Творческое

решение нестандартных задач

Генеральный директор Всесоюзного научно-исследовательского центра транспортных технологий Кирилл Кякк рассказывает о том, какая продукция вагоностроения востребована сегодня в России и мире.


16 апреля 2017

Новая идеология: развиваться или уйти

Кирилл Вальтерович, какие тенденции сформировались на российскомрынке вагоностроения?

За последнее время в отрасли произошло немало значимых изменений. Вагоны с осевой нагрузкой 25 тс, которые еще четыре года назад воспринимались как новое поколение, сегодня уже прочно обосновались на сети российских железных дорог. В эксплуатации находится более 60 тыс. таких вагонов разных производителей. Операторские компании убедились, что этот парк надежнее, требует меньшего обслуживания, перевозит больше грузов и, соответственно, позволяет лучше зарабатывать. Таким образом, на рынке грузового подвижного состава сформировался спрос преимущественно на вагоны нового поколения. При этом клуб производителей из-за экономического спада 2008 года сузился. На рынке остались только те, кто способен инвестировать в новые разработки и претворять их в жизнь.

Можно ли говорить, что раньше заводы подолгу выпускали один и тот же модельный ряд, а теперь, чтобы сохранить конкурентоспособность, все время надо предлагать что-то новое?

Концепция производства одной модели была характерна для СССР. Примерно в 2002 году на смену узкой специализации изготовителей пришел принципиально иной подход: заводы стали работать под конкретный заказ. Для этого достаточно было просто купить документацию на ту или иную модель подвижного состава (она стоила недорого, поскольку речь шла о вагонах, спроектированных за несколько десятков лет до этого), немного ее доработать и однократно выпустить партию для конкретного заказчика. Вследствие такой кажущейся простоты резко увеличилось количество вагоностроительных предприятий, но далеко не все они имели должную техническую подготовку. Поэтому предложение в какой-то момент превысило спрос. Сохранить свои позиции в новых условиях смогли только высокотехнологичные производители, у которых есть возможность инвестировать в опытно-конструкторские и научно-исследовательские работы (НИОКР). А те, кто просто хотел быстро заработать, конкуренции не выдержали и ушли с рынка.

Шаг в неизведанное

Каковы особенности развития вагоностроения России и в чем отличие от других стран?

В США преимущественно развивается специализированный подвижной состав для маршрутных перевозок. В Европе по железной дороге осуществляются многоцелевые перевозки небольшими объемами по достаточно высоким ценам. Экономическая эффективность там – на втором плане, а на первом − сервис. Вагоны более дорогие и приспособлены к определенным типам грузов.

В России же интенсивно развивается тяжеловесное движение. Причем это объективная необходимость, поскольку по наиболее массовым направлениям пропускная способность железных дорог исчерпана, стали образовываться пробки. Чтобы освоить растущие грузопотоки, нужно либо строить новые пути, что очень дорого, либо увеличивать длину и вес составов из типовых вагонов. Эксплуатация выбрала второй вариант. А мы как вагоностроители предлагаем третий путь развития – делаем так, чтобы одна единица подвижного состава вмещала больше груза. Это позволяет планомерно снижать потребный парк для перевозки требуемого объема.

Каким основным требованиям должен отвечать подвижной состав для тяжеловесного движения?

Прежде всего, это увеличенные грузоподъемность и объем кузова, а как следствие, и повышенная осевая нагрузка. Сейчас мы взяли планку в 25 тс: сеть без сбоев работает под такой нагрузкой. Следующий рубеж − 27 тс. Для вагоностроителей это шаг в новое. Дело в том, что заимствование зарубежных решений оказалось невозможным. Нам потребовалось создать уникальные ходовые части, обеспечить грузоподъемность, близкую к американской, но при этом сохранить воздействие на путь не выше, чем у вагонов старого поколения, пока массово находящихся в эксплуатации.

С одной стороны, решение этой задачи нам упрощал тот факт, что типовая тележка модели 18-100 по мере износа очень сильно увеличивала воздействие на путь, с другой – был неизбежен рост массы брутто и статической составляющей нагрузки. При разработке тележки 27 тс мы создали уникальную систему амортизации и гашения колебаний, которая позволяет минимизировать динамическое воздействие на путь. И это действительно самая дружественная к железнодорожному полотну тележка в мире.

До последнего времени вагоностроение развивалось путем совершенствования отдельных систем, не связанных между собой. В один период времени модернизировались тормозные системы, в другой − сцепные устройства или тележки. Но чтобы одновременно развивалось несколько систем, такого (по крайней мере в послевоенный период) не было. Мы же во ВНИЦТТ используем методики системного проектирования. Сейчас разрабатываем всю систему вагона: новое автосцепное устройство (теперь это тяжеловесная автосцепка, которая работает вместе с тяжеловесным сцепным устройством), тормозную систему (в перспективе она будет с тормозными цилиндрами на тележках, то есть в виде моноблока), оптимизированную конструкцию кузова с применением современных материалов. Благодаря развитой системе производства тихвинской вагоностроительной площадки мы можем гибко подходить к решению этих задач.

Открыты для общения

Какое применение в разработках ВНИЦТТ находят новые материалы?

Это направление можно разделить на два. Первое − это материалы, которые используются в производстве ходовых частей вагонов. Прежде всего к ним относятся износостойкие материалы для тележки, высокопрочный чугун с термической обработкой, полимеры, резинотехнические изделия, способные сохранять свою работоспособность при -60 °С, а также современные смазки. Второе направление − это материалы для конструкции кузова.

Для обоих направлений использование тех или иных материалов должно приносить ощутимый экономический эффект, который сначала нужно доказать. Говорить о массовом вводе в эксплуатацию кузовов из новых материалов пока рано, хотя такие исследования активно проводятся.

Какие задачи можно решить с помощью современных материалов?

Во-первых, при повышении грузоподъемности нужно увеличивать объем кузова. Чтобы это происходило без роста массы конструкции, требуются материалы с меньшим удельным весом или большей удельной прочностью. Во-вторых, важно повышать надежность и устойчивость материалов к воздействию агрессивных грузов. Это актуально, например, для химических цистерн и хопперов-минераловозов. В частности, в цистернах для химических грузов наряду с обычными низколегированными и коррозионно-стойкими сталями можно применять алюминиевые сплавы. Для зерновых хопперов важны гигиенические свойства материала, чтобы он не вступал во взаимодействие с грузом.

Как проверяется пригодность новых материалов для ваших разработок?

Начинаем с того, что оцениваем экономическую эффективность их применения. Делаем несколько вариантов эскизных проектов с разной долей использования новых материалов. Далее виртуально моделируем эксплуатационный жизненный цикл, по результатам которого оцениваются расходы и доходы − так высчитывается экономический эффект. Если он оказывается положительным по сравнению с вагоном из традиционных материалов, идем дальше.

Следующий шаг − проверка физических и механических свойств материала в условиях, моделирующих эксплуатационные на железной дороге. Тут уже без натурных исследований не обойтись. Берем материалы, делаем из них характерные элементы конструкции, испытываем их на прочность, сопротивление усталости, стойкость к коррозии и истиранию при воздействии груза.

На третьем этапе проектируем и изготавливаем опытные образцы вагона, которые испытываем при реальных воздействиях. Это самый дорогостоящий этап, который возможен только после успешного прохождения первых двух.

Сейчас у нас в разработке интересный проект цистерны с котлом из алюминиевого сплава высокой чистоты для перевозки высокоагрессивных химических грузов. Планируется, что она поступит в эксплуатацию осенью 2017 года. Также на завершающей стадии опытно-конструкторских работ находится хоппер для перевозки зерна с крышей из алюминиевых сплавов. Нам удалось почти на 1 т до 77 т увеличить грузоподъемность вагона, поэтому эффект от снижения парка вагонов, необходимого для обеспечения грузооборота, превысит повышение себестоимости от использования более дорогого алюминиевого сплава. Кроме того, мы видим ряд других перспективных направлений применения алюминиевых сплавов для замены стальных ненесущих элементов конструкции вагона.

Рассматриваете ли вы возможность внедрения композитных материалов?

Да, такая работа тоже ведется, но требует больше времени и более дорогой технической оснастки. Композитные материалы могут найти применение, например, при изготовлении люков вагонов-хопперов, подверженных агрессивному воздействию химических грузов, а также внешних ограждающих конструкций для цистерн с теплоизоляцией.

Еще одно важное направление работы с современными материалами − это системы покрытий. Они могут быть весьма эффективны для обеспечения стойкости к воздействию агрессивных грузов, гигиенических свойств и защиты грузовой емкости от коррозии. Правда, этот процесс тоже небыстрый. До того как применить новое покрытие, мы должны провести полный цикл экспериментальных проверок на образцах.

Как выбираете поставщиков материалов и комплектующих?

Наша стратегия такова, что мы общаемся со всеми разработчиками инновационных решений. Лучше мы потратим время на переговоры и обмен мнениями с сотней поставщиков и не найдем решения, чем упустим одно, которое даст эффект. Так что мы открыты для общения. Когда есть заинтересованность, выдаем поставщику техническое задание на адаптацию его решения к нашим условиям. Если он подтверждает такую возможность, принимаем решение о реализации проекта. При этом, конечно, изучаем потенциальный спрос.

Предложений сейчас много. Однако полного спектра материалов, которые бы защищали от воздействия всех перевозимых грузов в любых климатических условиях и с приемлемой себестоимостью и могли наноситься на стальные, алюминиевые или композиционные конструкции, пока нет. Но эти решения постепенно нарабатываются, каждый год их количество увеличивается в разы.

А какую работу вы проводите с операторами и грузовладельцами на стадии проектирования вагонов? Как учитываете их пожелания?

Одна из особенностей нашей компании состоит в том, что перед началом разработки вагонов мы сначала досконально изучаем специфику их будущей эксплуатации. Проектировщики должны знать весь технологический процесс. Когда вагон находится в составе поезда, там больше определенности. А вот при погрузке и разгрузке каждый раз происходит что-то новое. Мы привлекаем большие ресурсы, чтобы учесть все нюансы. Выезжаем на места погрузки и выгрузки и проводим обследования предприятий, систематизируем полученные данные и определяем свойства, которыми должна обладать будущая конструкция. В итоге эксплуатирующая организация может быть уверена, что наш вагон полностью соответствует всем требованиям.

Выход в мир

Сколько проектов сейчас разрабатывается и какие близки к завершению?

Параллельно на разной стадии готовности находится около 130 проектов. В ближайшее время планируем приемку 60-футовой платформы для перевозки леса, 40-футовой платформы для контейнеров с опасными грузами с улучшенной защитой, цистерны для химических грузов с котлом из алюминиевых сплавов и газовой цистерны увеличенного объема.

Можете на примере показать, как в ходе проектирования решается какая-то сложная технологическая задача?

Возьмем новую 60-футовую платформу для перевозки лесоматериалов модели 13-6895. Это классический пример, когда была найдена незаполненная рыночная ниша, а потом применен целый комплекс решений, который позволил подчеркнуть все преимущества конструкции. У любого вагона есть два основных ограничения − грузоподъемность и объем. Если вагон короткий и с малым объемом, в него помещается мало груза. А если вагон большой, то конструкция тяжелая и используется не весь объем, иначе можно превысить допустимую грузоподъемность. Найти баланс между массой конструкции и грузоподъемностью иногда бывает довольно сложно, особенно для таких грузов, как лесные, когда возможна разная комбинация загрузки (по 3, 4 или 6 м). Мы не должны возить воздух, который образовывается в зазорах между бревнами при укладке.

На первом этапе проекта была проведена работа с грузоотправителями лесных грузов. Мы обследовали Забайкалье и северо-запад России, поняли, как реально работает система погрузки, как укладываются лесоматериалы, какие нагрузки действуют и какие условия нужны, чтобы загружать и разгружать с минимальными потерями. После этого сделали конструкцию с оптимизированной грузовой зоной, пришли к выводу, что в длину 19,54 м по осям сцепления автосцепок можно уложить три штабеля шестиметровых лесоматериалов − это обеспечивает удобство и скорость погрузки. Решение уникальное, потому что грузоподъемность у платформы почти такая же, как у 40-футовой, а вот объем груза в полтора раза больше. Она сбалансирована как раз для тех сортов древесины, которые массово перевозятся в России. Сейчас эта платформа проходит испытания, в 2017 году планируется запустить ее в серийное производство.

Насколько актуальны ваши разработки в мире?

Мы ведем активную работу по выходу на международный рынок, и уже есть первые результаты. К примеру, чертежи литых деталей тележек Barber S2HD, основного типа тележек в Америке с осевой нагрузкой 30 тс, были адаптированы конструкторами и технологами ВНИЦТТ под технологические особенности нашего производства. Сейчас на ТВСЗ идет отработка технологии и производятся первые отливки для дальнейшей отправки в США в адрес Wabtec Corporation. Крупное вагонное литье нашего производства будет использовано для сборки тележек Barber S2HD.

Также работаем над вагоном-хоппером для африканского континента. Это очень интересный проект, в котором мы применили ряд конструкторских решений, превосходящих американские аналоги, например, создали систему разгрузки практически с полным раскрытием пола. В зависимости от влажности и температуры окружающей среды груз может быть твердым и абразивным или вязким и налипающим на стенки, а время выгрузки должно оставаться одинаково коротким. Мы предложили быстродействующий механизм, который к тому же может эксплуатироваться до 40 лет практически без обслуживания. Получился интернациональный проект, в котором участвуют поставщики комплектующих из разных стран.

Система ответственности

Насколько за последнее время изменились требования к безопасности подвижного состава и как это учитывается в вашей работе?

На фоне интенсивного развития вагоностроения система обоснования безопасности является пока отстающим элементом, однако философия технического регламента Таможенного союза уже предусматривает переход данной системы на новый качественный уровень. Сейчас идет активный процесс пересмотра методик 20-летней давности к оценке современных вагонов. С развитием тяжеловесного движения, увеличением межремонтных пробегов и осевой нагрузки разрабатываются новые стандарты. Но эта работа потребует еще много сил и времени, т.к. в системе стандартизации требуется серьезное переосмысление базовых подходов.

Сколько человек работает во ВНИЦТТ и насколько сложно было подобрать персонал?

Сейчас в штате более 200 человек. Собрать их было сложно, но еще сложнее сделать так, чтобы они работали как одна команда. На самом деле это тот случай, когда вместе мы можем сделать гораздо больше, чем по отдельности. При этом продолжаем расширяться, поскольку постоянно появляются новые направления и развиваются существующие. К примеру, IT-дирекция ВНИЦТТ участвует в создании единой системы электронного конструкторского и технологического документооборота и сопровождения жизненного цикла продукции на тихвинской промплощадке.

Для молодых специалистов мы можем предоставить творческую востребованную хорошо оплачиваемую работу и многому их научить, передать накопленный опыт. Очень важно вырастить следующее поколение, которое будет и дальше развивать конструкторскую базу.

Елена Романова