ФУНДАМЕНТ БУДЕ НАДІЙНИМ

Перефразувавши великого Марка Твена, можна стверджувати, що чутки про смерть фундаментальної науки в Україні дуже перебільшені. Значною мірою це доводять матеріали науково-практичної конференції «Академічна наука — залізничному транспорту України», що відбулася наприкінці червня на базі науково-технічного комплексу «Інститут електрозварювання імені Є.Патона». Організатори цих своєрідних наукових слухань — Національна академія наук, Державний науково-дослідний центр залізничного транспорту «Укрзалізниці», Науково-технічне товариство залізничників України.

Із зацікавленої сторони були присутні представники главків залізничного відомства, зокрема шляхового й локомотивного, на задоволення потреб яких, власне, й було спрямовано багаторічні зусилля наших учених мужів.

Просто-таки вражає розмаїття наукових галузей, у яких здійснювалися дослідження, спрямовані на підвищення якості та безпеки залізничних перевезень. Це, безсумнівно, свідчить про наукоємність транспортної галузі, що й не дивно з огляду на технічну і технологічну насиченість залізниць XXI століття. На конференції можна було дізнатися про безліч наукових розробок: від спеціальних клеїв та екологічних технологій на молекулярному рівні до спроб одержати спеціальні надміцні сталі та сплави із наперед заданими параметрами. Також були представлені різні способи з’єднання деталей із цієї сталі: від звичайного зварювання до зварювання вибухом.

Нині на шляху залізничників до прискорення пасажирських перевезень і доведення швидкості потягів до 200 кілометрів на годину з’явилася несподівана перешкода. Це вібраційне ущільнення грунту від підвищених динамічних навантажень, викликаних великою швидкістю поїздів. Причому, як засвідчили дослідження Інноваційного центру Академії наук й Інституту геологічних наук, такі динамічні навантаження виникають не тільки безпосередньо в глибині залізничного полотна, яким рухається потяг, а й на значній відстані від нього. А під впливом води, який слід враховувати в нашому кліматі, такі руйнування можуть призвести до необоротних процесів. Ясна річ, усе це неабияк впливає на безпеку руху на залізниці з підвищеною швидкістю, тож не могло залишатися поза увагою як учених, так і залізничників.

Утім, у світі є наукові розробки щодо зміцнення як власне залізничного полотна, так і прилеглого до нього грунту. Треба лише взяти за основу сам принцип і застосувати його до конкретних умов нашої країни. Й українські вчені знайшли метод, що полягає у використанні під час будівництва залізничних насипів так званого армування грунтів геотехнічними ситами з різних полімерів і нетканими матеріалами. Хоча сам метод поки що в стадії розробки, перші спроби його застосування при реконструкції магістралі під швидкісний рух на ділянці Київ—Дніпропетровськ уже зроблені. Утім, ефективність засвідчить досвід щоденної експлуатації.

Стосовно самого швидкісного руху, то, впроваджуючи його, залізничники зіткнуться з чималою кількістю проблем, які так чи інакше доведеться вирішувати. І серед них — контроль стану рейок, від якого часом залежить безпека пасажирів. Оскільки в умовах підвищеного навантаження на самі рейки та ще й за певного ослаблення контакту між колесами та власне рейками, неминучого при великих швидкостях, найменший дефект сталевого шляху може призвести до катастрофи.

У світі протягом уже багатьох років розробляються системи оптичного контролю геометричних розмірів рейок із точністю до 0,1 міліметра, причому виміри можуть проводитися на швидкості до 300 кілометрів на годину. Не залишили цю проблему без уваги й учені Інституту електрозварювання імені Патона, де вже нагромаджений чималий досвід розробки систем так званого технічного зору на основі використання потужних лазерних освітлювачів для дослідження гладких, практично дзеркальних, поверхонь. До речі, ці розробки вже досить давно використовуються для виявлення дефектів у ракетобудуванні, виробництві суден і на трубних заводах. Необхідно було адаптувати метод до залізниці, що й зробив доктор технічних наук Ф.Кисельовський.

Запропоновану ним систему контролю стану рейок без особливих труднощів можна встановлювати як у спеціальних вимірювальних вагонах, так і в будь-якому з пасажирських вагонів швидкісного поїзда. Така система спроможна забезпечити вимірювання профілю й розмірів поперечного перетину рейок із точністю до 0,1 міліметра. Застосовувані для цього високоінтенсивні лазери, передавальні камери та комп’ютер дозволяють одержувати результати в режимі реального часу й негайно виявляти ділянки, що потребують підвищеної уваги шляховиків.

Так чи інакше, але інтереси академічних учених обертаються, головним чином, навколо рейок. Утім, це виправдано: саме від стану шляху залежить і рівень безпеки, і можливість досягнення високих швидкостей. А в основі всього лежить зварювальний процес, що його якістю визначається все назване вище. У цій галузі Інститут електрозварювання втримує беззаперечне лідерство. Тож під час конференції шляховикам запропонували цілу низку різних видів зварювання, а також систем контролю зварних швів рейкового полотна. Також були презентовані й унікальні методи якісного зварювання різнорідних матеріалів, як, приміром, приварювання мідного контактного дроту до сталевих рейок. Що вже казати про термітний метод, яким сьогодні у світі щороку зварюється до двох мільйонів рейкових стиків. Він досить простий і не потребує ні громіздкого устаткування, ні потужних джерел живлення.

Не менш цікавий інший метод зварювання рейок і стрілочних переводів — тиском із використанням пульсуючого оплавлення. Це дозволяє просто неймовірно покращити показники механічної міцності зварних швів, їхньої пластичності, а також удвічі-втричі зменшує витрату металу на оплавлення та скорочує час самого зварювального циклу. Треба відзначити, що запропонований Інститутом спосіб зварювання дозволяє виконати головне завдання шляховиків — забезпечити безстиковий шлях, без чого неможливий швидкісний рух.

Зрозуміло, цією проблемою не обмежується академічний інтерес до залізничного транспорту. На конференції представлено низку фундаментальних досліджень, хоча й не пов’язаних безпосередньо із регулярним рухом поїздів, проте не менше важливих для нормального функціонування галузі. Так, науково-виробниче об’єднання «Вектор» запропонувало на суд фахівців систему паспортизації та моніторингу технічного стану залізничного транспорту. Система унікальна тим, що дозволяє проводити моніторинг не лише рухомого складу, а й іншого залізничного майна, зокрема матеріальних активів, що беруть участь в експлуатації та ремонті рухомого складу й іншого допоміжного хазяйства.

Багатьом із нас доводиться користуватися електричками чи подорожувати поїздами, локомотивами яких є електровози. І, ясна річ, на відміну від організаторів залізничного руху, пасажирів не цікавить, за рахунок чого здійснюється рух. Науково-технологічний центр НАН України «Реактивелектрон» пропонує розроблені ним накладки на струмоприймачі, від надійності роботи яких і залежить, чи дістанемося ми до потрібного пункту. Тривалі випробування таких мідно-графітових накладок на Донецькій залізниці засвідчили, що 5 тис. експериментальних екземплярів можуть витримати від 80 до 100 тис. кілометрів. За висновком Державної науково-технічної експертизи Міністерства в справах науки й технологій, ці накладки відповідають кращим світовим зразкам.

Безпрецедентними є розробки Інституту сорбції та ендоекології, що забезпечують екологічну та пожежну безпеку на залізничному транспорті. Вони стосуються передусім перевезень небезпечних вантажів, ліквідації можливих аварійних ситуацій, очищення ємностей для перевезення нафтопродуктів, очищення стічних вод. Причому запропоновані Інститутом сорбенти не тільки дозволяють надійно очищати останні від нафтопродуктів, а й згодом раціонально використовувати відходи, перетворюючи їх на паливні брикети.

Досить складно охопити весь спектр наукових розвідок і запропонованих до впровадження відкриттів. Тож «Укрзалізниця» й Академія наук України планують налагодити довгострокове співробітництво з метою застосування останніх розробок на практиці. А їх значимість і послідовність впровадження має визначити спеціальна комісія, рішення якої і вплинуть у результаті на технічне переозброєння залізничного транспорту країни.