Проблема "колесо - рельс": нерешенные вопросы

В журнале «Путь и путевое хозяйство» № 12 за 2007 г. во вступительной части к статье А.Н. Митро­хина нашел приглашение редакции специалистам вы­сказать мнение по затронутой в ней проблеме. Таковым себя считаю, так как, начав в 1964 г. с долж­ности старшего инженера-технолога локомотивно­го депо имени Ильича Московской дороги, был долгое время связан с осмотром и анализом изно­са колесных пар локомотивов многих серий и моторвагонного подвижного состава, имеющих как бандажные, так и цельнокатаные колеса. Двадцать лет обслуживал специальные перевозки, где тре­бования по браковочным признакам гораздо выше, чем к обычным колесным парам. Опыт работы в разных должностях, в том числе начальником локомотивных депо в течение 10 лет, главным инженером и заместителем начальника служ­бы локомотивного хозяйства Московской до­роги в 1987—1999 гг., позволяет мне квалифи­цированно оценить и сравнить положение с износом колес на колее 1524 и 1520 мм.

Сама проблема взаимного износа колес и рель­сов существовала и будет существовать вечно, пос­кольку качение сопровождается трением взаимо­действующих пар. Вопрос в другом. Почему на оте­чественных железных дорогах в последние 30 лет произошла вышедшая из-под контроля ин­тенсификация износа и возник так называемый «колесно-рельсовый вирус», резко сокративший ресурс колес и рельсов, если им считать пре­дельные потери металла, в результате которых возникают близкие к браковочным размерам признаки? Ведь в других странах с развитой се­тью железных дорог такого отрицательного явле­ния не наблюдается.

В статье А.Н. Митрохина приведено достаточно убедительных материалов, доказывающих, что су­жение рельсовой колеи (всего-то на 4 мм подума­ют скептики!) привело в большей степени, чем все другие факторы, к повышенному износу в нехарак­терных местах (гребни колес, боковые внутренние грани головок рельсов). Причем износ нарастал по мере укладки пути с суженной колеей на всех участках железнодорожной сети. Не понимать это­го в настоящее время может только человек, плохо разбирающийся в проблеме, или тот, кто просто не хочет этого понимать в угоду личным амбициям либо по другим причинам.

     Как следует из предыстории вопроса, переход на суженную колею был вызван стремлением уменьшить зазор между рельсами и колесами в целях снижения виляния колесных пар, а следова­тельно, и уменьшения боковых сил воздействия колес на рельсы, особенно при высоких скоростях, и связанного с этим износа рельсов, ходовых час­тей подвижного состава, создания более устойчи­вого пути в плане и спокойного хода поездов. Такие благие намерения рождались, когда о пос­ледствиях, в том числе экономических, не думали. Была пора борьбы за скорости. Возражения ряда специалистов и ученых не приняли во внимание.

Прошли годы, прежде чем проблема обозначилась четко. Оно и понятно, ведь колею сужали посте­пенно — при капитальном ремонте пути. Тогда все как будто забыли, что размеры колесных пар рас­считывали исходя из основы основ устройства ко­леи — расстояния между рельсами. Ведь размеры и профили цельнокатаных и бандажных колес ос­тались прежними! Сужение колеи без соответс­твующего изменения геометрических пара­метров колесных пар в корне изменило харак­тер износа. Но об этом молчат. Даже приписыва­ется вина буксам, в которых вместо подшипников скольжения применены роликовые.

Первыми забили тревогу, конечно, практики. Понимание того, что происходит неладное, у меня лично появилось, когда в 1982 г., после двухлетней управленческой, более оторванной от практики, ра­боты я вновь, еще на пять лет, пришел на долж­ность начальника локомотивного (моторвагонного) депо. Электропоезда, содержащие 10—12 вагонов, заходили в депо один раз в пять суток только на плановые виды технического обслуживания и ре­монта, не считая неплановых. Более 750 вагонов, а это 3000 колесных пар, половина из которых бан­дажные, находились под постоянным наблюдением наших локомотивных бригад, а в большей степени — слесарей по экипажной части, бригадиров и мас­теров, техников по замерам и нас, руководителей депо, поскольку вопросов по осмотрам и замерам с переходом на колею 1520 мм стало возникать множество.

В 1982—1987 гг. мы стали замечать, ежедневно производя замеры, что не только возрастает интен­сивность, но и изменяется характер износа, осо­бенно гребней бандажей моторных и цельноката­ных колесных пар прицепных вагонов, по сравне­нию с тем, что было ранее на колее 1524 мм. При­чину этих явлений мы поняли позже именно по из­менившемуся характеру износа. В прежние годы на колее 1524 мм вначале рос прокат по кругу ка­тания, затем более медленно начинал увеличи­ваться износ гребня. Колесные пары в основном обтачивали по предельным размерам проката или по обнаруженным случайным браковочным при­знакам. Так, колеса электровозов ЧС2 депо Москва-Пассэжирская-Киевская обтачивали при прокате 6 мм, а примерно одной трети их инвен­тарного парка — не более 5 мм. Из-за тонкого гребня обточек почти не было, а уж подрез гребня или зарождение остроконечного наката являлись событиями из ряда вон выходящими — их исполь­зовали в качестве отрицательных наглядных при­меров во время технической учебы слесарей и ко­мандного состава депо. Поэтому мы до такой сте­пени знали характер износа, что могли прогнози­ровать ремонтные операции по колесным парам.

В результате перешивки колеи быстрее стал изнашиваться гребень — уже на первых технических обслуживаниях (ТО-3) после подкатки новых или обточенных колесных пар заметили, что износ гребня растет в геометрической прогрессии. И это при пробеге между ТО-3 электропоез­дов всего в пять—шесть суток. Прокат же стал увеличиваться медленнее, соответствующие об­точки свелись к минимуму. Ремонтникам при до­стижении предельной толщины гребня (в нашем случае 25 мм) теперь приходилось на станках при обточке снимать более толстый слой металла. Ресурс колесных пар резко сократился.

При нехватке ширины колеи гребень как бы «зависает» на головке рельса, особенно при дви­жении в кривых участках пути. От этого появилась и другая «болезнь». В положении такого «зависа­ния» и взаимного давления в месте контакта с бо­ковой выкружкой рельса металл с внутренней сто­роны гребня стал выталкиваться по плоскости, ка­сательной к его вершине, образуя «пленочный на­клеп» с острой кромкой. Машинисты и ремонтни­ки, работавшие с паровозами, называли его «вто­рым гребнем». Теперь это явление называют «ост­роконечным накатом», хотя такое определение в действовавшей ранее инструкции № ЦТ/2306 было только визуальным, но совершенно иным. Это по­нятие вообще утратило изначальный смысл. Мы бесполезно продолжаем заменять или обта­чивать колесные пары по мифическому при­знаку, являющемуся на самом деле наплывом металла на вершину гребня, из-за боязни, что палец ревизора ощутит острую кромку. Тем не ме­нее новый, так называемый «остроконечный на­кат», узаконили в его новом обличье в качестве браковочного признака. Потребовалось его ликви­дировать всеми доступными способами: перенос­ными наждачными машинками, станками и при­способлениями. А так как этот дефект начал обра­зовываться уже при первых поездках, работы в депо явно прибавилось. Он стал даже «причиной» сходов с рельсов локомотивов и вагонов.

Прошло несколько лет в спорах и переписке о степени опасности новой формы «остроконечного наката». А расходы все росли. Дело дошло до того, что на Московской дороге издали указание: у голо­вных вагонов электропоездов при обнаружении «остроконечного наката» обточку первых колесных пар с их выкаткой проводить на станках. В одной из телеграмм МПС говорилось, что такой накат не опасен, если он не больше высоты гребня. Однако это совершенно правильное решение вскоре отме­нили. Только после нескольких лет «страданий» разработали шаблон модели УТ-1, которым можно было выявить опасную форму гребня.

Путейцы, у которых также изменился характер износа головки рельса — износ боковой грани принял ступенчатую форму — вместо «сырых» рельсов стали больше применять объемнозака-ленные. А деповчане в ответ — износостойкие бандажи и твердые цельнокатаные колеса. Упрочнение вагонных цельнокатаных колес, конеч­но, дает начальный эффект, но оно очень опасно для   локомотивных   бандажных   колес.  

   Пришлось вынужденно уменьшать толщину гребня, обтачи­вая бандажи. Долголетняя практика показала, что для локомотивных колес наиболее эффективен профиль бандажа с толщиной гребня 29—31 мм вместо 33 мм. Тем самым локомотивщики «пожер­твовали» несколькими миллиметрами, частично компенсировав сужение колеи.

В сетевом масштабе серьезная борьба с ин­тенсивным износом колес и рельсов началась с известного указания МПС № 151/Ц от 25.11.94, в котором отмечалось: считать главным направле­нием работы по снижению интенсивности износа гребней колесных пар и бокового износа рельсов широкомасштабное внедрение технических средств и технологий лубрикации боковой поверх­ности головки с использованием передвижных рельсосмазывателей, а также прикрытия горловин станций стационарными путевыми лубрикаторами, при одновременном приведении пути и подвижно­го состава в состояние, отвечающее действующим нормативным документам.

В вагонных и локомотивных депо предусмат­ривалось организовать участки по наплавке греб­ней и их плазменному упрочнению. Путейцы должны были выполнить сплошную проверку соб­людения норм содержания пути по ширине колеи и принять меры к недопущению ее сверхнорма­тивного сужения. Сбор статистических данных и координацию действий поручили ВНИИЖТу. Пока заработал созданный механизм прошло время, и пик износа локомотивных колесных пар пришелся на 1995 г. и начало 1996 г. Потом был принят еще ряд мер. Служба локомотивного хозяйства Московской дороги непосредственно участвовала в их претворении в жизнь. Не стану перечислять всего сделанного на сети дорог, отмечу только, что борьба с последствиями сужения колеи обер­нулась огромными затратами, точной величины ко­торых, по-моему, не знает никто.

Как устранить основную причину изно­са? Оказывается, для этого не требуется ог­ромных средств. Вернуть колею в свои размеры можно, не только постепенно перешивая ее при капитальном ремонте пути, но и строго соблюдая установленные допуски, особенно в сторону суже­ния. Конечно, в первую очередь ошиблись ученые в своих расчетах при обосновании сужения колеи, поэтому следует прежде всего выявить и устра­нить  ошибки в теории, в расчетных формулах.

   Наглядный пример слабой эффективности при­нимаемых мер по улучшению взаимодействия ко­леса и рельса дает таблица, составленная по дан­ным Департамента локомотивного хозяйства ОАО «РЖД». Можно видеть, что усиленное внедрение лубрикации и другие меры по снижению износа гребней, начиная с середины 90-х годов, не снизи­ло общее количество обточек бандажей колесных пар.

     К 2004—2006 гг. в среднем их даже стало не­сколько больше, хотя это можно объяснить увеличением грузонапряженнсоти. Однако  соотношение обточек подтверждает, что борьба ведется не с причинами, а с поледствиями негативного явления.

     Давно пора, как мне кажется, сделать серьезные технико-экономические расчеты и выяснить, что лучше - вкладывать средства в постоянную борьбу с последствиями или вернуться к прежней ширине колеи, как это сделали в Московском метрополитене?

     Безусловно, необходимо также работать над созданием нового подвижного состава, определиться с твердостью рельсовой и колесной стали, исключив, по возможности, термическое воздействие, прежде всего на бандажную сталь. Хорошим подспорьем в решении проблемы "колесо-рельс" могут стать материалы Международной ассоциации тяжеловесного движения (IHHA)  "Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса", изданные на английском и русском языках в 2002 г.

Журнал "путь и путевой хозяйство" № 6 за 2008 г.