знаем с детства. В любом противостоянии, если его не прекратить, обязательно будет победитель. Всё это в полной мере можно отнести к железнодорожной матчасти. Споры специалистов по паре трения «колесо — рельс» ведутся с тех пор, как колесо по этому самому рельсу покатилось. Что должно быть прочнее? Что должно изнашиваться первым? Локомотивщики, на которых лежит забота о сохранении профиля колеса путём его обточки по мере износа, ратуют за колесо. Инфраструктурщики, на которых лежит сначала шлифовка рельсов, а затем их замена — за прочность рельсовых нитей. У каждой стороны своя правда, свои доводы, свои обоснования. В какой-то момент появилась, как тогда казалось, панацея: лубрикация (смазка). И вашим, и нашим. Но нет: лубрикант, нанесённый на боковую поверхность головки рельса, на какое-то время мирит рельс и гребень колеса. Но как только пройдёт пыльная буря или машинист тяжёлого грузового поезда даст песочку под колёса, лубрикант превращается в абразив. Снова плохо всем.

Конца этому спору не видно. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию мнение одной из сторон, высказанное нашим читателем Игорем Пуховым. Все оценки являются авторскими, как и заключение в кавычки упоминаемых в повествовании действующих лиц. Слово читателю.

«Поначалу весенне-осенний осмотр дороги с капитанского мостика автомотрисы не вызывает тревоги. Под лёгкий шелест и перестук колёс, любуясь пролетающими пейзажами, беспечный путник в начале тернистого пути даже не мог вообразить, что в бездне подвагонного пространства существует другой мир. Мир паутины бесконечных рельсов и пролетающих колёсных пар. Мир со своими болячками, вирусами, элитой и аутсайдерами. Сама мысль о какой-либо разумной жизни железных дорог казалась ему недопустимой и невероятной.

И тут слух резанул неприятный скрежет, идущий откуда-то снизу.

Путнику на минутку показалось, что на него «сквозь бездну пространства, смотрели глазами, полными зависти, существа с высокоразвитым, холодным, бесчувственным интеллектом, и медленно, но  верно вырабатывали свои враждебные планы». Холодок пробежал по спине. Витание в облаках прервала остановка. Осмотр кривой. Всё чинно, рельсы, как и положено, блестят. Но, спустившись на путь, замечаем чрезмерное изменение профиля.

А между тем, пролетающий с грохотом и вонью жжёного железа, встречный состав пробуждает у стоящего на краю призмы инженера-путейца другую мысль. Мысль о беспощадной войне полчищ колёсных пар с его родными рельсами. Воздух звенит от напряжения.

Кто виноват?

Боковой износ. Нужны более прочные рельсы — выдал заключение Алексей Борц, заместитель директора научного центра «Рельсы, сварка, транспортное материаловедение» (ВНИИЖТ). Мы уже проводим совместно с представителями Центральной дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД», Проектно-конструкторским бюро по инфраструктуре (филиал ОАО «РЖД») и компанией «Евраз» тестовые испытания новой марки рельсов ДТ400ИК. Первые измерения показали превосходство новой технологии над серийной моделью.

– Так в чём основные преимущества и отличия новой модели рельсов?

– Рельс ДТ400ИК обладает повышенной износостойкостью: его предел выносливости на 8% выше, чем у предшественника — рельса ДТ370ИК, показатель циклической трещиностойкости на 30% выше, а скорость роста усталостных трещин на 10% ниже.

– А каков был ресурс у предшественника на горно-перевальных участках Восточно-Сибирской дирекции инфраструктуры?

– Срок службы 169–216 млн. т груза, — констатировал Анатолий Абдурашитов, начальник отдела рельсов Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре (филиал ОАО «РЖД»). — Мы надеемся, что новый рельс всё же осилит планку с нормативом в 233 млн. т.

Не дураки для дороги

Рельсы выходят в лидеры! Ведь кто прочнее, тот и победитель. Но у каждой из сторон есть свои защитники.


Валентин Гапанович

Так на конференции рамках проекта «Академия успеха» Валентин Гапанович, президент НП «Объединение производителей железнодорожной техники», рассказал о перспективах развития комплекса отраслевого машиностроения. В частности, темой для обсуждения стал блок проблем, связанных с комплексом «колесо — рельс».

– Требуется как можно скорее сравнять показатели плотности колёс вагонов и головок рельсов для повышения ресурса их использования и увеличения межсервисного интервала обслуживания. Продолжая тему, спикер привёл в пример зарубежный опыт. Так, в США в результате замены колёсных пар из мягкого металла неглубокого прокаливания и тяжёлых рельсов повышенной прочности удалось снизить нагрузку на рельсовое полотно и увеличить срок его службы.

– А до какой прочности можно закалить металл рельсов и ободьев колёс?

– По шкале Бринелля не более 450 единиц.

Значит, упрочнили до предела! Система «колесо — рельс» в России заехала в тупик. Может пора переходить на «Маглев»? Очевидно, что декларация о ресурсе рельсов в 2500 млн. т так и останется несбыточной мечтой.

В начале XIX столетия никто даже не мог вообразить, что за двухсотлетнюю историю развития железных дорог человечество так и не придёт к однозначному решению системы «колесо — рельс». Способы и методы борьбы с износом и человеческим фактором раскололи железнодорожный мир на три клана. Больше всех не повезло Русской колее. Оставаясь наиболее консервативной, она испытывает наибольшее давление со стороны «специалистов». Они уже вывели дорогу в лидеры по уничтожению колёсных пар на душу вагона. Ситуация архисложная.

Как и многие «специалисты», Валентин Александрович «подглядел» у североамериканских железных дорог только то, что рельсы у них делают твёрже и их ресурс больше. А то, что рельсы имеют особенный трапецеидальный профиль с большой опорной поверхностью для гребня, во внимание почему-то не принял.

Наиболее заинтересованные «специалисты» другой стороны, такие как Анна Орлова, доктор техн. наук, профессор, Петербургского государственного университета путей сообщения, работники ВНИИЖТ и Объединённой металлургической компании (АО «ОМК»), «подглядывают» за европейцами. Разрабатывая улучшенные криволинейные профили для колёс вагонов, не замечают, что данный способ повышения конформности работает только на новых поверхностях. И то, что Европа тратит миллионы евро для восстановления профилей рельсов в первоначальное состояние, их не волнует.

Что делать?

На границе «безупречных»утверждений «специалистов» обеих сторон есть одно незамеченное ими изобретение. Лёгким движением мысли беспечный путник превратил рельс тип Р65 в три идилличных рельса. Магическое число три. Русская тройка! И тут впору вспомнить классика: «... Эх, тройка! птица тройка, кто тебя выдумал? знать, у бойкого народа ты могла только родиться, в той земле, что не любит шутить, а ровнем-гладнем разметнулась на полсвета, да и ступай считать версты, пока не зарябит тебе в очи… Вихри ли сидят в ваших гривах?».

Как показывает многовековой опыт, когда третье тело вступает во взаимодействие с парой уже близких тел, в паре кардинально изменяются отношения. Всё как у людей. Внедрённый вначале девяностых силами «специалистов» тяги в классическую пару «колесо — рельс» инородный одноточечный криволинейный профиль ДМетИ сделал элитными колёса локомотивов, при этом чуть не угробил мир Русской колеи, увеличив износ вагонных колёс в несколько раз. И опять мы видим третье тело, лубрикацию (разделение поверхностей смазкой), которое спасло колею. Но сейчас и она не в силах противостоять натиску упрочнённых поверхностей. Ещё один пример магии тройки. Когда гений Никола Тесла разделил невидимое (электрический ток) на три, сделав трёхфазное напряжение, мир техники стал другим.

Типовой универсальный рельс оставим на случай военных действий и для малодеятельных дорог. А в мирное время в путь будем укладывать эти удивительные рельсы, на рабочей поверхности которых при прокатке сделаны выступы. Но главная изюминка идеи не только в этих незатейливых «вихрях», а ещё и в том, что данные рельсы, как и коней в упряжку «тройка», в путь как попало укладывать нельзя. На первый взгляд это выглядит странно, запутанно и непонятно. Мало того, даже изобретатель только через пару лет понял, какой в тройке рельс «коренник».

Будем спасать мир Русской колеи. Распутаем непонятную идею беспечного путника. Известно, что классический профиль обода вагонного колеса оптимально согласуется с рельсами только в прямых участках пути и кривых с радиусом более 1,5 км. И для этого условия прочные рельсы как никогда кстати. Раньше, когда колёса и рельсы были мягкими (без закалки) и колея в кривых была широкой (см. колея 1524), ободья быстро прирабатывались к рельсам, и колёсные пары вполне конформно начинали проходить даже повороты с радиусом 300 м, практически без износа гребней. Более твёрдые колёса потеряли способность к приработке, а обточка гребней под 30 мм усилила эту неспособность.

Из данного определения получатся, что по кривым должны кататься мягкие колёса. Дилемма!


Ведь колёса мы не можем менять перед и после каждой кривой. Вот тут-то и нужны нам разные рельсы. Набор из трёх рельсов позволяет создать 6 профилей пути. При этом рельсы имеют базовый размер для укладки и соединения. Новые рельсы при правильной укладке сразу обеспечат оптимальное взаимодействие с вагонными колёсами вплоть до кривых с радиусом 500 м. На кривых с меньшими радиусами значительно снизят интенсивность износа. На дороге остаётся ещё много кривых малых радиусов. Ведь не везде мы можем поменять ландшафт земли. У Русской колеи для таких кривых есть проверенный вековым применением, правда подзабытый «специалистами», магический параметр — ассиметричная подуклонка. Применение улучшенной, адаптированной под железобетонные шпалы, ассиметричной подуклонки рельсов на «Русской тройке» может совершить чудо, ещё больше увеличить ресурс элементов системы.

Второй момент, который обеспечат новые рельсы, они изменят характер износа поверхности катания обода колеса. После сужения колеи (см. колея 1520) поверхность катания обода колеса приобрела седловидный тип износа. «Седло» ухудшает вписываемость колёсных пар в кривых. Как снять «седло» и сделать поверхность катания колеса всегда «молодой»? В прямых участках пути и кривых с радиусом более 1,5 км виртуально расширим колею, сместим точку взаимодействия к наружной части колеи, установив рельсы Р65 В или Р65 Н выступами наружу колеи. При взаимодействии на ободьях колёс будет изнашиваться участок поверхности катания, находящийся дальше от гребня.

А участок, находящийся у гребня, останется нетронутым. Он-то и будет оптимально взаимодействовать с наружным  рельсом Р65 Н в кривых участках пути.

Профиль обода колеса по мере износа всегда будет оставаться практически неизменным. А когда у полчищ колёсных пар профили будут идентичными, пятно контакта их взаимодействия с бесконечными рельсами будет максимальным с наименьшими контактными напряжениями поверхностей.

Третий, очень важный момент: твёрдость рельсов не надо будет подгонять под износ и станет возможным сделать её оптимальной.

Вместо P. S. Человечество придумало колесо не для того чтобы его тащить! Эксперты, хотя вас и мало, не будем засовывать голову в песок! Кто первым оценит новую жизнь — мир согласия и безмятежности колёсных пар и паутины рельсов?»

Транспортные новости российских мегаполисов и мировых столиц ищите в нашем разделе ГОРОД и в Telegram-канале @Vgudok

Игорь Пухов, специально для vgudok.com