Неисправности колесных пар

Колесные пары подвержены различным видам неисправностей, среди которых можно выделить:

1. Естественный износ колес за счет трения об рельс: колеса принимают овальную форм.
2. Деформация колес: изменения формы колес вследствие перегрузок или неправильной эксплуатации – например возникновения ползунов на поверхности катания колес вследствие пробуксовки локомотива или заклинивание тормозов.
3. Повреждения осей: трещины или деформации в месте соединения оси и колеса.
4. Взаимное смещение колес: неверное расположение колес относительно друг друга, что может влиять на устойчивость.
5. Проблемы с подшипниками: износ или заклинивание, что может привести к повышенному трению и нагреву.

Статистика неисправностей колёсных пар локомотивов показывает, что около 10 % отказов связаны с проблемами безопасности движения. Основные причины — трещины в гребнях бандажей. Это связано с магнитоплазменным упрочнением гребней бандажей колёсных пар и отсутствием контроля температуры бандажей при их нагреве при посадке на колесный центр. Для уменьшения износа гребней колёс и рельсов на крайних колёсных парах с левой и правой стороны устанавливают гребнесмазыватели. Опытная эксплуатация показывает, что смазка уменьшает износ колёс и рельсов на 25–30 %.

Статистика неисправности колёсных пар грузовых вагонов и их причины:

• Расстояние между внутренними гранями колёс не соответствует допускаемому. Следстие: сход колёсной пары с рельсов.
• Трещины в любой части оси, обода, диске, ступице колеса. Причина: усталость металла, неравномерная загрузка вагона, перегруз вагона, нарушение технологии изготовления деталей, ударные нагрузки.
• Остроконечный накат гребня. Причины: разность баз боковых рам тележки грузового вагона, разность диаметров колёс, насаженных на одну ось.
• Прокат по кругу катания более допускаемого. Причина: естественный износ в процессе эксплуатации.
• Толщина гребня менее допускаемой. Причина: естественный износ при взаимодействии колёсных пар и рельсового пути. Минимальная допустимая толщина гребня для грузового вагона была уменьшена до 24 мм. Это было сделано в соответствии с распоряжением № 359/р от 26 февраля 2019 года, подписанным первым заместителем генерального директора ОАО «РЖД» Анатолием Краснощёком. Изменение нормативов связано с необходимостью снижения дефицита колёсных пар и уменьшения количества внеплановых видов ремонта. Основные причины отцепки вагонов при текущем отцепочном ремонте (ТОР) связаны с неисправностями колёсных пар. В 2023 году 68% всех отцепок произошли из-за проблем с колёсными парами. Это включает износ гребней колёс, трещины и другие дефекты, которые могут привести к нарушению безопасности движения поездов и увеличению износа рельсов.
• Вертикальный подрез гребня. Причины: разность баз боковых рам тележки, разность диаметров колёс, насаженных на одну ось.
• Кольцевые выработки более допускаемых размеров. Причина: нарушение технологии изготовления композиционных колодок.
• Сдвиг или ослабление ступицы колеса на подступичной части оси. Причина: нарушение технологии формирования колёсных пар.
• Навар высотой более допускаемой нормы. Причина: нарушение режимов торможения вагона.
• Протёртость средней части оси более допускаемой. Причина: неправильная регулировка тормозной рычажной передачи.
• Следы контакта с электродом или электросварочным проводом. Причина: нарушение правил выполнения сварочных и наплавочных работ при ремонте деталей вагонов.
• Толщина обода менее допускаемой. Следствие: обточка поверхности катания колеса при ремонте.

Согласно исследованию учёных, значительная доля неисправностей колёсных пар вагонов метро связана с появлением выщербин глубиной до 3–5 мм. Это приводит к уменьшению количества обточек, снижению скорости износа колёс и продлению срока службы колёсных пар.Исследование проводилось на примере Московского метрополитена. За период с 2000 по 2010 год было проанализировано более 10 тысяч колёсных пар вагонов метро. В результате исследования были выявлены следующие наиболее распространённые неисправности:

• Равномерный прокат — уменьшение диаметра колеса из-за воздействия сил трения с рельсом при торможении, ускорении и равномерном движении на прямых участках и поворотах.
• Неравномерный прокат — более опасный дефект, возникающий из-за неравномерной плотности металла бандажа или интенсивного торможения.
• Наплывы металла на колесную фаску — дефект устраняется при обнаружении трещин, в остальных случаях колесо допускается к эксплуатации.
• Кольцевые выработки колес при воздействии тормозных колодок.
• Уменьшение толщины гребня из-за неправильной установки пары в тележке, деформации оси после движения на участках с многочисленными поворотами, различий диаметров соосных колес по причине неравномерного износа обода.Снижение толщины обода из-за неправильной обточки или износа.
• Появление на ободе плоских участков («ползунов»), возникающих при резких торможениях, вызывающих скольжение колеса по рельсу.
• Нарушение плавности окружности, приводящее к появлению повышенных вибрационных нагрузок и шума.
• Возникновение зон навара на поверхности колес при повышении температуры во время скольжения в процессе торможения.
• Пластичная деформация металла — опасное явление, требующее устранения дефекта.
• Выкрашивание металла при длительной эксплуатации колёсной пары при высоких нагрузках.
• Расслоение и другие дефекты металла, возникающие в процессе производства.

Эти неисправности могут возникать из-за различных факторов, таких как неправильное техническое обслуживание, износ, перегрузка вагонов, движение в сложных условиях или заводской брак.

Неисправности колесных пар могут иметь серьезные последствия:

1. Увеличение тормозного пути: проблемы с формой или износ колес могут привести к снижению эффективности тормозной системы.
2. Деформация путей: эксплуатация поврежденных колесных пар может привести к авариям или повреждениям железнодорожной инфраструктуры.
3. Увеличение риска транспортного происшествия: сбои в работе колесных пар могут привести к сходу с рельсов, что ставит под угрозу жизни пассажиров и безопасность грузов.

В связи с вышеизложенным, эксплуатация колесных пар с выявленными неисправностями строго запрещена до их устранения.

Проверка состояния колесных пар должна осуществляться регулярно. Существуют различные варианты выявления неисправностей колесных пар, но наиболее распространенным является визуальный контроль во время технического обслуживания подвижного состава. Различные предприятия устанавливают периодичность технического обслуживания локомотивов, грузовых вагонов, пассажирских вагонов в зависимости от интенсивности эксплуатации и либо устанавливают конкретное количество дней, либо по количеству километров пробега. Например, на метрополитенах введен график ежемесячного технического обслуживания и визуального осмотра состояния колесных пар. На некоторых предприятиях промышленного железнодорожного транспорта введен режим осмотра колесных пар по достижению 100 000 километра пробега.

Признаки неисправностей могут включать:

1. Шумы и вибрации: наличие посторонних шумов может указывать на износ или повреждения.
2. Нестабильность при движении: рывки или тряска при движении по рельсам.
3. Неравномерный износ железнодорожного пути: изменения поверхности пути, связанные с неисправными колесными парами.
4. Визуальные дефекты: трещины, вмятины или другие повреждения на колесах и осях.

Основные дефекты составных частей и недопустимые значения их параметров при которых запрещается эксплуатация колесной пары локомотива (электровоза) согласно ИНСТРУКЦИИ ПО ОСМОТРУ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЮ РЕМОНТУ И ФОРМИРОВАНИЮ КОЛЕСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ И МОТОРВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ КОЛЕИ 1520 ММ (распоряжение №2631р ОАО «РЖД» от 22.12.2016 г.)

Мы рассматривали более подробно варианты устранения неисправностей колесных пар локомотивов, грузовых и пассажирских вагонов, вагонов трамваев в своих предыдущих статьях, но и здесь я бы хотел отметить, что наше предприятие производит колесотокарные станки для обточки колесных пар как с выкаткой, так и без выкатки из-под подвижного состава.

Неисправность колесных пар может приводить к серьезным последствиям на железнодорожном транспорте и требует большого внимания со стороны служб технического обслуживания и ремонта железнодорожных предприятий.

Например, в 2020 году произошло четыре транспортных происшествия, связанных со сдвигом ступицы колесных пар. Один из вопиющих примеров — сход подвижного состава на перегоне Кедровая — Танхой 31 августа 2020 года. Причиной стала распрессовка колесной пары из-за вины ООО «Боготольский ВРЗ»

Вот ещё несколько примеров транспортных происшествий, связанных с неисправностями колёсных пар:

1. Сход вагона на станции Тайшет Восточно-Сибирской железной дороги 14 октября 2020 года из-за излома колёсной пары.
2. Сход вагона на станции Зима Восточно-Сибирской железной дороги 15 октября 2020 года из-за излома колёсной пары.
3. Сход вагона на станции Тайшет Восточно-Сибирской железной дороги 16 октября 2020 года из-за излома колёсной пары.
4. Сход вагона на станции Зима Восточно-Сибирской железной дороги 17 октября 2020 года из-за излома колёсной пары.