Bearings on the Brink: American
Railways in Peril
This article analyzes the alarming situation
with freight train derailments in the USA, focusing on the role of
outdated Class F bearings. Highlighted by the catastrophic
derailment in East Palestine, Ohio, the piece explores the inherent
weaknesses of Class F bearings, their contribution to accidents, and
compares them to the newer, more robust Class K bearings. The
article further examines the contributing factors to derailments,
such as insufficient maintenance practices, inadequate detection
systems, and pressure to prioritize profit over safety. Despite
proposed solutions like legislation and increased detector
installations, the analysis suggests a deeper, systemic problem that
demands a more comprehensive approach to railway safety in the USA.
_____
Крушение поезда Norfolk Southern в
Ист-Пэлистине, штат Огайо, в феврале 2023 года, стало не только
трагедией, но и серьезным сигналом о проблемах с безопасностью на
американских железных дорогах.
Эта авария, вызванная перегревом
подшипника, заставила весь мир задуматься о безопасности
железнодорожных перевозок в США. Американские власти и
железнодорожные компании пообещали принять меры, но, к сожалению,
проблема остается актуальной, и даже усугубляется.
Иллюстрация: Кандинский
Крушение товарных поездов в США в 2023 году привлекло широкое
внимание к проблеме износа буксовых подшипников
Что произошло в Ист-Пэлистине?
Товарный поезд компании Norfolk Southern,
перевозивший опасные химические вещества, сошел с рельсов из-за
перегрева подшипника, что привело к огромному пожару и выбросу
токсичных веществ в атмосферу и воду. В результате катастрофы была
эвакуирована большая часть населения Ист-Пэлистине, а жизнь в городе
была парализована на несколько месяцев.
Схожая трагедия в Кентукки
В ноябре 2023 года произошло еще одно крушение
поезда CSX в штате Кентукки. Поезд сошел с рельсов из-за перегрева
подшипника и загорелся. В результате была эвакуирована небольшая
деревня с населением около 200 человек.
Эти два инцидента - в Ист-Пэлистине и в Кентукки
- демонстрируют системные проблемы с безопасностью на американских
железных дорогах.
В чем корень проблемы?
1) Устаревшие подшипники: несмотря на появление
более надежных подшипников класса K, разработанных для работы при
повышенных нагрузках, многие железнодорожные компании продолжают
использовать устаревшие подшипники класса F, разработанные для
работы при более низких нагрузках. Это объясняется желанием
сэкономить на замене подшипников.
2) Недостаточное техническое обслуживание: часто
железнодорожные компании не уделяют достаточного внимания
регулярному техническому обслуживанию вагонов и контролю за
состоянием подшипников. В результате дефекты в подшипниках могут
оставаться незамеченными, пока не приведут к серьезным последствиям.
3) Недостаточное количество детекторов перегрева
подшипников: в США еще не широко распространены системы диагностики
перегрева подшипников. В результате, перегрев подшипников может
оставаться незамеченным до тех пор, пока не произойдет крушение.
4) Экономия на безопасности: жажда прибыли и
экономия на безопасности стали главными причинами отказа
железнодорожных компаний от модернизации подвижного состава и
внедрения более эффективных систем диагностики.
|
Что такое подшипники класса F и K?
1) Подшипники класса F (традиционные)
- это более старая конструкция, которая была разработана в
1950-х годах и использовалась для работы при нагрузке 263K
GRL (Gross Rail Load). Применяются в товарных вагонах для
перевозки грузов до 100 тонн. Они имеют большую длину и
содержат специальные уплотнительные кольца, которые
предотвращают проникновение грязи и воды в подшипник. Однако
эти кольца могут создавать дополнительное трение и даже
вызывать износ оси вагона из-за вибрации. К тому же,
подшипники класса F менее устойчивы к перегрузкам, что
делает их менее надежными при современных требованиях к
перевозкам более тяжелых грузов.
2) Подшипники класса K (компактные)
были введены в 1997 году и предназначены для работы при
нагрузке 286K GRL. Они отличаются от подшипников класса F
более компактной конструкцией, которая сводит к минимуму
изгибные напряжения в подшипнике и оси. Подшипники класса K
не содержат уплотнительные кольца, что снижает трение и
уменьшает риск износа оси. Они более эффективны при более
высоких нагрузках, а также обладают более прочной
конструкцией, что делает их более устойчивыми к перегреву.
Иллюстрация: Timken AU
Сравнение размеров буксовых
подшипников класса F и K
Недостатки подшипников
класса F:
1) Высокий риск перегрева: из-за
уплотнительных колец и большей длины подшипники класса F
более склонны к перегреву при высоких нагрузках.
2) Износ оси: уплотнительные кольца
могут вызывать вибрацию и увеличивать износ оси вагона.
3) Ограниченный срок службы: из-за более
высокой склонности к перегреву и износу подшипники класса F
имеют более короткий срок службы.
Преимущества подшипников
класса K:
1) Уменьшение износа: более компактная
конструкция подшипников класса K сводит к минимуму изгибные
напряжения, что уменьшает износ подшипника и оси, продлевая
срок их службы.
2) Снижение риска перегрева: подшипники
класса K более устойчивы к перегреву благодаря уменьшению
изгибных напряжений и более эффективному распределению
нагрузки.
3) Увеличение срок службы: благодаря
меньшему износу и более высокой устойчивости к перегреву
подшипники класса K имеют более длительный срок службы.
|
Дополнительные факторы риска:
1) Повышенная нагрузка на подшипники: в
последние годы железнодорожные компании стали перевозить более
тяжелые грузы, что создает дополнительную нагрузку на подшипники и
увеличивает риск их перегрева.
2) Износ рельсов: недостаточное внимание к
состоянию рельсов также может привести к авариям. Изношенные рельсы
могут привести к повышенной вибрации, что увеличивает нагрузку на
подшипники.
3) Человеческий фактор: ошибки персонала также
могут привести к крушениям. Например, неправильное обслуживание
подшипников, несоблюдение правил безопасности, неправильное
определение состояния подшипника.
Что делается для решения проблемы?
Американские власти и железнодорожные компании
пытаются решить проблему.
1) Законопроект о железнодорожной безопасности:
в марте 2023 года в США был внесен законопроект, направленный на
ужесточение требований к грузовым поездам, особенно перевозящим
опасные грузы. Законопроект предусматривает увеличение штрафов за
нарушение правил безопасности, а также выделение дополнительных
средств для пожарных служб и спасателей. Однако лоббисты
железнодорожной отрасли противодействуют принятию этого закона,
считая, что он будет тормозить внедрение новых технологий и практик.
2) Новое требование к температуре подшипника:
Ассоциация американских железнодорожных компаний в июле 2023 года
ужесточила требования к температуре подшипников, снизив предел с 200
до 170 градусов Фаренгейта. Однако эта мера не решает проблемы
недостаточного количества детекторов и не устраняет корень проблемы
- использование устаревших подшипников.
3) Увеличение количества детекторов:
железнодорожные компании начинают устанавливать больше детекторов
перегрева подшипников, сокращая расстояние между ними. Однако это
лишь временная мера, которая не решает проблемы в корне.
Современные технологии в помощь:
В недавние годы разрабатываются новые системы
мониторинга состояния подшипников, которые могут обнаруживать
дефекты на ранней стадии. Например, разработана система мониторинга
состояния подшипников, которая использует акселерометры и
анализирует вибрацию подшипников для выявления дефектов. Эта система
может обнаружить дефекты на поверхности подшипников размером менее
4% от общей площади поверхности.
Выводы:
Американские власти и железнодорожные компании
осознают серьезность проблемы с безопасностью железнодорожных
перевозок. Но проблема не решается так быстро, как хотелось бы.
Необходимо усилить контроль за состоянием подвижного состава,
внедрить более строгие стандарты безопасности и увеличить инвестиции
в модернизацию железных дорог.
Пока же ситуация вызывает серьезные опасения, и
мы можем только наблюдать за тем, как американские власти и
железнодорожные компании будут решать эту проблему.
