Скоростные поезда, летящие со скоростью 300 км/ч, изменили облик Европы. Расстояния между городами измеряются уже не в километрах, а в часах движения французских TGV, немецких ICE, британских Eurostar и других скоростных поездов.

Историческая справка

Вклад SKF в развитие скоростных поездов связан с разработкой, проектированием и испытанием подшипников колесных пар. Скоростные поезда определены в целом ряде европейских стандартов как транспортные средства, способные развивать скорость более 200 км/ч. К 30-ым гг. прошлого века поезда в Европе и Северной Америке уже достигали скорости 130 км/ч, а предельной считалась скорость 160 км/ч.

Североамериканские и европейские паровозы оснащались буксовыми узлами и сферическими роликоподшипниками SKF. Французский экспериментальный поезд Michelin 23 с резиновыми колесами, способный развивать максимальную скорость 150 км/ч, был оборудован подшипниками редуктора и колесными подшипниками SKF. Еще одним примером 20–30-ых гг. прошлого века является голландский дизельный поезд DE 3 образца 1934 г., оборудованный буксовыми узлами и сферическими роликоподшипниками.

Развитию железнодорожной отрасли помешала Вторая мировая война, и только в 1964 г., после торжественного представления Японией поезда Tokaido Shinkansen, способного развивать скорость до 200 км/ч, возобновились разработки в области скоростных поездов. На европейском континенте – в Германии – в 1965 г. появились электровозы, развивающие такую же скорость.

Они были оснащены буксовыми узлами с цилиндрическими роликоподшипниками и приводными подшипниками SKF. В 1981 г. в промышленную эксплуатацию были введены первые французские поезда TGV, скорость которых достигала 270 км/ч. Эти поезда были оборудованы приводными подшипниками SKF.

Перевозки на высокой скорости

Первым скоростным поездом с системой наклона на итальянской железной дороге стал поезд ETR 450, введенный в эксплуатацию в 1985 г. Поезда Pendolino развивают максимальную скорость 250 км/ч. Буксовые узлы разработаны SKF и оснащены подшипниками SKF.

Поезда Pendolino следующего поколения дополнительно оборудовались встроенными датчиками скорости. С 1992 г. такие поезда эксплуатируются в Италии, в Финляндии, в Швейцарии, в Португалии. Поезда Pendolino самой последней модели курсируют в Чехии.

Шведские скоростные поезда с системой наклона X2000,  разработанные компанией ADtranz в 1990 г., развивают максимальную скорость 220 км/ч и оснащены буксовыми коническими подшипниковыми узлами SKF TBU 130×220. Один из таких поездов  также курсирует в Китае.

Увеличение скоростей в Германии, Италии, Японии и Испании

Немецкие скоростные поезда ICE были введены в промышленную эксплуатацию в 1991 г. Практически все они оснащены подшипниками SKF. Прицепные вагоны поездов ICE 2, способных развивать скорость до 280 км/ч, оборудованы коническими роликоподшипниками SKF. Моторные вагоны поездов ICE 1 и ICE 2 оснащены буксовыми коническими подшипниковыми узлами TBU 150×250.

Итальянские скоростные поезда ETR 500 развивают скорость до 300 км. Моторные и прицепные вагоны оборудованы буксовыми коническими подшипниковыми узлами SKF со встроенными датчиками скорости и температуры. Первые такие поезда были введены в эксплуатацию в 1992 г.

SKF получила заказ на поставку продукции для первых японских скоростных поездов Shinkansen в экспортном варианте. Компания KHI (Kawasaki Heavy Industries), крупнейший производитель железнодорожного подвижного состава в Японии, отдала предпочтение SKF, выбрав ее в качестве поставщика буксовых подшипников для 360 вагонов, экспортируемых на Тайвань. Такие поезда способны развивать скорость 300 км/ч.

Весьма широкое распространение скоростные поезда получили в Испании.

Целый ряд современных локомотивов и поездов оснащены подшипниковыми узлами колесных пар и буксовыми узлами SKF, а большинство из них оборудованы приводными подшипниками:

• Скоростной поезд с системой наклона Alstom Alaris S490, максимальная скорость 220 км/ч
• Поезда Alstom Lanzaderas S104 и S114, максимальная скорость 250 км/ч
• Скоростной поезд Alstom AVE S100, максимальная скорость 300 км/ч
• Поезд CAF/ATPRD для разноколейных путей, максимальная скорость 250 км/ч
• Скоростной поезд CAF, изготовленный для Турции, максимальная скорость 250 км/ч
• Поезд Siemens Velaro S103, рабочая скорость 350 км/ч (В европейском серийном производстве зафиксирована скорость 404 км/ч)
• Поезд Talgo S130 для разноколейных путей, максимальная скорость 250 км/ч
• Скоростные поезда Talgo AVE S102 и S112, максимальная скорость 330 км/ч (вагоны изготовлены компанией Talgo, а силовые компоненты – компанией Bombardier).

Технические особенности

Исторически колесные пары оснащались сферическими роликоподшипниками, которые со временем уступили место коническим или цилиндрическим роликоподшипникам, которые обеспечивают функционирование при низких рабочих температурах и снижение трения. Понижение рабочих температур приводит к увеличению ресурса пластичной смазки и значительному увеличению интервалов между техобслуживанием. Для упрощения процессов сборки и техобслуживания SKF разработала буксовые подшипниковые узлы колесных пар в сборе. В основу конструкции заложена концепция заправленного заводской смазкой, уплотненного и готового к монтажу модуля.

Для таких тяжелых условий эксплуатации разработаны специальные детали, которые также находят применение и на обычных поездах:

• сепаратор из полиамида для повышения надежности и безопасности в критических условиях эксплуатации;
• прокладка из полимера между опорным кольцом и внутренним кольцом подшипника для защиты от фреттинг-коррозии и загрязнения подшипника, что во многом способствует увеличению интервалов техобслуживания и снижению расходов за весь срок службы.

SKF также разработала датчики для контроля скорости и температуры, установленные непосредственно на подшипнике, что способствует снижению количества компонентов в составе оси.

Сверхточные испытания и стандарты

SKF принимала активное участие в разработке европейского стандарта EN 12082, определяющего технические условия и критерии приемки при утверждении подшипников и подшипниковых узлов колесных пар на специальных стендах для проведения испытаний путем моделирования. Первоначально этот стандарт разрабатывался для поездов класса TGV, первых скоростных поездов в Европе. На сегодняшний день SKF имеет в своем арсенале семь таких испытательных стендов, работающих в круглосуточном режиме в исследовательском центре компании в Нидерландах.

Корпуса буксовых узлов, представляющие собой критически важные компоненты, передающие нагрузку тележек на подшипники колесных пар, также подлежат весьма серьезным испытаниям на усталостные нагрузки, проводимым на базе стандартов UIC, после того, как произведены детальные расчеты с применением моделирования и проверки предела усталости с использованием компьютерного моделирования.

Продукция также соответствует требованиям нового европейского стандарта IRIS (International Railway Industry Standard). SKF стала одной из первых компаний, прошедших сертификацию по этому стандарту. Данный стандарт вобрал в себя все особенности стандарта ISO 9000 плюс дополнительные требования европейской железнодорожной отрасли. Кроме того, стандарт IRIS предусматривает оценку систем управления, особенно при управлении проектами на различных производственных участках.

Последние технические достижения

ETCS

Европейская система управления движением поездов (ETCS) – это новая система сигнализации, управления и сопровождения поездов. Система ETCS призвана заменить 14 несовместимых внутренних европейских систем обеспечения безопасности движения поездов, особенно скоростных линий. Основным является точное расположение скоростных поездов на базе счетчика числа оборотов и мониторинга направлений движения. На подшипниковые узлы SKF с встроенным резиновым уплотнением установлены датчики – такая конструкция обеспечивает экономию пространства и запчастей, а также удобство эксплуатации. Для обеспечения отказоустойчивости и независимости систем датчиков целый ряд датчиков установлен на уплотнении подшипника. Дополнительным преимуществом встроенных датчиков является то, что первоначальная конструкция буксового узла может быть использована без дополнительной переработки. Одними из первых датчики SKF стали применяться на итальянских поездах Pendolino.

Мониторинг с целью обнаружения неисправностей

Системы мониторинга механического состояния оборудования SKF в реальном времени разработаны с целью облегчения обнаружения и устранения неисправностей, выдачи рекомендаций в автоматическом режиме в отношении устранения существующих или возможных неисправностей, а также обеспечения входных данных для систем управления техобслуживанием, основанных на мониторинге состояния оборудования. Система мониторинга IMx-R в составе SKF Multilog On-line System, разработанная специально для железнодорожной отрасли, увеличивает ресурс транспортных средств за счет повышения надежности, достигаемой, к примеру, благодаря мониторингу:

• состояний подшипников колесных пар и срока службы пластичной смазки,
• поверхности катания и формы колес,
• устойчивости тележки/отслеживания неустойчивого положения тележки,
• обстоятельств схождения с рельсов,
• состояния системы тяги, то есть тяговых двигателей, редукторов и карданных валов,
• дисбаланса и резонанса,
• состояния рельсового пути.

Система мониторинга IMx-R в составе SKF Multilog On-line System обеспечивает автоматическую подачу предупредительных сигналов (как в пределах бортовой системы поезда, так и удаленную передачу сигналов) в зависимости от нагрузки и скорости движения состава, которые обрабатываются с целью автоматической диагностики и анализа причин отказа или неисправности. Данная система соединена с системами управления техобслуживанием для планирования работ, выбора необходимых запчастей и оформления заказа на работу, а также через эту систему можно получить доступ к данным конечных пользователей, системным данным и информации, представленной на веб-сайте.