Обзор на влияние перепада температур на работу автосцепных устройств между рамами кузова электровоза в составе поезда

С увеличением поездов, а также повышением массы и длины тягового подвижного состава, что является дополнительной нагрузкой на локомотив железнодорожного транспорта. При этом повышается износ и повреждении автосцепных устройств на подъемах и спусках при радиусе малого диаметра кривизны железнодорожного пути. Работой автосцепных устройств на локомотивах ТПС занимались ученые, в том числе: В.П. Могила, Н.П. Дениско, В.В. Кравчук, Н.А. Коотина, А.Ф. Бекерман, Л.Н. Косарев, А.К. Пляскин. Каждый из ученых применяли свои способы исследования, т.е., что испытывает автосцепка и поглощающий аппарат во время эксплуатации? По взятым из анализа состояния безопасности движения на железных дорогах ОАО «РЖД» в 2021 год о происходящих случаях с автосцепными устройствами на локомотивах, это составляющие:

1. При каких погодных условиях и времени года, происходят саморасцепы и обрывы автосцепных устройств.
2. Как влияет длина и масса состава на работу и состояние автосцепных устройств в эксплуатации.

Осенне-зимне-весенний периоды являются наиболее неблагоприятными для автосцепных устройств, те данные, которые были взяты из открытых источников, путем выборки из общих данных. Достоверность автор не гарантирует в следствии засекречивании данных в коммерческих целях. Но как показала практика при низких температурах поломки наземного транспорта испытывают именно в осенне-зимний период. При попадании конденсата на автосцепку и на поглощающий аппарат происходит коррозия металла, а значит, как внешние, так и внутренние разрушения конструкции. Общая картина распределения обрывов и саморасцепов по месяцам по сети железных дорог сведены в таблицу.

По процентным показателям относительно неисправности по автосцепным устройствам как раз приходится на январь и февраль допущено 66,7% от общего числа обрывов и саморасцепов, за 2021 год 45,1%. Поглощающие аппараты испытывают наибольшие нагрузки, что впоследствии сказываются на их надежности, каждого по отдельности элемента. В ударно-тяговом приборе с неисправным поглощающим аппаратом образуются износы, дополнительные нерегламентированные зазоры, перемещения, которые в несколько раз увеличивают продольно-динамические усилия в поезде, что подтверждено исследованиями профессора Б.Л. Карвацкого [3], и не только.

С уменьшением температуры окружающей среды увеличивается хрупкость, снижается прочность металлов на разрыв, повышается склонность к образованию трещин в автосцепках и ухудшение свойств поглощающего аппарата (смотри таблицу).

Таблица

Показатели повреждений автосцепных устройств по России за 2021 год

Именно поэтому подавляющее количество повреждений автосцепок происходит там, где зима характерна низкими температурами (смотри рис.), а участки имеют сложный профиль пути (например, 80% от всех случаев неисправностей экипажной части вагонов и локомотивов в составе поездов на Дальневосточной железной дороги, где чаще наблюдаются устойчивые морозы). Чтобы предупредить повреждения, связанные с автосцепными устройствами в составе поезда зимой, весовые нормы грузовых поездов рекомендуется снижать при температуре минус 30-35°С на 5%, минус 36-40°С на 10% и ниже минус 40°С – на 15% [4].

Рис. График зависимости неисправности автосцепок и тяговых хомутов по месяцам

Отсутствие полноценной методики непрерывного статистического учета и накопления достоверной информации не позволяет оценивать динамику нарастания повреждений поглощающих аппаратов автосцепок. Если взять из правил тяговых расчетов для поездной работы [4] установлено, что для предупреждения разрыва поездов наибольшая суммарная сила тяги на автосцепке локомотива, находящегося в голове поезда, при трогании с места не должна превышать 95 тс., а при разгоне в движении по крутому подъему  – 130 тс. Максимально возможные уровни силы тяги даже самых мощных локомотивов, в большинстве случаев не достигают указанных предельных уровней. Так, например, трехсекционный электровоз 4ЭС5К обеспечивает максимальную силу тяги по сцеплению 126 тс, а 4-секционный тепловоз 4ТЭ1ОС – около 94 тс. В. Время известно (2), что автосцепка СА-З по прочности выдерживает наибольшее усилие на разрыв 250 тс, а на сжатие – 300 тс., но это в теории, а на практике совсем картина другая.

Проблему излишних нагрузок на автосцепное устройство, и решений задач, связанных с низкими температурами и тяжелогружеными составами, надо выводить в методику расчетов массы составов по регионам, с учетом времени года. Произведя расчет по оптимальной массе состава на данном отрезке пути, тогда появится возможность, определить какая марка автосцепных устройств будет более пригодна в эксплуатации, и произвести модернизацию поглощающего аппарата для локомотива.