%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f1

 

АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ БЕЗОПАСНОСТИ

      

Путевое хозяйство железных дорог России вследствие своей материалоемкости является наиболее затратной отраслью в системе РЖД. На железных дорогах ряда зарубежных стран, например, Австралии, США, ЮАР, эксплуатационные расходы в путевом хозяйстве, отнесенные к единице перевозочной работы, значительно меньше по сравнению с отечественными. Известно, что надежность путей на дорогах России, несмотря на относительно высокое качество рельс, значительно ниже ряда зарубежных по ряду эксплуатационных параметров (средней наработке на отказ, техническому ресурсу и т.д.) Такая ситуация во многом сложилась из-за отсутствия эффективных средств контроля технического состояния путей. Известны многочисленные примеры преждевременной замены рельс, осуществляемые по регламенту. В то же время известны примеры неожиданных аварийных ситуаций из-за внезапного разрушения рельс, которые не удалось предотвратить вследствие отсутствия необходимого измерительного оборудования. Здесь надо учитывать, что в современных условиях интенсивной эксплуатации путей усталостные явления незаметно накапливаются в структуре рельсовой стали, делая ее хрупкой. Процесс разупрочнения стали идет незаметно. Поэтому рельс может сломаться внезапно, без предварительного появления усталостных трещин и других признаков усталостного износа. Существующие методы неразрушающего контроля в этом случае совершенно не эффективны, поскольку нет никаких внешних признаков будущего излома. Необходимость применения дополнительных мер для подстраховки от подобных аварий является причиной дополнительных расходов, которые могут составлять до 50 % от общих эксплуатационных затрат. Отсюда следует, что необходима разработка новых более эффективных методов контроля технического состояния, которые позволяют заранее обнаруживать проблемы, и заранее принимать меры для их устранения.

       В комплексной программе коренной модернизации железнодорожного транспорта России большое внимание уделяется повышению провозной способности железных дорог, в том числе за счет увеличения веса поезда. С учетом ограниченных длин приемоотправочных путей на станциях это может быть обеспечено только посредством увеличения осевой и погонной нагрузок поездов на железнодорожный путь. Однако увеличение загруженности поездов ограничивается грузоподъемностью вагонов и прочностью путей. Использование дополнительных вагонов в товарных составах приводит к преждевременному износу рельсов и сопутствующему снижению безопасности. Опыт успешной эксплуатации на железных дорогах ряда стран показывает, что для перевозки, например, железной руды можно применять вагоны с осевой нагрузкой до 30 и более тонн при условии готовности путей к повышенным нагрузкам.

        Указанные выше аспекты требуют проведения исследований взаимодействия пути и подвижного состава в новых условиях Для получения достоверных данных влияния повышенных осевых нагрузок на напряженно-деформированное состояние элементов верхнего строения пути и их отказы необходимы не только научные исследования, но и разработка аппаратуры для оперативного контроля технического состояния рельс. Обзор российских и зарубежных источников показывает, что такого оборудования не существует! Для контроля состояния путей используются средства неразрушающего контроля, которые могут обнаружить проблему только после появления видимых дефектов (трещин, сколов, раковин, пустот). Главная проблема здесь в том, что при интенсивной эксплуатации в рельсах происходит невидимое накопление усталости в виде изменения физических свойств стали. При этом видимых дефектов нет. Но сталь становится хрупкой, и при прохождении очередного тяжело-груженного состава хрупкий рельс может внезапно разрушиться так, как это показано на фото.

 

%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f13

 

Результаты аварии на Забайкальской железной дороге 11.07.2017 г.

На фото вверху видно, что рельс, имеющий нормальную упругую структуру, гнется, но не ломается. На фото внизу видна причина аварии – если в структуре рельса накоплена усталость, то он не гнется, а внезапно ломается.

 

%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f14

 

        Экономическая эффективность эксплуатации железнодорожного транспорта напрямую зависит от скорости перевозок и максимального объема грузов, которые может позволить перевезти транспортная инфраструктура в каждом железнодорожном составе. Эти параметры ограничиваются параметрами безопасности, связанными не только с конструктивными особенностями рельсовых путей, но и с возможностью мониторинга (регулярного контроля) технического состояния этих путей в реальном времени.  Поэтому эффективный контроль технического состояния рельс является ключевой задачей, которой в последнее время уделяется повышенное внимание.  Как правило, результаты исследований в данной области являются технологическими секретами (know-how) и не публикуются. Известны готовые решения в виде измерительных систем и лабораторных диагностических центров. Существующие лабораторные методы включают прочностные  испытания (по методу Виккерса, Роквелла или Бринелля), измерения размеров фрагментов структуры при помощи электронного микроскопа, испытания на разрыв и сжатие, изучение результатов воздействия эксплуатационных факторов (трение, температура, среда и др.) Как правило, получаемые характеристики являются разрозненными, и не дают общей объективной оценки свойств материалов. Это затрудняет планирование дальнейших работ по созданию новых технологий.

        Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо новое измерительное оборудование, которое позволяло бы не только обнаруживать уже начавшийся процесс разрушения (как это делают дефектоскопы, широко используемые в настоящее время), но и заранее предсказывать возможность внезапных аварий. Т.е. нужно не ждать начала разрушений, а заранее обнаруживать возможность их появления, и заранее принимать все необходимые меры.  В этом направлении и работает наше предприятие.