Кто остановит поезда
Российская компания освоила выпуск дисковых тормозов для скоростного железнодорожного транспорта, которые раньше покупали у немецкой Knorr-Bremse, и тем самым сняла риск отправки составов на стоянку в депо из-за отсутствия этих комплектующих
Предприятие «Транспневматика» из города Первомайска Нижегородской области вложило сотни миллионов рублей в производство дисковых тормозов. Теперь оно готово оснащать скоростные электропоезда «Ласточка», «Иволга», а в перспективе высокоскоростной «Сапсан» и не только дисковыми тормозами собственной разработки. Речь идет как о замене отработавших свой ресурс изделий компании Knorr-Bremse, уже установленных на действующих поездах и локомотивах, так и о вновь создаваемом скоростном и высокоскоростном подвижном составе.
Могли бы и сами…
Что мешало достичь технологического суверенитета в области поездных тормозов раньше? Технически и технологически, в общем-то, ничего. Дисковый тормозной механизм поезда (см. схему «Дисковые тормоза»), при всех специфических требованиях к ресурсу и надежности на железной дороге, не сложнее автомобильного.
И даже проще: вентилируемые, то есть с внутренними каналами для охлаждения, тормозные диски льют не целиком, а из двух половинок, соединяемых после мехобработки болтами на стальной ступице, — это так называемые диски осевого типа, устанавливаемые на ось колесной пары. Такие диски используются на неведущих осях вагонов электропоездов и обычных вагонов. Еще проще диски колесного типа: их половинки, конструктивно аналогичные осевым, крепятся непосредственно к колесу с двух его сторон. Их устанавливают на ведущие (моторные) колесные пары электропоездов и на локомотивы.
А технологии изготовления тормозного привода с единственным и при этом длинноходным поршнем выглядят чуть ли не пещерными на фоне изящных и невесомых автомобильных «моноблоков» о шести-восьми поршнях. Хотя, конечно, грубость имеет свой смысл: малая масса здесь не нужна, как и высокая точность срабатывания, а вот миллионный ресурс механизма, дисков и блоков, причем во всех климатических зонах и в любую погоду, необходим, как и минимальный объем обслуживания.
Все хорошо у нас и с компетенциями: советское транспортное машиностроение не слишком отставало от западного, а иногда и опережало его. Не исключение и тормоза. На трамваях дисковые механизмы появились почти сразу после войны, а с 1961 года начали использоваться на опытно-промышленных партиях вагонов и электропоездов. Так, вагоны первого скоростного поезда «Аврора», разгонявшегося до 160 км/ч, в 1965 году были переведены на дисковые тормоза. Появившиеся спустя семь лет вагоны поезда «Русская тройка», который разгонялся уже до 200 км/ч, изначально были оснащены такими механизмами. Как и многострадальный электропоезд ЭР-200, построенный в 1973-м, но допущенный к эксплуатации лишь в 1984-м, и еще более несчастливый ЭС-250 «Сокол», появившийся в 2000-м, но так и не дошедший до того, чтобы возить пассажиров.
Однако скоростные составы были каплей в море прочего железнодорожного подвижного состава, который из-за его неторопливости, все более заметной на фоне ускорявшихся как в Европе, так и в Азии поездов, и консервативности отрасли оснащали колодочными тормозами (см. схему «Колодочные тормоза»).
А когда уже в начале XXI века встал вопрос об «ускорении и перестройке» железнодорожного хозяйства, пока только пассажирского, выбор сделали в пользу интеграции с западными производителями. Так появились «Сапсан» и «Ласточка» (в девичестве Siemens) и пассажирский электровоз ЭП20 (созданный в сотрудничестве с Alstom), изначально оснащенные дисковыми тормозами Knorr-Bremse. Тормоза этой же фирмы, монополиста в своей отрасли, решили ставить и на пассажирские вагоны новейших серий, рассчитанные на скорость до 200 км/ч. Наши производители в этом, к слову, не одиноки: еще раньше на механизмы Knorr-Bremse перешли вагоностроители из бывших республик СССР. Что поделать: тираж снижает стоимость, а опыт обеспечивает качество.
А потом Knorr-Bremse ушла не попрощавшись. И оказалось… оказалось, что отечественные разработчики все эти годы не сидели сложа руки.
Сами и смогли
«Транспневматика», более ста лет производящая узлы для железнодорожного транспорта, еще в 2006 году начала разрабатывать дисковые тормозные системы в сотрудничестве с другими предприятиями и научными институтами отрасли. И не копируя лидера, а создавая собственные компетенции, защищенные патентами и подтвержденные сертификационными испытаниями, а требования последних к железнодорожному транспорту порой не уступают авиационным. Спустя десять лет эксперименты перешли в серийное производство тормозных дисков для «Ласточек», а в конце апреля 2023-го генеральный директор «Транспневматики» Владимир Батенков не без гордости представил прессе новые мощности производства и линейку современных тормозных механизмов, позволяющую полностью закрыть потребность и в новых тормозах, и в запасных дисках для уже выпущенных поездов.
Модернизация и диверсификация, к слову, крайне важны и для самого завода: его основная продукция, системы тормозов для грузовых вагонов старого, колодочного, типа, оказалась мало востребованной в прошлом году, когда сократился выпуск этих самых вагонов. Оборот предприятия упал с 6 млрд рублей в 2011 году до 700 млн в 2022-м, и банки, по словам Батенкова, отказывались давать ссуду под обновление производства: мол, убыточные вы. Выручил Фонд развития промышленности (ФРП).
В обновление и расширение производства вложено свыше 572 млн рублей, из них 199 млн предоставил федеральный ФРП и еще 30 млн — его региональное отделение. На днях ФРП одобрил еще один заем, на 218,2 млн (из 282 млн общих затрат), для дальнейшего расширения производства — уже для перспективных пассажирских вагонов, включая двухэтажные.
Станки с ЧПУ на новом производстве «Транспневматики» — токарные, фрезерные — частично отечественные, частично китайские, плюс готовится к вводу автоматическая линия плавки чугуна на собственном литейном производстве, заменяющая старые добрые вагранки. Стоит отметить, что тормозные механизмы на 80% изготовлены самим заводом из собственного чугунного и стального литья, остальное (манжеты, метизы) закупают у отечественных же предприятий. Таким образом, механизмы «Транспневматики» полностью российские.
Обновленные мощности позволят производить до 450 тормозных блоков и до тысячи дисков в месяц — и для вновь производимых поездов, и для ремонта уже выпущенных. Помимо уже эксплуатируемых «Сапсана» и «Ласточки», имеющих немецкие корни, это и российская «Иволга 3», и «Восток», полностью локализированная и «русифицированная» версия «Ласточки». А также поезд метро нового поколения «Москва-2020», пассажирский электровоз ЭП20 (а впоследствии, для его замены, ЭП40) и вагоны новых типов.
На первом плане оснащение пассажирского состава, но на дисковые тормоза уже переходят и производители специальной техники (в частности, железнодорожных кранов), а в перспективе наращивание скорости и грузовых поездов. Пока — через создание «ускоренных» составов, ведомых пассажирскими локомотивами. Нижегородцы готовы и к этому. Наработки конструкторов «Транспневматики» позволяют создать новые системы или приспособить имеющиеся для любого подвижного состава, обеспечив необходимые тормозные свойства грузовым поездам с конструктивной скоростью до 140 км/ч, а пассажирским — до 250 км/ч.
Начаты на «Транспневматике» и предварительные проработки системы для перспективного высокоскоростного (до 360 км/ч) поезда, создаваемого компанией «Синара — Транспортные машины». По словам конструкторов завода, кардинально возросшая скорость движения потребует принципиально иного уровня исследований при разработке всех систем, в том числе постройки новых стендов и новых полигонов. И не исключено, что еще и внедрения новых технологий изготовления: на сертификации состав должен выдержать два торможения — с максимальной скорости до нуля — в течение десяти минут, причем только на тормозах, без использования реостатного и рекуперативного режимов (торможения двигателем). Но, в общем, даже переход на карбон-керамические тормозные диски вместо чугунных, потребуйся таковые, не та крепость, которую не смогли бы взять нижегородцы.
А тем временем начала возникать конкуренция: по заявлению Тараса Спивака, генерального директора группы компаний «Ключевые системы и компоненты» (ГК КСК, входит в Трансмашхолдинг), в конце прошлого года они приступили к формированию дивизиона по тормозным системам. Первые диски и тормозные блоки для продукции Трансмашхолдинга в ГК КСК намерены выпустить в 2024 году. В интервью Rollingstock Agency, которое Тарас Спивак дал в конце марта, он высказал сомнения в возможности российских производителей тормозных систем «обеспечить соответствующий технический уровень и объем производства». Судя по увиденному нами на обновленном производстве нижегородцев, сомнения эти лишены оснований.
Дисковые тормоза
Дисковые тормоза работают подобно велосипедным клещевым. Только зажимается не обод, а отдельный диск по типу вентилируемого автомобильного, установленного на колеса и оси вагона или локомотива. Такая система сложнее в изготовлении, а потому дороже, зато долговечнее и стабильнее (вентилируемый диск охлаждается лучше монолитного колеса и меньше склонен к тепловой деформации), а главное, намного эффективнее. Благодаря последнему дисковые тормоза безальтернативны для скоростных поездов и локомотивов, а также для городских электричек с их частыми остановками.
Колодочные тормоза
Колодочные тормоза подобны автомобильным барабанным, только вывернутым наизнанку. Просто, недорого и до какого-то предела эффективно. Однако зачастую поверхность катания колеса покрыта смазкой вперемежку с грязью. А торможение даже во вспомогательном режиме сокращает срок службы колесных пар в два раза и более, не говоря уже о возможном перегреве, способном привести колесную пару в негодность из-за тепловой деформации.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl