Если это не угрожает безопасности движения

Статья из журнала «Локомотив» №4, апрель 2022 года. Авторы: В.Г. Погудин, начальник тормозоиспытательного вагона Октябрьской дирекции инфраструктуры; А.В. Исаев, к.т.н., доцент ФГАОУ ВО СПбПУ; П.В. Меньшиков, директор Центра судебных экспертиз ФГАОУ ВО СПбПУ; А.Э. Гербек, инженер, машинист первого класса Октябрьской дирекции тяги

«Всякая технологическая операция, не приносящая добавочной стоимости, должна быть исключена из технологического процесса или время ее проведения минимизировано» — из принципов работы фирмы «Тойота» (система Кайдзен)

Одним из итогов реформирования железнодорожного транспорта РФ стало улучшение технических параметров тормозной сети грузовых поездов и локомотивов. Вместе с тем, это породило и определенную проблему — рост времени при техническом обслуживании поезда из-за подготовительных технологических операций. К данным операциям относятся измерение плотности тормозной сети (ТС) и контроль отпуска тормозов хвостовых вагонов.

Нормативная база, регламентирующая эти технологические операции, определяется пунктом 48 приложения 2 Правил технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава, утвержденных приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 03.06.2014 № 151 и введенных в действие с 01.01.2015 (в дальнейшем — Правила). При этом предложения работников локомотивного хозяйства, озвученные на совещании машинистов-инструкторов Дирекции тяги в Ярославле в 2012 г., при разработке проекта Правил не были учтены.

В то же время на совместном заседании во ВНИИЖТ группы по подготовке проекта новых Правил было учтено предложение об исключении подготовительного времени (двухминутной выдержки) перед технологической операцией измерения времени отпуска тормозов двух хвостовых вагонов, что и вошло в первоначальную редакцию пункта 48 Правил. Данное решение позволило исключить непроизводительное время из технологического процесса полного опробования тормозов и совместить технологические операции проверки целостности ТС и измерения времени отпуска тормозов двух хвостовых вагонов.

К сожалению, в пункт 48 приложения 2 Правил извещением ВНИИЖТа № 1 от ноября 2015 г. были внесены изменения с установлением технологической операции двухминутной выдержки времени для зарядки ТС перед проверкой времени отпуска тормозов двух хвостовых вагонов. В настоящее время данный пункт затрудняет совершенствование технологии полного опробования тормозов и не позволяет повышать пропускные способности станций смены вида тяги.

Неоднократные обращения руководства Октябрьской железной дороги к руководству ВНИИЖТ в период с 01.01.2015 по 05.05.2016 гг. о необходимости пересмотра пункта 48 приложения 2 Правил на основании проведенных на дороге испытаний по измерению плотности ТС поезда (рис. 1) и применению опытной технологии измерения времени отпуска тормозов двух хвостовых вагонов получили в декабре 2020 года поддержку руководства Управления вагонного хозяйства, Дирекции тяги и заместителя генерального директора — главного инженера ОАО «РЖД». В результате было решено согласиться с предлагаемой специалистами-тормозниками технологией изменения диапазона измерения плотности ТС и совмещения технологических операций (проверка целостности тормозной магистрали и измерение времени отпуска тормозов хвостовых вагонов), с её экономической эффективностью и необходимостью включения данной работы в план научно-технического развития ОАО «РЖД». Также получил одобрение проект передачи контроля плотности тормозной магистрали аппаратуре МСУД, КЛУБ или БЛОК (рис. 2).

Вторым аспектом снижения эффективности технологических процессов является введение дополнительных требований, дублирующих технологические операции с целью перманентного «обеспечения безопасности движения» и дополнительного контроля после технических происшествий, приводящих в отдельных случаях к более серьезным происшествиям и крушениям.

Так, в мае 2008 года на станции Маук Южно-Уральской дороги было допущено отправление поезда с перекрытыми концевыми кранами в поезде из-за нарушения технологического процесса сокращенного опробования тормозов (невыход хвостового осмотрщика вагонов к поезду для контроля срабатывания тормозов в хвостовой части поезда при его отправлении и стоянке более 30 мин). Для обеспечения контроля за выходом осмотрщиков вагонов при проведении сокращенного опробования тормозов в поезде в местный технологический процесс ПОТ и ПТО Южно-Уральской дороги были внесены дополнения о проверке целостности ТС поезда во всех случаях сокращенного опробования тормозов.

Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог № ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277 требованием пункта 50 предусматривала данную проверку при сокращенном опробовании тормозов поезда при прицепке локомотива после полного опробования тормозов от стационарных устройств. Впоследствии это стало предпосылкой к нарушению правил сокращенного опробования тормозов, что привело к крушению поезда на перегоне Ерал — Симская в августе 2011 года.

Для предупреждения отправления поезда с перекрытым концевым краном в головной части поезда Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» телеграммой ЦТ № 3/872 от 07.06.2008 г. было введено требование контроля перекрытия концевых кранов в головной части поезда при отправлении поезда после стоянки более 5 минут путем завышения давления в тормозной магистрали (постановки ручки крана машиниста в положение I на 3 — 4 с).

Данное требование обязательного завышения давления в тормозной магистрали для выявления перекрытых концевых кранов в поезде действует по настоящее время (пункт 1 приложения 3 Правил) и показало свою неэффективность. Как неоднократно указывали авторы настоящей статьи , в течение 12 лет эксплуатации на сети дорог данным способом не было выявлено ни одного случая перекрытия концевых кранов, не предотвращено крушение поезда на перегоне Ерал — Симская, где концевой кран на тормозной магистрали был перекрыт между локомотивами, а тормозная магистраль поезда была запитана через кран машиниста второго локомотива из-за включенной блокировки № 367 в нерабочей кабине и нахождения ручки крана машиниста в поездном положении.

В техническом заключении по крушению поезда на перегоне Ерал — Симская были указаны причины, приведшие к этому крушению: нарушение технологии приемки локомотива локомотивной бригадой и технологии сокращенного опробования тормозов работниками вагонного хозяйства на станции Кропачево Южно-Уральской дороги. В чем это конкретно выражалось?

Локомотивная бригада при осмотре и приемке электровоза не выяснила техническое состояние локомотивов у сдающей бригады, не выявила перекрытый концевой кран между секциями локомотива, не обнаружила нахождение ручки крана машиниста в хвостовой кабине второго локомотива в поездном положении и включенную блокировку № 367. Также локомотивная бригада не выявила при сокращенном опробовании тормозов перекрытую тормозную магистраль в головной части поезда, не обнаружила путем постановки на 3–4 с ручки крана машиниста (в дальнейшем — РКМ) в положение I перекрытый концевой кран в головной части поезда (между локомотивами).

Какие выводы можно сделать из этого? Только один: лишь внимательное и вдумчивое, а не формальное выполнение существующей технологии приемки локомотива и опробования автотормозов локомотивной бригадой гарантирует безопасное отправление поезда со станции.

Что именно говорило машинисту, что целостность ТС не обеспечена?

• Плотность тормозной сети поезда. Она в данном случае не изменилась, так как в грузовых поездах измерение плотности тормозной сети осуществляется по снижению давления в главных резервуарах, а в данном случае тормозная магистраль соединялась с питательной магистралью локомотива через кран машиниста хвостовой кабины второго локомотива, что не вызвало подозрений у машиниста.
• Датчик контроля целостности тормозной магистрали № 418 и технологическая операция проверки целостности тормозной магистрали. Открытием концевого крана хвостового вагона в рассматриваемом случае датчик в головной кабине локомотива не сработал, поэтому машинист мог предположить ситуацию перекрытия концевых кранов.
• Введенная в 2008 году дополнительная технологическая операция по выявлению перекрытых концевых кранов в поезде путем завышения давления в тормозной магистрали при отправлении поезда. При постановке РКМ в положение I на одиночном локомотиве или на локомотиве с составом небольшой длины происходит «встреча» стрелок питательной и тормозной магистралей (ТМ) на двухстрелочном манометре, а при постановке РКМ в поездное положение — характерный звук из-за выпуска воздуха клапаном уравнительного поршня (УП). Это происходит по причине того, что-за наличия дроссельного отверстия полость над УП всегда заряжается медленнее, чем под ним, поэтому рост давления под УП в данном случае происходит значительно быстрее, чем при большей длине состава, что приводит к подъему УП и выбросу воздуха через атмосферный клапан КМ.

Машинист должен был сделать вывод о возможном перекрытии концевых кранов по резкому выбросу воздуха из крана машиниста. В итоге к данной трагедии привели поспешность, отсутствие внимания к работе, неэффективный метод оценки целостности ТМ.

Перечислим нарушения, которые имели место в действиях работников вагонного хозяйства:

• нарушение правил сокращенного опробования тормозов в поезде, выразившееся в несогласованных действиях головного осмотрщика-ремонтника вагонов (ОРВ), хвостового ОРВ и машиниста при производстве сокращенного опробования тормозов и проверки целостности тормозной магистрали;
• выполнение хвостовым ОРВ без согласования с головным ОРВ и машинистом проверки целостности тормозной магистрали. При этом ОРВ головной части состава воспринял пришедшие в действие тормоза как выполнение торможения машинистом, а не как самоторможение. Следствием этой ошибки осмотрщика было подтверждение им машинисту о срабатывании тормозов поезда с отметкой в справке ВУ-45;
• причина, способствовавшая происшествию, — введение в технологический процесс на ПОТ Кропачево требования проверки целостности ТМ при всех случаях сокращенного опробования тормозов.

Отсюда можно сделать вывод: если бы сокращенное опробование тормозов было произведено в соответствии с действовавшей на тот момент инструкцией № ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277 безо всяких местных нововведений, то данное крушение при всех нарушениях локомотивной бригады по приемке локомотива было бы предотвращено — т. е. по команде головного осмотрщика вагонов было бы выполнено торможение, в результате которого тормоза поезда просто не пришли бы в действие. Это, в свою очередь, привело бы к выяснению локомотивной бригадой и ОРВ причин отказа тормозов поезда и, как следствие, обнаружение перекрытия концевого крана между секциями локомотива, включенной блокировки № 367 и нахождения РКМ в хвостовой кабине в поездном положении.

Введенная в технологический процесс управления тормозами поезда дополнительная проверка для выявления перекрытых концевых кранов в головной части поезда действует и по настоящее время. Экономические последствия принятия данного решения не заставили себя долго ждать: к концу 2008 года резко возросло количество поездов, имевших задержку по неотпуску тормозов в осенне-зимне-весенние периоды года при низких температурах окружающей среды.

В ходе проведенных испытаний специалистами службы вагонного хозяйства Октябрьской дороги на тормозной станции НПФ «Ритм» была установлена причина этого явления (рис. 3). Требование завышения давления в тормозной сети поезда при полностью заряженной тормозной магистрали при отправлении поезда в сочетании с заужением отверстия 0,5 мм, соединяющего рабочую камеру воздухораспределителя (ВР) № 483 с золотниковой камерой, приводило к срабатыванию тормоза вагона при ликвидации сверхзарядного давления и его последующему неотпуску.

Непосредственной причиной перекрытия и заужения калиброванных отверстий при отрицательных температурах с последующим отказом воздухораспределителя явилось несоответствие качества сжатого воздуха по влажности требованиям ГОСТ 53977–2010 и протекание в процессе управления тормозами (повышения/понижения давления в тормозной магистрали) тепловых процессов с образованием точки росы и появления частиц льда в дроссельных отверстиях воздухораспределителя. Основная причина несоответствия сжатого воздуха требованиям ГОСТа — неудовлетворительное состояние локомотивных компрессоров и некачественная продувка главных резервуаров локомотивов.

При установлении причины отказа тормозов поезда на Октябрьской дороге руководством Дирекции тяги и Службы вагонного хозяйства были приняты меры по ограничению величины завышения давления в тормозной магистрали при отправлении поезда.

Руководством Управления вагонного хозяйства в период 2010–2012 гг. на установках стационарного опробования тормозов была внедрена технология полного опробования тормозов с проверкой отпуска тормозов поезда с минимальным давлением 0,38 МПа после снижения давления в тормозной магистрали до 0,25 МПа для выявления воздухораспределителей вагонов с замедленным отпуском тормозов, действующая и поныне.

В то же время, данная технология имеет и недостатки. Как известно из конструкции воздухораспределителя № 483, он, как и любой воздухораспределитель, реагирует в первую очередь на темп изменения давления в ТМ, и лишь во вторую очередь — на величину изменения этого давления. Однако для достижения устойчивой работы на торможение или отпуск необходима сбалансированность этих параметров.

При данной технологии производится проверка отпуска тормозов поезда при высоком темпе повышения давления и недостаточном давлении отпуска (0,38 МПа), что может быть недостаточным для отпуска тормоза вагона и приводящим к необоснованной браковке тормозных приборов.

Несмотря на недостатки данной технологии, Управление вагонного хозяйства пошло на ее внедрение по сети, что в сочетании с мерами, предпринятыми руководством Дирекции тяги и Службы вагонного хозяйства Октябрьской дороги по установлению контроля за величиной завышения давления в тормозной магистрали при отправлении поезда и регулировочных торможений, позволило снизить задержки поездов к 2012 году по показаниям аппаратуры КТСМ в 5 раз, но привело к росту затрат на ремонт тормозных приборов.

В соответствии с данной технологией при полном опробовании тормозов производится смена главных и магистральных частей неотпустивших вагонных воздухораспределителей. Количество замененных приборов по данной технологии в 2020 году на полигоне Октябрьской дороги составило 2457 ед., а стоимость их ремонта — более 6 млн руб. К сожалению, предпринятые меры не решили проблем задержек поездов по тормозному оборудованию вагонов — 60 % всех задержек поездов по неисправности тормозного оборудования в 2020 году было отнесено на неисправность воздухораспределителей.

Причиной неисправности воздухораспределителя при остановке поезда по показаниям аппаратуры КТСМ «Нагрев тормоза», как правило, указывается замедленный отпуск воздухораспределителя (более 80 с). Однако, по мнению авторов, непосредственной причиной неотпуска тормозов вагонов головной части поезда является перезарядка тормозной магистрали и камер воздухораспределителя (из-за формального соблюдения требований пункта 1 приложения 3 Правил) после регулировочных торможений при высокой плотности тормозной магистрали. Статистические данные показывают, что наибольшее количество неотпуска тормозов поезда приходится на головную часть поезда (до 25-го вагона), а наименьшее — на хвостовую часть, где основной причиной является неотрегулированная рычажная передача (60 — 130-й вагон).

Такое положение дел противоречит общепринятому мнению, что величина завышения давления улучшает отпуск тормозов. По полученным фактическим данным при высокой плотности тормозной магистрали мы получаем отрицательный эффект — неотпуск тормозов отдельных вагонов в головной и средней частях поезда, а при избыточном завышении давления в тормозной магистрали — также и в хвостовой части поезда.

На рис. 4 показано влияние величины завышения давления в тормозной магистрали на неотпуск тормоза вагона по сечению поезда и изменение влияния этой величины в период 2015 — 2020 гг. с принятием мер по контролю и ограничению величины завышения давления в ТМ при отправлении и регулировочных торможениях поездов с высокой плотностью ТС.

На рис. 5 приведены данные о задержках грузовых поездов по неотпуску вагонов с момента ввода требования завышения давления в ТМ при отправлении поезда и принятием мер для снижения негативного влияния этого завышения на работу воздухораспределителя.

На рис. 6 показана динамика задержек поездов по неисправностям автотормозов за 2015–2020 гг.

Требование завышения давления при отправлении поезда привело в 2020 году к задержкам поездов в пути следования на Октябрьской дороге. Так, задержка 198 поездов со средним временем более 0,8 ч при ставке ущерба от задержки поезда 3743 руб./ч привела к убыткам более чем 592 тыс. руб. (без учета энергозатрат на разгон поезда после его остановки и задержки других поездов).

Кроме того, завышение давления при отправлении поезда может вызывать самопроизвольное срабатывание тормозов в поезде при высокой плотности тормозной магистрали поезда. Причинно-следственная связь между этими двумя явлениями следующая:

• повышение давления в ТМ приводит к перезарядке камер воздухораспределителя;
• при рекомендованной Правилами величине давлении в ТМ 0,48–0,52 МПа фактически поезд отправляется с давлением в камерах ВР, равном 0,53 — 0,57 МПа;
• в сочетании с возникающими в поезде продольно-динамическими реакциями, ликвидацией сверхзарядного давления в камерах воздухораспределителя в течение 2 мин в хвостовой части поезда и до 10 мин в головной части поезда, а также с конструктивными особенностями ВР № 483 самопроизвольно срабатывает на торможение.

В результате скорость движения поезда снижается на 20 — 30 км/ч при выполнении машинистом действий, установленных Правилами при срабатывании датчика контроля целостности тормозной магистрали в случае отсутствия признаков интенсивного падения давления в тормозной магистрали.

Учитывая количество и рост самопроизвольных срабатываний тормозов на сети дорог, вызванных ростом веса и длины поездов, а также учитывая увеличение энергетических затрат на восстановление скорости движения поезда после проведения служебного торможения для восстановления работоспособности датчика контроля целостности тормозной магистрали № 418, которые составляют 90 кВт при электрической тяге и 34 л топлива при тепловозной тяге (затраты на восстановление потери скорости движения поезда на 20 км/ч), необходимо пересмотреть алгоритм действия локомотивных бригад при самопроизвольном срабатывании тормозов. Он должен обеспечивать минимизацию энергозатрат на восстановление установленной скорости поезда с возможностью восстановления работоспособности при отсутствии признаков обрыва тормозной магистрали без выполнения регулировочного торможения.

Суммарные экономические потери из-за выполнения регулировочных торможений
для восстановления работоспособности датчика № 418 составят:

• при электрической тяге: 2468 случаев × 90 кВт = 222120 кВт; при цене электроэнергии 3,67 руб. потери составят 0,815 тыс. руб.;
• при тепловозной тяге: 2468 случаев × 34 л = 83912 л; при цене дизельного топлива 48,7 руб. потери составят более 4 млн руб.

Полностью исключить отправление поезда с нарушенной целостностью ТМ, по мнению авторов статьи, возможно лишь при внедрении на всей инфраструктуре железнодорожного транспорта общего пользования датчиков давления в ТМ хвостового вагона (ДХВ) и блоков хвостового вагона (БХВ) с одновременным дополнением локомотивного дисплея СУТП показаниями этих блоков. Таким образом, перед глазами машиниста будет находиться индикатор, показывающий фактическое давление в ТМ хвостового вагона.

Внедрение данных мер позволит:

• исключить отправление поезда с перекрытыми концевыми кранами;
• дать возможность машинисту не только контролировать целостность ТМ, но и оценивать темп понижения/повышения давления в ней, что особенно важно при самоторможении поезда и в зимний период при возникновении опасности замерзания ТМ;
• дать возможность машинисту при появлении признаков обрыва ТМ «оценить обстановку», исходя из значения фактического давления в ТМ «на хвосте»;
• исключить существующий метод проверки целостности ТМ, так как он не подходит для поездов длиной менее 100 осей и, как указывалось выше, формальное его применение не гарантирует безопасность движения
• исключить технологическое опробование автотормозов, так как появляется возможность контролировать работу автотормозов хвостового вагона вместо пяти головных;
• упростить технологию сокращенного опробования автотормозов.

Следует отметить, что блок контроля давлений в ТМ и в ТЦ хвостового вагона был предложен в 2016 г. на тормозной конференции службы вагонного хозяйства Куйбышевской дирекции инфраструктуры (разработчик — Самарский государственный университет путей сообщения).

Резюмируя все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что введенное в 2008 году и включенное в пункт 1 приложения 3 Правил обязательное требование завышения давления в тормозной магистрали для выявления перекрытых концевых кранов в головной части поезда оказывает крайне негативное влияние на работу тормозных приборов вагонов. Двенадцатилетний опыт применения данного требования не выявил на сети дорог перекрытых концевых кранов в головной части поезда и привел к формальному автоматическому (на уровне рефлекса) применению машинистом данного способа. Предлагаемая и существующая технология полного, сокращенного, технологического опробования тормозов при ее выполнении работниками вагонного и локомотивного хозяйств гарантированно обеспечивает поезд тормозами и его безопасное проследование по гарантийному участку.

Во избежание негативного воздействия на работу тормозного оборудования поезда перезарядки ТС с сохранением профилактики отказа тормозных приборов в поезде авторы рекомендуют:

• исключить из пункта 1 приложения 3 Правил обязательное применение требования завышения давления при отправлении поезда на 3–4 с после стоянки поезда более 5 мин;
• рекомендовать машинистам применение данного способа как оценочного для выявления перекрытых концевых кранов в головной части поезда при увеличении плотности более 15 % от первоначальной при отсутствии сигнала ДХВ/БХВ;
• постепенно внедрить на всей инфраструктуре железнодорожного транспорта общего пользования элементы системы СУТП с ДХВ/БХВ, что позволит машинисту иметь «перед глазами» как значение давления в тормозной магистрали хвостового вагона, так и темп и величину изменения этого давления при управлении автотормозами.

При внедрении такой системы мы получаем «радиокондуктора хвостового вагона», постоянно сообщающего машинисту важнейшую с точки зрения безопасности движения информацию — давление в тормозной магистрали хвостового вагона.

По мнению авторов статьи, целесообразно вынести данные вопросы с экономическими расчетами затрат на обсуждение подкомитета по тормозному оборудованию Объединения производителей железнодорожной техники («ОПЖТ»).

Также считаем, что очень полезно было бы провести общесетевое совещание под
председательством АО «ВНИИЖТ» с участием подкомитета по тормозному оборудованию «ОПЖТ», Дирекции тяги ОАО «РЖД» (с привлечением машинистов-инструкторов по тормозам), начальников тормозоиспытательных вагонов и специалистов-тормозников. На этом совещании имеет смысл рассмотреть предложения по совершенствованию отдельных пунктов Правил и общесетевому внедрению ДХВ (БХВ с передачей информации о давлении в ТМ хвостового вагона в кабину управления).

Предложения для обсуждения приведены в таблице. Основания для изменений содержатся в пункте 144 указанного документа - «Владелец инфраструктуры может внести дополнительные проверки с изменением обязательного порядка проведения опробования и проверки тормозов, если это не угрожает безопасности движения».

Авторы полагают, что целесообразным может быть проведение дискуссии по рассматриваемым в данной статье проблемам на страницах журнала «Локомотив».

https://opzt.ru/