Стратегия развития инновационных вагонов Научно-производственной корпорации «Объединенная Вагонная Компания»
Стремление быть первым в любом виде деятельности порождает необходимость постоянного поиска лучших решений, нацеленных на создание высокоэффективного и эксклюзивного продукта. Не является исключением и сфера вагоностроения, для которой разработка новых направлений в проектировании и производстве подвижного состава есть неотъемлемое условие и залог успеха. Являясь ведущим на территории РФ и СНГ железнодорожным холдингом в сфере инновационного грузового вагоностроения, Научно-производственная корпорация «Объединенная Вагонная Компания» (НПК ОВК) создает и внедряет на пространстве «колеи 1520 мм» вагоны нового поколения, отвечающие запросам перевозчиков, грузоотправителей, грузополучателей и владельцев инфраструктуры. Данный подвижной состав обладает рядом характеристик, которые позволяют повысить его экономическую эффективность и провозную способность, существенно увеличить надежность конструкции и безопасность перевозок, а также снизить воздействие на инфраструктуру.
Стратегия научно-технического развития НПК ОВК предусматривает дальнейшее расширение модельного ряда подвижного состава на тележках с осевой нагрузкой 25 тс с применением новых материалов и разработку моделей вагонов для тяжеловесного движения. Работы по проектированию и постановке на производство выполняются на базе «Всесоюзного научно-исследовательского центра транспортных технологий», входящего в состав железнодорожного холдинга НПК ОВК.
Освоение производства подвижного состава нового поколения реализуется на мощностях вагоностроительных предприятий холдинга – «Тихвинский вагоностроительный завод» (ТВСЗ) и «ТихвинХимМаш» (ТХМ). ТВСЗ выпускает 4 типа грузовых вагонов: полувагон с разгрузочными люками и глухим кузовом, вагон-хоппер для перевозки минеральных удобрений и зерна, платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров. Продукция ТХМ – различные типы вагонов-цистерн для перевозки химических продуктов, сжиженных углеводородных газов и нефтеналивных грузов с улучшенными технико-экономическими показателями: увеличенная грузоподъемность и объем котла, повышенная ремонтопригодность и срок службы. Совокупные мощности холдинга «Объединенная Вагонная Компания» составляют до 22 тысяч вагонов нового поколения и 30 тыс. вагонокомплектов крупного железнодорожного литья в год.
Ключевым преимуществом вагонов, выпускаемых железнодорожным холдингом НПК ОВК, является ходовая часть – тележка Барбер с повышенной осевой нагрузкой. Именно ее применение позволяет говорить о том, что производимые вагоны являются новым поколением. Наличие инновационной тележки позволяет увеличить грузоподъемность вагона (что сокращает потребный парк), усовершенствовать конструкцию кузова, применять в производстве вагона высокопрочные стали, алюминиевые сплавы и композиционные материалы. Кроме того, сокращается время простоя в ремонте и обслуживании, снижаются расходы на перевозку грузов и стоить жизненного цикла вагона.
Образцы новой продукции НПК ОВК на тележке Барбер были продемонстрированы в рамках V юбилейного Международного железнодорожного салона техники и технологий «ЭКСПО 1520».
Одним из первых проектов, реализованных на «ТихвинХимМаше», стал образец специализированного вагона-цистерны для перевозки сжиженных углеводородных газов плотностью до 0,7 т/м3 (рисунок 1). Увеличенная длина котла позволила повысить объем и массу перевозимого груза и обеспечить полное использование осевой нагрузки 25 тс. Грузоподъемность вагона превышает на 7 тонн аналогичный показатель серийно выпускаемых цистерн. При изготовлении котла была впервые применена сталь повышенного класса прочности 460, что привело к снижению коэффициента тары на 5-10% по сравнению с существующими аналогами. Использование безрамной конструкции, успешно применяемой на американских железных дорогах, с неразъемным соединением котла с рамой способствует дополнительному снижению металлоемкости конструкции.
Рис. 1. Вагон-цистерна для перевозки сжиженных углеводородных газов
Для организации обслуживания вагона в местах погрузки/выгрузки он оборудован двумя комплектами лестниц и помостов и двумя люками-лазами с установленной на них сливо-наливной и контрольной арматурой. Конструкция цистерны предусматривает установку как серийно выпускаемого оборудования, используемого на существующем подвижном составе, так и новых погрузо-разгрузочных и предохранительных устройств, обеспечивающих выполнение современных требований безопасности.
В настоящее время цистерна проходит расширенный по сравнению с типовыми вагонами комплекс испытаний для подтверждения соответствия новой конструкции требованиям нормативных документов.
В рамках развития продуктового ряда «Тихвинского вагоностроительного завода» и повышения эффективности перевозок различных марок углей и других продуктов угольной промышленности разработан полувагон с глухим кузовом объемом 98 м3. Оптимизация ряда технико-экономических параметров (рисунок 2) позволяет организовать перевозку с плотностью груза от 0,7 т/м3. Увеличенные объем и высота вагона по сравнению с вагонами-аналогами не препятствуют его разгрузке на существующих вагоноопрокидывателях. Полувагон оборудован зачистными люками, размеры и расположение которых могут меняться в зависимости от требований эксплуатирующей организации для обеспечения зачистки кузова после разгрузки. Гладкая обшивка стен полувагона обеспечивает беспрепятственную разгрузку в зимнее время. Уменьшенный шаг стоек боковой стены позволяет избежать потери устойчивости обшивки при воздействии эксплуатационных нагрузок.
На сегодняшний день процедура сертификации полувагона завершена. Начало его серийного производства запланировано на первый квартал 2016 года. Производственная мощность ТВСЗ по выпуску данного полувагона составляет до 540 вагонов в месяц.
Рис. 2. Полувагон с глухим кузовом
Совершенно новым продуктом железнодорожного холдинга НПК ОВК стал универсальный крытый вагон объемом кузова 175 м3 (рисунок 3).
Рис. 3. Универсальный крытый вагон
Вагон обладает лучшим из имеющихся на рынке вагонов-аналогов сочетанием основных технико-экономических показателей (грузоподъемность/ масса тары/объем кузова). Длина вагона по осям сцепления автосцепок обеспечивает оптимальные условия при маневрировании на подъездных путях и эстакадах, при проведении погрузочно-разгрузочных операций и взвешивании. Грузоподъемность вагона превышает на 3,7 тонны аналогичный показатель типовых крытых вагонов.
Особенностью внутренней поверхности кузова является отсутствие выступающих элементов для обеспечения сохранности перевозимого груза, при этом увязочные петли располагаются внутри стоек боковых стен.
Увеличение объема перевозимого груза и погрузочной площади пола достигается за счет максимальной ширины кузова и минимальной толщины боковых стен. Размеры дверного проема позволяют проводить погрузочно-разгрузочные операции всеми существующими типами автопогрузчиков.
Вагон оборудован четырьмя погрузочными люками и помостами на крыше и лестницей на торцевой стене для доступа на крышу. В боковых стенах имеются люки типа заслонок, не выходящие за габарит вагона в открытом положении, конструкция которых при необходимости обеспечивает режим проветривания внутренней поверхности кузова.
В настоящее время опытный образец вагона проходит процедуру экспериментальных проверок для подтверждения соответствия заявленных параметров обязательным требованиям, предъявляемым к вагонам данного типа.
В рамках салона НПК ОВК также представила платформу нового поколения погрузочной длиной 60 футов для перевозки лесоматериалов длиною от 3 м до 13 м (рисунок 4). Данный вагон на сегодняшний день не имеет прямых аналогов по конструкции и параметрам.
Выбранная величина погрузочной длины позволяет использовать короткобазный тариф при обеспечении максимально необходимого объема транспортируемых лесоматериалов с учетом их реальных характеристик, что уменьшает стоимость перевозки тонны груза по сравнению с аналогами на рынке. При этом исключается необходимость формирования «шапки» груза, что снижает затраты на проведение погрузочно-разгрузочных работ и улучшает условия охраны труда. Дополнительное удобство при эксплуатации обеспечивается за счет применения двух лестниц, расположенных на торцевых стенах.
Новая конструкция заделки стоек без дополнительных усиливающих элементов внутри погрузочного пространства позволяет осуществлять перевозку пакетированных лесоматериалов. Конструкция настила пола обеспечивает удобство очистки, препятствует попаданию остатков груза в межрельсовое пространство и снабжена дренажными отверстиями для предотвращения скапливания влаги.
Конструкция торцевой стены выполнена с улучшенными прочностными характеристиками, увеличивая ее надежность в эксплуатации.
Размеры и расположение стоек и торцевой стены приняты с учетом осуществления погрузочно-разгрузочных работ любым способом, применяемым на сегодняшний день на сети.
Рис. 4. Вагон-платформа для перевозки лесоматериалов
На сегодняшний день опытный образец вагона-лесовоза проходит комплекс испытаний для определения соответствия заявленных параметров требованиям нормативных документов.
В рамках развития модельного ряда бункерных вагонов НПК ОВК представила новый вагон-хоппер для перевозки зерна и зернопродуктов объемом кузова 120 м3 с крышей из алюминиевого сплава (рисунок 5).
Увеличенная вместимость позволяет гарантировать эффективную перевозку легковесных зернопродуктов насыпной плотностью 0,6-0,65 т/м3 (шрота, жмыха и т.п.), с полным использованием повышенной до 77 т грузоподъемности и осевой нагрузки 25 тс.
Конструктивной особенностью вагона является крыша из высокопрочного алюминиевого сплава, использование которого позволяет значительно снизить материалоемкость конструкции, одновременно увеличив грузоподъемность. Применение нового материала также решает вопрос повышения коррозионной стойкости крыши и загрузочных люков, традиционно выполняемых из стального проката. Крепление алюминиевой крыши к стальному кузову реализовано с применением современных высокотехнологичных болтов с обжимными кольцами (HUCK-болтов).
Вагон оборудован помостами на крыше для выполнения погрузочных работ, переходной площадкой и лестницей для доступа на крышу. Для исключения несанкционированного доступа к перевозимому грузу в механизмах запирания загрузочных и разгрузочных люков применены оригинальные и эффективные устройства блокировки с возможностью установки запорно-пломбировочных устройств (ЗПУ). При этом на вагон достаточно двух ЗПУ (по одному на загрузочные и разгрузочные люки).
Вагон полностью совместим с существующей инфраструктурой и может эксплуатироваться на всех типах погрузочно-разгрузочных терминалов. В настоящее время изготовлен опытный образец вагона, проведены его испытания и завершается процедура сертификации.
Рис. 5. Вагон-хоппер для перевозки зерна с крышей из алюминиевого сплава
Помимо описанных выше вагонов на различных стадиях разработки и освоения производства находятся более 20 моделей различных типов вагонов нового поколения, среди которых цистерны для перевозки химических и нефтехимических грузов, вагоны-хопперы для зерна, минеральных удобрений и цемента, полувагоны с разгрузочными люками и глухим кузовом, а также универсальные и специализированные платформы.
В качестве направлений дальнейшего повышения эффективности эксплуатации подвижного состава, в том числе для тяжеловесного движения, во ВНИЦТТ определены разработки вагонов с увеличенным объемом кузова при использовании габарита Тпр, многоосных вагонов сочлененного типа, вагонов на трехосных и на четырехосных тележках.
Использование габарита Тпр позволяет создавать подвижной состав с увеличенным объемом кузова при соблюдении ограничений по длине вагона и поезда в условиях существующей инфраструктуры. Рост погонной осевой нагрузки и сокращение потребного парка на примере наиболее массового вида подвижного состава универсальных полувагонов с разгрузочными люками помогут снизить стоимость перевозки груза не менее, чем на 15%. Отдельным направлением повышения экономической эффективности перевозок является применение многоосных вагонов, в частности, вагонов сочлененного типа, со сниженным коэффициентом тары и увеличенной полезной осевой нагрузкой, при их эксплуатации экономия на стоимости перевозки составит 15-17%.
В результате реализации выбранных направлений научно-технического развития НПК ОВК разработана линейка нового подвижного состава с высокой экономической эффективностью. Увеличение грузоподъемности и объема перевозимого груза для представленных вагонов позволило повысить их провозную способность, а применение новых комплектующих стало гарантией надежности подвижного состава. Использование тележек Барбер дало возможность повысить безопасность перевозок и снизить воздействие на инфраструктуру. Реализация перечисленного комплекса мер в целом позволила сократить стоимость перевозки грузов (рисунок 6) и как результат увеличить экономическую эффективность использования новых вагонов по сравнению с эксплуатируемыми аналогами.
Рис. 6. Показатели экономической эффективности использования вагонов нового поколения
С.А. Федоров, канд. техн. наук, заместитель генерального директора ООО «ВНИЦТТ»
Д.Б. Денежкин, директор проектного отдела ООО «ВНИЦТТ»
А.А. Кононенко, главный конструктор ООО «ВНИЦТТ»
А.А. Меркулов, руководитель направления «Крытые вагоны» ООО «ВНИЦТТ»