В мире железнодорожного транспорта совершён важный шаг к повышению безопасности и долговечности путей. Учёные из Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) провели испытания новой конструкции рельсовых стыков, которые могут кардинально изменить подход к обслуживанию железных дорог, особенно на самых загруженных и сложных участках.
Проблема, которую призвано решить это новшество, знакома всем железнодорожникам: в зонах соединения рельсов, где находятся болтовые отверстия, со временем появляются трещины. Эти дефекты являются прямой угрозой безопасности, так как могут привести к разрушению рельса под поездом. Статистика по Забайкальской железной дороге за последние годы показывает, что до 90% изъятых из эксплуатации опасных рельсов были списаны именно из-за таких трещин.
Ответом на этот вызов стала разработка так называемых шарнирных накладок. В отличие от традиционных клиновидных, которые десятилетиями используются по всему миру, новая конструкция опирается на рельс особым образом — через цилиндрическую поверхность, что создаёт принципиально иную схему распределения нагрузки.
Чтобы доказать эффективность новинки, исследователи провели натурные испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Они установили датчики на опытные стыки и пропускали по ним состав из локомотива и 61 грузового вагона, имитируя реальные условия эксплуатации.
Результаты превзошли ожидания. Оказалось, что шарнирные накладки снижают монтажные напряжения в самой уязвимой части рельса — его шейке — на целых 30%. Но что ещё важнее, запас усталостной прочности рельсов, то есть их способность выдерживать многократные нагрузки без разрушения, увеличивается на 24% при использовании более тугой затяжки болтов.
Долговечность нового соединения также впечатляет. Мониторинг показал, что шарнирные накладки на 13% лучше сохраняют необходимую затяжку болтов со временем по сравнению с традиционными. Это означает, что такие стыки потребуют меньше обслуживания и реже будут нуждаться в подтяжке, что напрямую снижает эксплуатационные расходы.
Прочность самих накладок также не вызывает сомнений — расчёты подтвердили, что даже при экстремальных нагрузках они имеют двойной запас прочности относительно допустимых пределов.
Это открытие особенно значимо для таких масштабных проектов, как развитие Восточного полигона российских железных дорог, где интенсивность движения и суровые климатические условия предъявляют особые требования к надёжности пути. Внедрение шарнирных накладок может значительно повысить безопасность и сократить затраты на содержание железнодорожной инфраструктуры в самых сложных регионах.
Учёные продолжают исследования и планируют испытать новую конструкцию в реальных условиях грузонапряжённых линий с различным рельефом и климатическими зонами, чтобы убедиться в её эффективности при разных скоростях движения и температурных режимах. Будущее железнодорожного транспорта становится безопаснее и технологичнее уже сегодня.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ВНИИЖТ»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
