Введение Повышение провозной способности железных дорог обуславливает необходимость повышения осевой нагрузки грузовых вагонов до 25-30 тс/ось. При этом актуальное значение приобретают вопросы безопасности движения, составной частью которой является тормозная эффективность вагона. Отсутствие опыта эксплуатации грузовых вагонов с повышенной осевой нагрузкой до 25 тс/ось требует тщательного анализа и оценки их тормозных характеристик. Целью исследования является оценка эффективности тормозных систем инновационных и стандартных грузовых вагонов при различных режимах работы.  Оценка интенсивности образования ползуна при движении заклиненной колесной пары на основе опытных данных Для получения усредненной оценки интенсивности образования ползуна на поверхности катания колеса грузового вагона при движении колесной пары юзом были проанализированы случаи нарушения безопасности движения с 2007 по 2019 гг.  Для расчета был выделен ряд случаев, связанных с образованием сверхдопустимых ползунов в грузовых вагонах, следовавших в составе организованных поездов (табл. 1).  Таблица 1 Случаи, связанные с образованием сверхдопустимых ползунов в грузовых вагонахДата, станция, № вагонаВеличина ползунаИнтенсивность износа колеса9 января 2007 г., станция Сковородино, вагон №24094906Выявлены ползуны на всех четырех колесных парах глубиной от 6 до 11 мм (рис.1).Средняя интенсивность износа колеса составила 0,47 мм на 1 км пути.9 января 2009 г.,  станция Селенга Восточно-Сибирской ж.д, вагон № 53937793Выявлены ползуны глубиной от 3 до 6 мм (рис.2)Интенсивность износа колеса составила 0,35 мм на 1 км пути.28 декабря 2016 г., перегон Укурей – Куэнга, сход вагона № 60749165Образование сверхнормативных ползунов на всех четырех колесных парах от 6,5 мм до 13,5 мм (рис.3)Средняя интенсивность износа колеса составила 0,66 мм на 1 км пути.16 декабря 2017 г., станция Соктуй Борзинского территориального управления Забайкальской ж.д., вагон № 90221029На колесных парах вагона имелись ползуны глубиной до 30 мм (рис.4).Средняя интенсивность износа колеса составила 0,45 мм на 1 км пути12 мая 2019 г., перегон Жипхеген – Бада Читинского территориального управления Забайкальской ж.д., вагон № 63131700выявлено наличие ползунов и наваров на поверхности катания первой и второй колесных пар глубиной от 10 до 14,8 мм (рис.5).Протяженность пути движения вагона юзом составила 30 км.19 декабря 2019 г., перегон Сгибеево – Большая Омутная Могочинского территори-ального управления Забайкальской железной дороги, вагон № 54143573.выявлено наличие ползунов и наваров на поверхности катания колес глубиной от 12 до 15,7 мм (рис.6).Протяженность пути движения вагона юзом составила 28 км                Рис.1. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона №24094906    Рис. 2. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона № 53937793     Рис. 3. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона № 60749165     Рис. 4. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона № 90221029    Рис. 5. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона № 63131700     Рис. 6. Образование ползунов на поверхности катания колес вагона № 54143573  Для получения средней интенсивности образования глубины ползуна на колесе грузового вагона при движении юзом составим сводную таблицу с контрольными параметрами (табл. 2).  Таблица 2 Контрольные параметры для расчета интенсивности образования ползуна при движении вагона юзомДатаНомер вагонаГлубина ползуна, ммРасстояние следования юзом, км09.01.2007 г.240949068179.01.2009 г.5393779361728.12.2016 г.607491658616.12.2017 г.90221029306712.05.2019 г.63131700133019.12.2019 г.541435731228  Методом наименьших квадратов аппроксимируем эмпирические данные линейной функции вида [1,2,3]: (1)Для рассматриваемой функции система уравнений принимает следующий вид: (2)Получаем систему уравнений в матричном виде: Линейная функция, определяющая величину ползуна от протяженности движения колесной пары юзом, будет иметь вид: График линейной функции в сочетании с исходными данными представлен на рисунке 7. Коэффициент детерминации R2 показывает, что статистическое соответствие рассчитанных на основании линейной регрессионной модели результатов и эмпирических данных составляет 99,8%.  Рис. 7. График линейной функции, определяющей величину ползуна от протяженности движения колесной пары юзом  Таким образом, на основе эмпирических данных получено уравнение линейного вида, определяющее зависимость глубины ползуна от протяженности движения юзом колесной пары.  Эффективность тормозных систем грузовых вагонов  Эффективность тормозной системы оценивалась для полувагона на опытных тележках с осевой нагрузкой 25 тс/ось. Тормозные исследования вагона проводились при оборудовании тележек композиционными колодками.Исследования тормозной системы включали два этапа: на первом определялись тормозные характеристики в стационарных условиях (стационарные испытания), на втором – тормозная эффективность (ходовые тормозные испытания). В процессе стационарных испытаний оценивались параметры тормозной системы на соответствие требованиям: плотность тормозных приборов и соединительных трубопроводов, выходы штока тормозных цилиндров, давление в тормозных цилиндрах при экстренном торможении порожнего и груженого вагонов, а также соответствующие им силы нажатия колодок на колеса. По результатам стационарных испытаний было установлено, что тормозные коэффициенты для порожнего и груженого вагонов составили: для первой тележки (тележка со стороны ручного тормоза) соответственно 0,309 и 0,153, для второй – 0,293 и 0,160. Для вагона в целом тормозные коэффициенты составили 0,300 и 0,156, что превышает минимально допустимые значения на 0,22 и 0,14 соответственно. Фактические весовые характеристики для порожнего (тара) и груженого (вес груза с тарой) вагонов составили соответственно 24,7 и 99,6 тс. При ходовых тормозных испытаниях использовался метод «бросания», при котором реализовывалось экстренное пневматическое торможение опытного вагона [5,6,7]. Анализ тормозной эффективности осуществлялся по уравнениям линии тренда тормозных путей в принятом диапазоне скоростей в начале торможения (рис. 8, 9). Тормозные коэффициенты одиночного вагона пересчитывались на грузовой поезд из 200 осей.  Рис. 8. Зависимость тормозного пути от скорости грузового  порожнего вагона с потележечным торможением  Рис. 9. Зависимость тормозного пути от скорости грузового  груженого вагона с потележечным торможением  Результаты анализа показали, что величины тормозных коэффициентов превышают минимально допустимые значения как для груженого вагона (рис. 10), так и для порожнего (рис. 11). Силы нажатия композиционных колодок на ось превышают 4 тс, в пересчете на чугунные – 10 тс. Изменение тормозного пути в зависимости от времени торможения свидетельствует, что максимальная интенсивность приходится на начальный период торможения. Замедление как для груженого вагона, так и для порожнего с увеличением скорости в начале торможения уменьшается. Такой характер распределения обусловлен особенностью реализации коэффициента трения композиционных колодок. Ускорения, действующие на элементы вагона, с увеличением скорости уменьшаются (рис. 12).  Рис. 10. Экспериментальные значения тормозных коэффициентов  для вагонов в груженом состоянии и пересчитанные на поезд из 200 осей Рис. 11. Экспериментальные значения тормозных коэффициентов  для вагонов в порожнем состоянии и пересчитанные на поезд из 200 осей Рис. 12. Зависимость ускорений, действующих на элементы вагона, от скорости его движения  Тормозная система полувагона на тележках с осевой нагрузкой 25 тс/ось с раздельным торможением отвечает нормативно-техническим требованиям [8,9]: – давления в тормозных цилиндрах при экстренных пневматических торможениях реализуются в пределах 1,3 – 1,6 кгс/см2 – для порожнего вагона и 3,35 кгс/см2 – для груженого вагона; – выходы штоков при торможении составили 35 – 37 мм – для порожнего вагона и 45 – 49 мм – для груженого вагона; – минимальные значения расчетного коэффициента силы нажатия колодок в пересчете на поезд длиной 200 осей в порожнем состоянии составили 0,2256 для скорости 40 км/ч, в груженом – 0,1781 для скорости 120 км/ч, при нормативных соответственно 0,22 и 0,14; – сила нажатия композиционных колодок на ось превышает 4 тс, чугунных – 10 тс; – замедление вагона характеризуется тремя периодами: торможение вагона под воздействием внешних тормозных сил; период торможения, обусловленный наполнением тормозного цилиндра сжатым воздухом; торможение вагона при постоянном давлении в тормозном цилиндре; – инерционные силы, действующие на элементы вагона, уменьшаются с увеличением скорости в начале торможения; – вагон с осевой нагрузкой 25 тс/ось и принятыми параметрами тормозной системы может эксплуатироваться до скоростей 120 км/ч включительно без ограничений.  Выводы Благодаря полученным зависимостям представляется возможным по величине линейного износа (глубина ползуна) определить, при каких значениях эксплуатационных параметров образовался дефект. На основании этих данных возможно выполнить тепловой расчет, определить скорость деформации металла колеса и получить тем самым информацию о состоянии поверхностного и подповерхностного слоев. Это поможет в условиях ремонтного производства оптимально назначить припуск на механическую обработку профиля катания колеса, обеспечив сокращение нецелесообразного расхода полезного слоя металла колеса в стружку, продлив тем самым его срок службы [10]. Были выполнены расчеты тормозного пути для вагонов с различными тормозными системами: оборудованные раздельным торможением, стандартной симметричной и ассиметричной тормозной системой. Расчеты производились для минимальной и максимальной силы нажатия с максимальной конструкционной скорости как груженого, так и порожнего вагона. В ходе расчетов доказано, что условия по предельному тормозному пути для порожнего и груженого вагона выполняются.