Выщербины колесных пар: что это такое, диагностика, допуски и способы устранения

Колесные пары подвижного состава — одна из самых важных и ответственных деталей железнодорожного транспорта. Их исправное состояние напрямую влияет на безопасность движения, надежность эксплуатации и экономическую эффективность перевозок. Согласно статистике, более 30% внеплановых ремонтов вагонов и локомотивов связаны с дефектами колесных пар, из которых значительную часть составляют выщербины, ползуны и кольцевые выработки.

Например, в 2023 году на сети ОАО «РЖД» было зафиксировано более 20 тысяч случаев выявления ползунов и выщербин, требующих срочного вмешательства. В 2024 году в одном из крупных локомотивных депо на Урале ползун на тяговом электровозе привёл к повреждению рельсового пути и срочной эвакуации состава, остановив движение на 4 часа. Это лишь один из многих инцидентов, подчёркивающих важность своевременной диагностики и устранения таких дефектов.

В 2023 году на московском метрополитене было зафиксировано более 500 случаев кольцевых выработок, что потребовало сложной и дорогостоящей замены колес. Проблемы с ползунами и выщербинами также регулярно встречаются в эксплуатации трамвайных путей, что отражается на стабильности работы трамвайных маршрутов.

Ползуны — это участки колесного обода, подвергшиеся интенсивному износу или оплавлению из-за полного проскальзывания колеса по рельсу без вращения. Основные причины:

·       Неисправности в тормозной системе, например, залипание тормозных колодок;

·       Экстренное торможение на высокой скорости;

·       Низкое сцепление с рельсом (например, зимой при гололёде).

Пример: зимой 2022 года на участке Екатеринбург — Тюмень из-за обледенения рельсов произошло проскальзывание оси вагона с образованием ползуна длиной 90 мм.

Выщербины — локальные выбоины или сколы на поверхности катания колеса, вызванные:

·       Механическим ударом (например, попадание постороннего предмета между колесом и рельсом);

·       Переутомлением металла в зоне контакта;

·       Коррозией или внутренними дефектами металла.

Кольцевая выработка на железнодорожном колесе — это дефект поверхности катания колеса, который представляет собой образование кольцевой канавки или кольца на его ободе. Это повреждение возникает из-за локальных перегревов, интенсивного износа или воздействия ударных нагрузок, что приводит к формированию канала или кольцевой выработки по окружности колеса

Пример: в 2024 году на территории Московской ж.д. было выявлено несколько выщербин диаметром до 12 мм, ставших причиной появления усталостных трещин.

Влияние на эксплуатацию подвижного состава

Как кольцевые выработки, так и выщербины и ползуны вызывают несколько критических проблем в эксплуатации:

• Увеличение износа рельсов: дефекты на колесах быстро передаются на рельсовое полотно, ускоряя его разрушение.
• Повышенный шум и вибрация: особенно актуально для метрополитенов и трамваев, где нарушение плавности хода напрямую влияет на комфорт пассажиров.
• Рост топлива или потребляемой электроэнергии: дефекты колес увеличивают сопротивление движению, что требует дополнительных затрат на топливо для железнодорожного транспорта и электроэнергию для метрополитенов и трамваев.

Кроме того, дефекты могут приводить к внеплановым остановкам подвижного состава и повышению уровня аварийных ситуаций, что может затруднять нормальное функционирование транспортных систем.

Пример: из-за ползуна длиной более 80 мм состав был отстранён от эксплуатации, и для устранения дефекта потребовалось внеплановое снятие колесной пары.

Причины возникновения кольцевых выработок на метрополитенах

Кольцевые выработки — это дефекты, возникающие на поверхности катания колес из-за локальных перегревов или частичных ударных нагрузок. Эти выработки проявляются в виде характерных канавок или колец, которые появляются по сплошной окружности колеса и могут приводить к ускоренному износу как самих колес, так и рельсов.

Основные причины кольцевых выработок:

1.    Неправильная регулировка тормозных систем, особенно в условиях работы метрополитена, где часто происходят кратковременные, но интенсивные разгоны-торможения.

2.    Технические неисправности в системе подвески или тормозов, из-за которых колесо не получает достаточного сцепления с рельсом, что ведет к перегреву.

3.    Высокие нагрузки и частые циклические колебания на кривых участках пути, где колесо постоянно испытывает неравномерное давление.

Пример: в 2022 году в Санкт-Петербурге на одной из линий метрополитена была выявлена серьёзная проблема кольцевых выработок на колесах вагонов. Причиной стало неправильное регулирование тормозных колодок, что привело к перегреву и деформации колес в нескольких местах. Это вызвало увеличение времени оборота состава на депо и требовало более частого техобслуживания.

Проблемы с выщербинами и ползуном наблюдаются не только в железнодорожных и метрополитеновских системах, но и в трамвайном транспорте. На трамвайных колесах такие дефекты возникают по следующим причинам:

1.    Перегрузка колесной пары — увеличение массы трамвая может приводить к более интенсивному износу колес, особенно в местах старых или поврежденных рельсов.

2.    Недостаточное смазывание рельсов — недостаток смазки между колесом и рельсом увеличивает трение, что в свою очередь вызывает перегрев и появление выщербин.

3.    Долгосрочное воздействие дефектных рельсов — даже малые повреждения на рельсовом пути могут стать источником появления выщербин на колесе, особенно при высоких скоростях движения.

Пример: в 2024 году на маршруте трамвая в Туле был зафиксирован случай появления ползуна на колесе из-за того, что тормозная система на нескольких трамваях была установлена с неправильной регулировкой. Это привело к проскальзыванию колес, образованию ползунов и увеличению сопротивления движению, что также сказалось на потреблении электроэнергии и потребовало дополнительных расходов на техническое обслуживание.

Для диагностики кольцевых выработок, выщербин и ползунов используют следующие методы:

• Визуальный контроль — осмотр колес в депо.
• Ультразвуковая диагностика для проверки глубины дефектов.
• Магнитные и радиографические методы — для выявления скрытых трещин или коррозийных повреждений.
• Диагностика с использованием системы мониторинга состояния колесных пар, которая позволяет автоматически отслеживать изменения в состоянии колесных пар в процессе движения.

Точные измерения размеров дефектов (например, длина ползуна или глубина выщербины) позволяют предсказать необходимость в ремонте или замене колесной пары.

Согласно регламентам, ползуны колесной пары длиной более 60 мм и глубиной свыше 1,5 мм подлежат срочному устранению. Выщербины колесной пары, превышающие допустимые размеры, также требуют немедленной обработки или замены колеса.

Компания ООО "Новые лазерные технологии" предлагает современные колесотокарные станки, предназначенные для восстановления колёс подвижного состава, включая устранение кольцевых выработок, выщербин и ползунов. Преимущества использования их оборудования:

• Удаление дефектов без снятия колеса с оси (подкатной способ), что минимизирует время простоя подвижного состава.
• Высокая точность обработки (до 0,5 мм), позволяющая точно восстанавливать поверхность катания без ухудшения структуры металла.
• Современные лазерные технологии, обеспечивающие восстановление поверхности без перегрева и дополнительных нагрузок на металл.

Пример: на одном из крупных трамвайных депо в Москве поставка и ввод в эксплуатацию мобильного двухсуппортного колесотокарного станка от ООО "Новые лазерные технологии" серии МКС 83.00-2 позволила снизить количество ползунов и выщербин на колесах на 35%, а также сократить время оборота на ремонте на 50%.

Колесные пары подвижного состава — это важнейшая часть транспортной инфраструктуры, и их дефекты, такие как выщербины, ползуны и кольцевые выработки, могут существенно повлиять на безопасность, экономику и комфорт эксплуатации. Своевременная диагностика и качественное восстановление колесных пар с помощью современных технологий от компании ООО "Новые лазерные технологии" являются ключевыми факторами для обеспечения эффективной и безопасной работы метрополитенов, трамваев и железнодорожных сетей.

Инвестиции в высокоточные станки и современные методы обработки колес — это важный шаг к долгосрочной и безопасной эксплуатации транспортных средств.