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:
- При каких погодных условиях и времени года, происходят саморасцепы и обрывы автосцепных устройств.
- 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
|
Обрывы автосцепок, в % |
Повреждения поглощающих аппаратов, в % |
Месяц |
Саморасцепы автосцепок, в % |
Трещины в тяговом хомуте, в % |
|---|---|---|---|---|
|
16,7 |
23,2 |
январь |
5,9 |
33,4 |
|
50,0 |
34,7 |
февраль |
17,6 |
13,9 |
|
|
8,4 |
март |
23,5 |
11,2 |
|
|
2,3 |
апрель |
11,8 |
|
|
|
|
май |
11,8 |
|
|
16,6 |
|
июнь |
|
|
|
|
0,3 |
июль |
|
|
|
|
|
август |
5,9 |
0,7 |
|
|
|
сентябрь |
5,8 |
|
|
16,7 |
9,6 |
октябрь |
5,9 |
|
|
|
7,8 |
ноябрь |
|
9,2 |
|
|
13,7 |
декабрь |
11,8 |
31,6 |
|
100 |
100 |
Итого: |
100 |
100 |
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.
