Найбільш показовим прикладом переваги сучасної конструкції вантажних вагонів є зерновози. Нові хопери поступово, але впевнено витісняють рухомий склад старої конструкції. Причина – вони більш затребувані через більший об’єм кузова та ряд інших, пов’язаних з конструкцією особливостей.
Більший обсяг для легких вантажів
Одним із перших такі вагони розпочало виготовляти в 2004 році найбільше вітчизняне підприємство – АТ «Крюківський вагонобудівний завод». Тоді конструктори віддали перевагу конструкціям краплевидної форми, відмовившись від використання класичної хребтової балки.
Один із перших українських вагонів-хоперів краплевидної форми
За цим принципом було створено базову конструкцію вагона-зерновоза моделі 19-7016. Він мав збільшений до 108 м3 об’єм кузова (замість 94 м3 у старих вагонів).
Форма конструкції кузова не містила каркасних елементів, що скоротило номенклатуру вузлів і деталей. За інформацією виробника, це також зменшило корозію та пришвидшило розвантаження. Вагони мали й інші особливості, як то зменшення кількості люків, роздільне гальмування кожного візка та ін.
На їхній базі згодом побудували зерновози модельного ряду 19-7053 із об’ємом кузова до 124 м3, а також інші вагони для перевезення мінеральних добрив.
Згодом ініціативу щодо виготовлення зерновозів зі збільшеним кузовом перехопили інші підприємства. Зокрема, ДМЗ «Карпати» у 2017 році освоїло виробництво хопер-зерновозів моделі 19-6869, що забезпечують одночасне завантаження зернових обсягом до 120 м3.
Вагони-зерновози з підвищеною ємністю, проте більше традиційної конструкції, виготовляє АТ «Дніпровагонмаш» (група «ТАС») – модель 19-4146-01, ємність – 126 м3.
Цікаво, що дослідний зразок зерновоза моделі 19-6938 з кузовом на 120 м³ виготовила також філія АТ «Укрзалізниці» – «Панютинський вагоноремонтний завод». У 2019 році він отримав сертифікат відповідності вимогам технічних умов. Однак до серійного виробництва справа не дійшла.
Варто зауважити, що нові вагони зі збільшеним кузовом витіснили у виробництві старі зерновози. Хоча за іншої характеристикою – вантажопідйомністю – вагони майже не відрізняються. Якщо у представлені на ринку зерновози 1980-х років виготовлення можна завантажити 70 т, то в рухомий склад 2010-х – максимально до 71,5 т.
«Збільшений об’єм кузова дозволяє перевозити більше вантажів із малою щільністю (тобто легших – ред.). Найвища економія досягається при перевезенні насіння соняшнику, шроту, лузги, рапсу. Наприклад, соняшникового насіння у новий вагон можна завантажити 52 тонни, тоді як у рухомий склад старої конструкції – лише 35 тонн», – розповідає директор ТОВ «ТАС-Логістик» Володимир Іващенко.
Дещо менш ефективне застосування нових вагонів при перевезенні кукурудзи, якої можна завантажити на 5 т більше, і практично не відрізняється від моделі рухомого складу маса пшениці.
В цілому, при перевезенні легких вантажів у вагонах зі збільшеним об’ємом витрати на 1 тонну вантажу нижче. Така тенденція стосується не тільки зерновозів.
«На вагони зі збільшеним об’ємом кузова є попит, і дохідні ставки на такий рухомий склад вище. В першу чергу – це зерновози. У другу – криті вагони. Потім – піввагони, які використовуються для легких вантажів, наприклад, лісу», – розповів нам керівник сектору вагонобудування і ремонту «Аурум Груп» Андрій Червоний.
В якості прикладу можна привести модель критого вагона 11-9983 з об’ємом кузова 162 м3 . Вона випробувана і підготовлена до постановки на виробництво у 2020 році підприємством ДМЗ «Карпати». Як зазначає виробник, вагон можна застосовувати як для пакетованих, так і сипучих вантажів. В конструкції передбачені верхні завантажувальні люки, а всередині кузова може вільно працювати автонавантажувач.
Криті піввагони зі збільшеним кузовом – на третьому місці за затребуваністю після зерновозів та піввагонів
Проте, збільшення обсягу кузова практично не впливає на вантажопідйомність рухомого складу. Вона в Україні лишається на рівні 23,5 т на вісь. У багатьох країнах світу цей показник вищий. Підвищення принаймні до 25 т/вісь могло б дати досить суттєві переваги для поліпшення ефективності перевезень.
Підвищення навантаження на вісь
Якщо враховувати, що на кожну вісь вагону можна додати по 1,5 т, то в цілому завантаження можна збільшити на 6 т. Тобто, замість нинішніх 70 т перевозити 76 т (це стосується як зерновозів, так і піввагонів). Це більше майже на 10%. При однакових ставках на вагони це означає суттєву економію коштів, якщо розраховувати на 1 т вантажу.
Як розповів нам один із перевізників, при середніх витратах на перевезення вагону з кукурудзою (з елеватору в порт) близько 20 тис. грн, економія за рейс на одній тонні може становити 25 – 50 грн. За рік можна досягти економічного ефекту понад 40 тис. грн за рахунок сучасного інноваційного вагона. Якщо таких вагонів багато і обсяги перевезень значні – це десятки мільйонів гривень на рік.
Розробки рухомого складу з навантаженням 25 т на вісь вітчизняні вагонобудівники ведуть уже досить давно. Одним із перших в Україні розробив такий піввагон криворізький «Дизельний завод», що нині входить в «Аурум Груп».
Ззовні за конструкцією сучасні інноваційні піввагони майже не відрізняються від традиційних
Ще в кінці 2008 року підприємство виготовило дослідні зразки моделі 12-9791. Розробку візків українські фахівці вели спільно з партнерами з американської компанії Amsted Rail. Це один з лідерів у виробництві компонентів для вантажного рухомого складу на ринку Північної Америки.
Інноваційні вагони пройшли комплекс випробувань, в тому числі по впливу на колію. Міжвідомча комісія прийняла зразки рухомого складу та дозволила виготовлення дослідної партії. Потім інноваційні піввагони перебували в підконтрольній експлуатації, яка була припинена.
«На даний момент вагони вимагають проведення планового виду ремонту із заміною елементів колісних пар, зокрема, підшипників. На жаль, за весь цей період в Україні не з’явилося підприємств, здатних провести ремонт даного типу вагонів (є обмеження як технічні, так і документальні), в зв’язку з чим вагони не експлуатуються», – констатує представник «Аурум Груп» Андрій Червоний.
На сьогоднішній день аналогічну процедуру підконтрольної експлуатації проходить АТ «КВБЗ», який побудував партію вагонів моделі 12-7039 на візках 25 тс власного виробництва. Цікаво, що сертифікат на ці вагони, згідно інформації з сайту підприємства, діє до 17 грудня 2021 року.
Про плани з випуску інноваційних вагонів заявляє також ДМЗ «Карпати». Проте, на відміну від інших підприємств, тут хочуть виготовляти вантажні вагони на візках з підвищеним навантаженням на вісь європейського зразку.
«На сьогоднішній день ведемо переговори з європейськими партнерами про впровадження у виробництво візків Y-25, на базі яких плануємо випускати вагони з навантаженням на вісь 25 т», – повідомив виданню Rail.insider директор заводу Ростислав Гапатин.
Варто зазначити, що інноваційність вагонів вітчизняних виробників полягає не лише в підвищенні навантаження, а й у збільшенні терміну служби і міжремонтного пробігу.
Пробіг без зайвого ремонту
Наприклад, піввагони моделі 12-9791 (виробництва «Аурум Груп») характеризуються встановленим виробником терміном служби 32 роки (для звичайного піввагона з навантаженням 23,5 т цей показник обмежений 22 роками).
За інформацією компанії-виробника, така значна зміна досягається за рахунок застосування більш міцної сталі. Зокрема, для несучих елементів рами використовують сталь 14 категорії, клас міцності якої не нижче 390 (за ГОСТ 19281). Аналогічний матеріал застосовується для обшивки торцевих стін, стійки бокової стіни та ін.
Крім того, істотно збільшені міжремонтні терміни – капітальний ремонт через 16 років (для піввагона старої конструкції – 11 років). Термін експлуатації між деповськими ремонтами – чотири роки замість двох.
Схожі характеристики і у інноваційних вагонів інших виробників. Покращення досягаються, зокрема, за рахунок застосування підшипників типу «Дуплекс», експлуатаційний пробіг яких до першого деповського ремонту становить 800 тис. км.
Про перспективність інновацій свідчить той факт, що сучасні зерновози зі збільшеним кузовом уже практично витіснили з ринку своїх попередніків
Оскільки рухомий склад потребує менше ремонту, він більш ефективний у перевезеннях. Менше простоїв і відчеплень, порівняно зі старим рухомим складом. Однак не все так просто. Справа в тому, що не налагоджений плановий ремонт і, отже, невідома його вартість.
Необхідні зміни в технологічному процесі роботи вагоноремонтних депо, навчання персоналу, створення запасів запчастин. Адже нові конструкції мають відмінні риси, через що використовувати комплектуючі зі старих вагонів не можна.
За словами деяких фахівців, не розв’язано ряд технічних питань.
«Не вирішене принципово питання зносостійкості і терміну експлуатації букс, буксових прийомів рам бокових, п’ятникових гнізд балок надресорних», – зазначає Ростислав Гапатин.
На його думку, вирішувати питання збільшення міжремонтного пробігу необхідно в комплексі, починаючи з консультацій та реалізації напрацювань із фахівцями ливарних підприємств та служб контролю безпеки УЗ.
У самій Укрзалізниці ставлення до вагонів з підвищеним навантаженням на вісь неоднозначне. Технічна рада хоч і дозволила експлуатацію таких вагонів, проте застереження фахівців, особливо, колійників, пов’язані з незадовільним станом чималої частини інфраструктури через прострочені планові ремонти.
З досвіду інших країн впровадження нових технологій проводилося спочатку в певних депо і на окремих маршрутах, в тісній співпраці з провідними виробниками. І вже потім досвід поширювали на всю залізничну мережу.
Таким же шляхом свого часу намагалася йти і Укрзалізниця.
В архівах нам вдалося знайти деякі докази того, що інноваційні вагони можуть бути вигідніші в обслуговуванні. Ще 10 років тому, в період активних випробувань на маршруті Роковата – Ужгород – Кошиця нових піввагонів 12-7023-01 з касетними підшипниками, головний інженер Головного вагонного управління Укрзалізниці Володимир Мархай розповів кореспонденту газети «Магістраль» (випуск № 65 від 24 серпня 2011 року) про те, що «сумарний економічний ефект від експлуатації нової вдосконаленої моделі порівняно з серійною в середньому становить $2 тис. на рік на один вагон».
«Собівартість ремонтних робіт для дослідних моделей майже в 3 рази менша. Навіть експлуатація в таких важких умовах засвідчила, що внаслідок застосування полімерних матеріалів та комплектуючих з покращеними технічними характеристиками вдалося досягти підвищення стійкості до зношування в основних вузлах тертя, зменшення у 2 рази зношування гребня коліс. Міцніша сталь кузова зробила вагон стійкішим і до впливу розвантажувальної техніки. Маємо суттєве покращення динамічних і ходових характеристик візка, а його міжремонтні пробіги збільшилися в 3—4 рази», – зазначав він, додаючи, що відсутність необхідності ревізії підшипників касетного типу значно скоротила термін простою вагона в ремонті.
Разом із тим, в інтерв’ю зазначалося, що нова модель піввагона за результатами кількарічної експлуатації (4 роки до деповського ремонту) мала і низку слабких місць щодо високої інтенсивності зносу гальмівного обладнання, зламів пружин ресорного підвішування, що посилювалося невзаємозамінністю деталей. Фахівці також констатували, що майже 80% коліс мають повзуни та вищербини, хоча технічні характеристики мали б забезпечити деповський ремонт без обточування.
Ремонт інноваційного рухомого складу тоді було доручено депо Ясинувата та Дебальцеве Донецької залізниці. Собівартість деповського ремонту вагонів нового типу в 2011 році оцінювалася в 9,6 тис. грн. Крім того, мало місце зниження прямих енерговитрат на тягу поїздів — майже на 10% за рахунок покращення динамічних показників вагона та візка.
Полегшені вагони
Одною з головних цілей, яких прагнуть досягти вагонобудівники, є зниження матеріалоємності вагонів разом із підвищенням їхніх характеристик. Говорячи простими словами, це, коли вагон легше, а перевозити може більше.
Цього можна досягти за рахунок використання спеціальних сплавів для полегшення кузова. Зокрема, наразі над моделлю піввагона із дещо підвищеною вантажопідйомністю (до 72 т з об’ємом кузова 80 м3) працюють на ДМЗ «Карпати».
На залізницях США майже третина вагонів – з алюмінієвим кузовом
Ідеальним засобом для полегшення вагону є використання алюмінію. Чимало таких вагонів є на залізницях інших країн. За інформацією з відкритих джерел, в обсязі виробництва вантажних вагонів у США рухомий склад з алюмінієвим кузовом доходить до 30%. Це як піввагони, так і хопери. У Китаї таких налічується близько 50 тис. одиниць. Є досвід, однак негативний (через конструкційні недоліки), виготовлення кількох типів дослідних алюмінієвих вагонів у Росії.
В Україні, як і загалом в країнах СНД, перспективи такого рухомого складу туманні. По-перше, як констатують фахівці, не зважаючи на певні переваги у вазі тари та корозійній стійкості, використання алюмінію призводить до істотного збільшення ціни вагона. Це автоматично робить його не таким привабливим для операторів.
До того ж невідомо, наскільки витримає піввагон із алюмінію грейферне розвантаження.
Резюме
Як бачимо, сучасна машинобудівна галузь пропонує чимало варіантів сучасних вагонів – зі збільшеним об’ємом кузова та з поліпшених (більш міцних та легких) матеріалів. Значний поштовх прогресу в цій сфері (як і в суміжних галузях промисловості) може дати впровадження нових типів візків із використанням підшипників та інших елементів зі збільшеним міжремонтним пробігом. Звичайно, це потребуватиме значних зусиль, проте й відіб’ється згодом на ефективності та підвищенні конкурентоспроможності вітчизняного залізничного транспорту.
