К вопросу совершенствования методики подтверждения максимальной безопасной (конструкционной) скорости движения для грузовых вагонов

Представлен анализ нормативных документов и научных публикаций, касающихся подтверждения конструкционной скорости подвижного состава. Материал изложен с позиции методического подхода к установлению конструкционной скорости на уровне максимального значения, достигнутого в ходе динамико-прочностных испытаний объекта и его испытаний по воздействию на путь и соответствующего требованиям технической документации. Значения показателей прочности и динамических качеств вагонов, полученные в ходе испытаний на участках пути с характеристиками, установленными в методиках испытаний, должны соответствовать требованиям нормативных документов. Вместе с тем в эксплуатации ходовые части вагона, геометрия рельсовой колеи и конструкция верхнего строения пути в основном имеют состояние, отличное от того, при котором проводились испытания. Исходя из этого, для обеспечения безопасности движения в эксплуатации на пути различного состояния и конструкции устанавливаются допускаемые скорости движения. Так, для грузовых вагонов с трехэлементными тележками максимальная скорость движения, особенно в порожнем состоянии, ограничивается по причине ухудшения их динамических качеств, связанного с изменением в эксплуатации проектных параметров и характеристик элементов тележки и их жесткостных связей. Из-за ухудшения динамических качеств конструкционная скорость не может быть реализована в том числе и на пути, соответствующем требованиям методик испытаний, на котором она изначально подтверждалась. Приемлемые с точки зрения безопасности максимальные допускаемые скорости движения грузовых вагонов традиционно устанавливаются по результатам испытаний, проводимых с середины прошлого века. При внедрении инновационных грузовых вагонов с тележками новой конструкции для оценки безопасности движения потребуется выполнение большого количества экспериментов и наработка опыта эксплуатации, при которых необходимо определить влияние различных факторов на безопасность движения. По сути, необходимо заново пройти весь экспериментальный путь установления скоростей движения, но за короткое время, что экономически весьма затратно. Исходя из изложенного, для исключения рисков, связанных с нарушением безопасности, подтверждения конструкционной скорости и с целью снижения затрат при внедрении нового подвижного состава предложена натурно-виртуальная методика, предусматривающая применение компьютерного моделирования, при которой конструкционная скорость движения, указанная в технической документации, устанавливается на стадии разработки подвижного состава с учетом эксплуатационной вариативности ходовых частей экипажа и состояния пути.

1. О железнодорожном транспорте в Российской Федерации [Электронный ресурс]: федер. закон от 10 января 2003 г. № 17-ФЗ (ред. от 5 апреля 2016 г.). URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/19009 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

2. О техническом регулировании [Электронный ресурс]: федер. закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ (ред. от 28 ноября 2018 г.). URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/18977 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

3. О безопасности железнодорожного подвижного состава [Электронный ресурс]: техн. регламент Таможенного союза: ТР ТС 001/2011: утв. решением комиссии Таможенного союза от 15 июля 2011 г. № 710. URL: https://docs.cntd.ru/document/902293438 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

4. ГОСТ 34056–2017. Транспорт железнодорожный. Состав подвижной. Термины и определения: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 марта 2017 г. № 231-ст: дата введения 2017-11-01. М.: Стандартинформ, 2017. 32 с.

5. Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 8 ноября 2016 г. № 2240р. URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=675788#09356013094848201 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

6. О нормах допускаемых скоростей движения по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм [Электронный ресурс]: утв. приказом МПС РФ от 20 декабря 1999 г. № 17ЦЗ. URL: http://www.consultant.ru/cons/CGI/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=316408;dst=100001#09503810020598593 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

7. Кос сов В. С., Бере зин В. В., Быков В. А. Факторы устойчивости порожних вагонов // Мир транспорта. 2012. № 2. С. 168 – 177.

8. Певзнер В. О., Ромен Ю. С. Основы разработки нормативов содержания пути и установления скоростей движения: сб. тр. ученых ОАО «ВНИИЖТ». М.: Интекст, 2013. С. 174 – 197. (Труды ОАО «ВНИИЖТ»).

9. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации [Электронный ресурс]: утв. приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 21 декабря 2010 г. № 286: с изм. и доп. URL: https://base.garant.ru/55170488 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

10. Ромен Ю. С. Устойчивость движения вагонов на тележках 18-100 // Вестник ВНИИЖТ. 2019. Т. 78. № 3. С. 149 – 154. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-3-149-154.

11. Пляскин А. Б. Влияние эксплуатационных изменений параметров тележек КВЗ-ЦНИИ на межремонтный пробег пассажирских вагонов: автореф. … дис. канд. техн. наук: 05.22.07 / Петербургский гос. ун-т путей сообщения. СПб.: ПГУПС, 2002. 24 с.

12. ГОСТ Р 55050–2012. Железнодорожный подвижной состав. Нормы допустимого воздействия на железнодорожный путь и методы испытаний: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2012 г. № 703-ст: дата введения 2013-07-01. М.: Стандартинформ, 2013. 25 с.

13. ГОСТ Р 55514–2013. Локомотивы. Методика динамико- прочностных испытаний: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 августа 2013 г. № 537-ст: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.

14. ГОСТ 32265–2013. Специальный подвижной состав. Методика динамико-прочностных испытаний: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. № 1422-ст: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.

15. ГОСТ 33788–2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 июля 2016 г. № 856-ст: дата введения 2017-05-01. М.: Стандартинформ, 2016. 50 с.

16. ГОСТ 34451–2018. Моторвагонный подвижной состав. Методика динамико-прочностных испытаний: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 мая 2019 г. № 192-ст: дата введения 2019-12-01. М.: Стандартинформ, 2019. 28 с.

17. ГОСТ Р 55513–2013. Локомотивы. Требования к прочности и динамическим качествам: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 августа 2013 г. № 536-ст: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 46 с.

18. ГОСТ 33796–2016. Моторвагонный подвижной состав. Требования к прочности и динамическим качествам: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 4 июля 2016 г. № 800-ст: дата введения 2017-04-01. М.: Стандартинформ, 2016. 41 с.

19. ГОСТ 34093–2017. Вагоны пассажирские локомотивной тяги. Требования к прочности и динамическим качествам: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 июня 2017 г. № 537-ст: дата введения 2018-01-01. М.: Стандартинформ, 2017. 46 с.

20. ГОСТ 31846–2012. Специальный подвижной состав. Требования к прочности несущих конструкций и динамическим качествам: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. № 1169-ст: дата введения 2014-01-01. М.: Стандартинформ, 2013. 71 с.

21. ГОСТ 33211–2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 июня 2015 г. № 565-ст: дата введения 2016-07-01. М.: Стандартинформ, 2016. 59 с.

22. Вершинский С. В. О конструкционных скоростях вагонов // Вестник ВНИИЖТ. 1956. № 1 (5). С. 8 – 17.

23. Железнодорожный путь и подвижной состав для высоких скоростей движения / под ред. М. А. Чернышева. М.: Транспорт, 1964. С. 58 – 71.

24. Гаджиме тов Г. И. К вопросу о термине «конструкционная скорость» в технической документации на железнодорожный подвижной состав // Вестник ВНИКТИ. 2018. Вып. 101. С. 108 – 111.

25. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 14 ноября 2016 г. № 2288. URL: рhttps://base.garant.ru/71764006 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

26. Инструкция по расшифровке лент и оценке состояния рельсовой колеи по показаниям путеизмерительного вагона ЦНИИ-2 и мерам по обеспечению безопасности движения поездов [Электронный ресурс]: утв. МПС России от 14 октября 1997 г. № ЦП-515. URL: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=EXP&n=373825#0029332614145512803 (дата обращения: 10.11.2020 г.).

27. ГОСТ Р 8.568–2017. Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 декабря 2017 г. № 2121-ст: дата введения 2018-08-01. М.: Стандартинформ, 2018. 16 с.

28. AAR M-1001. Design, Fabrication, and Construction of Freight Cars / The Association of American Railroads. USA, 2013. Chapter 11. Service-Worthiness Tests and Analyses for New Freight Cars. P. 399 – 146.

29. EN 14363:2016. Railway applications. Testing and Simulation for the acceptance of running characteristics of railway vehicles. Running Behaviour and stationary tests. [S. l.], 2016. 202 р.

30. ГОСТ 9246–2013. Тележки двухосные трехэлементные грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Общие технические условия: межгос. стандарт: введен в действие в качестве нац. стандарта Российской Федерации приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. № 1423-ст: дата введения 2014-07-01. М.: Стандартинформ, 2014. 37 с.

31. Черкашин Ю. М., Погорелов Д. Ю., Симонов В. А. Влияние параметров экипажей и пути на безопасность движения поездов // Вестник ВНИИЖТ. 2010. № 2. С. 3 – 9.

32. За х аров С. М., Погорелов Д. Ю., Симонов В. А. Анализ влияния параметров экипажей и пути на интенсивность износа в системе колесо – рельс (на основе полного факторного эксперимента) // Вестник ВНИИЖТ. 2010. № 2. С. 31 – 35.

33. Орлова А. М., Савушкина Ю. В., Федорова В. И. Моделирование движения вагона и расчет износа колес с профилем поверхности катания ВНИЦТТ // Вестник ВНИИЖТ. 2019. Т. 78. № 1. С. 41 – 47. DOI: http://dx.doi.org/10.21780/2223-9731-2019-78-1-41-47.

34. Житков Ю. Б. Компьютерное моделирование динамики вагона-цистерны с жидким грузом: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.22.07. СПб., 2018. 16 с.

35. Иванов Д. В. Влияние технического состояния ходовых частей грузовых вагонов на безопасность движения и износ в системе «колесо – рельс»: дис. … канд. техн. наук: 05.22.07. М., 2010. 203 с.

36. План мероприятий («дорожная карта») по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров в целях обеспечения реализации Национальной технологической инициативы по направлению «Технет» (передовые производственные технологии) [Электронный ресурс]: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 марта 2018 г. № 482-р. URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71813046 (дата обращения: 10.11.2020 г.).