Перефразируя великого Марка Твена, можно утверждать, что слухи о кончине фундаментальной науки в Украине сильно преувеличены. В значительной степени это доказывают материалы научно-практической конференции «Академическая наука — железнодорожному транспорту Украины», которая состоялась в конце июня на базе научно-технического комплекса «Институт электросварки имени Е.Патона». Организаторы этих своеобразных научных слушаний — Национальная академия наук, Государственный научно-исследовательский центр железнодорожного транспорта «Укрзалізниці», Научно-техническое общество железнодорожников Украины.
С заинтересованной стороны присутствовали представители главков железнодорожного ведомства, в частности, путейского и локомотивного, на удовлетворение нужд которых, собственно, и были направлены многолетние усилия наших ученых мужей.
Не просто удивляет, но и поражает разнообразие областей научных знаний, в которых проводились исследования для безопасных и качественных железнодорожных перевозок. Это же свидетельствует и о наукоемкости транспортной отрасли, что неудивительно при технической и технологической насыщенности железных дорог XXI столетия. На конференции было представлено множество научных разработок: от специальных клеев и экологических технологий на молекулярном уровне до изысканий в области получения специальных сверхпрочных сталей и сплавов с заранее заданными параметрами. Были также представлены разнообразные способы соединения деталей из этой стали: от обычной сварки до сварки взрывом.
Ныне на пути железнодорожников к ускорению пассажирских перевозок и доведению скорости составов до 200 километров в час появилось неожиданное препятствие. А заключается оно в возникновении вибрационного уплотнения грунта при повышенных, вызванных большой скоростью железнодорожных составов, динамических нагрузках. Причем, как показали исследования Инновационного центра Академии наук и Института геологических наук, такие динамические нагрузки возникают не только непосредственно в глубине железнодорожного полотна под проходящим составом, но и на значительном расстоянии от него. А под воздействием воды, что следует учитывать при нашем климате, такие разрушения могут привести к необратимым процессам. Разумеется, все это в значительной степени влияет на безопасность движения по железным дорогам с повышенной скоростью, а потому не могло оставаться вне поля зрения как ученых, так и железнодорожников.
Впрочем, в мире существуют научные разработки по укреплению как самого железнодорожного полотна, так и прилегающего к нему грунта. Нужно лишь взять за основу сам принцип и применить его к конкретным условиям нашей страны. И украинские ученые нашли метод, который заключается в применении при строительстве железнодорожных насыпей так называемого армирования грунтов геотехническими ситами из различных полимеров и неткаными материалами. Хотя сам метод находится еще в стадии разработки, первые попытки его применения при реконструкции магистрали под скоростное движение на участке Киев—Днепропетровск уже были предприняты. Впрочем, эффективность будет определяться опытом повседневной эксплуатации.
Что касается скоростного движения, то при его внедрении железнодорожников поджидает еще немало проблем, которые тем или иным образом приходится решать. И среди них — контроль состояния рельсов, от которого порой зависит безопасность пассажиров. Поскольку в условиях повышенной нагрузки на сами рельсы плюс некоторого ослабления контакта между колесами и собственно рельсами, что неизбежно при больших скоростях, самый ничтожный дефект стального пути может привести к катастрофе.
В мире на протяжении уже многих лет разрабатываются системы оптического контроля геометрических размеров рельсов с точностью измерений в 0,1 миллиметра, причем замеры могут проводиться на скорости до 300 километров в час. Не обошли эту проблему своим вниманием и ученые Института электросварки имени Патона, где уже накоплен достаточно большой опыт в разработке систем так называемого технического зрения на основе использования мощных лазерных осветителей при исследовании гладких, практически зеркальных, поверхностей. К слову сказать, эти разработки уже довольно давно используются при обнаружении дефектов в ракетостроении, производстве судов и на трубных заводах. Необходимо было адаптировать данный метод к железным дорогам, что и было сделано доктором технических наук Ф.Киселевским.
Предложенная им система контроля состояния рельсов без особых трудностей может устанавливаться как в специальных измерительных вагонах, так и в каком-либо из пассажирских вагонов скоростного состава. Такая система способна обеспечить измерение профиля и размеров поперечного сечения рельсов с точностью до 0,1 милиметра. Применяемые для этого высокоинтенсивные лазеры, передающие камеры и компьютер дают возможность получать результаты в режиме реального времени и немедленно выявлять участки, требующие повышенного внимания путейцев.
Так или иначе, но интересы академических ученых в основном вращаются вокруг рельсов. Впрочем, это оправдано: именно от состояния пути зависит и степень безопасности, и возможность достижения высоких скоростей. А в основе всего лежит сварочный процесс, качеством которого определяется все перечисленное выше. В этой области Институт электросварки удерживает безоговорочное лидерство. Потому в ходе конференции вниманию путейцев был предложен целый ряд разнообразных видов сварки, а также систем контроля сварочных швов рельсового полотна. Причем были предложены и уникальные методы качественной сварки разнородных материалов, как то приварка медного контактного провода к стальным рельсам. Не говоря уж о термитном методе, которым уже сегодня в мире ежегодно сваривается до двух миллионов рельсовых стыков. Данный метод довольно прост и не требует ни громоздкого оборудования, ни мощных источников питания.
Не менее интересен другой метод сварки рельсов и стрелочных переводов — давлением с использованием пульсирующего оплавления. Это удивительным образом позволяет значительно улучшить показатели механической прочности сварных швов, их пластичности, а также в два-три раза уменьшает расход металла на оплавление и сокращает время самого сварочного цикла. Нужно отметить, что предложенный институтом способ сварки рельсов позволяет решить главную задачу путейцев — обеспечить бесстыковой путь, столь важный для организации скоростного движения.
Разумеется, этой проблемой не ограничивается академический интерес к железнодорожному транспорту. На конференции был представлен целый ряд фундаментальных исследований хоть напрямую и не связанных с регулярным движением поездов, однако не менее важных для нормального функционирования отрасли. Так, научно-производственным объединением «Вектор» на суд специалистов была предложена система паспортизации и мониторинга технического состояния железнодорожного транспорта. Система уникальна тем, что дает возможность проводить мониторинг не только подвижного состава, но и другого железнодорожного имущества, включая материальные активы, участвующие в эксплуатации и ремонте подвижного состава и прочего вспомогательного хозяйства.
Многим из нас в повседневной жизни приходится пользоваться электричками или же путешествовать поездами, в качестве локомотива использующими электровозы. И, конечно же, в отличие от организаторов железнодорожного движения, пассажиров не интересует, за счет чего осуществляется движение. Научно-технологический центр НАН Украины «Реактивэлектрон» предлагает разработанные им накладки на токоприемники, надежность работы которых как раз и помогает нам добраться до нужного пункта. Длительные испытания таких медно-графитовых накладок на Донецкой железной дороге показали, что 5 тыс. опытных экземпляров могут выдержать от 80 до 100 тыс. километров. По заключению Государственной научно-технической экспертизы Министерства по делам науки и технологий, данные накладки соответствуют лучшим мировым образцам.
Беспрецедентны разработки Института сорбции и эндоэкологии, касающиеся экологической и пожарной безопасности на железнодорожном транспорте. Они относятся прежде всего к перевозкам опасных грузов, ликвидации возможных аварийных ситуаций, к очистке емкостей для перевозов нефтепродуктов, очистке сточных вод. Причем предлагаемые Институтом сорбенты не только позволяют надежно очищать последние от нефтепродуктов, но и впоследствии рационально использовать отходы, превращая их в топливные брикеты.
Довольно сложно охватить весь спектр научных изысканий и предложенных к внедрению открытий. Потому «Укрзалізниця» и Академия наук Украины намерены наладить долгосрочное сотрудничество с целью внедрения последних разработок в повседневную практику отрасли. А значимость и очередность внедрения таких разработок предстоит определить специальной комиссии, решения которой и повлияют в результате на техническое перевооружение железнодорожного транспорта страны.