Крупный ученый и изобретатель тормозной техники

П.С. Аисимов, доктор технических наук, профессор

Железные дороги России значительно опережают зарубежные по масштабам внедрения электропневматических тормозов на пассажирском подвижном составе и применению композиционных тормозных колодок. Сочетание режимов ступенчатого и бесступенчатого отпуска, обеспечивающих наилучшие условия управляемости тормозами в тяжеловесных длинносоставных грузовых поездах на равнинном профиле, и неистощимость тормозов на крутых затяжных спусках имеются только на железных дорогах России. Отечественные тормоза обладают высокой работоспособностью при температурах окружающего воздуха до -60°С. Высокая надежность, безотказность и эффективность тормозов в сложных метеорологических условиях и процессах, происходящих в движущемся поезде, обеспечивают безопасность, высокую пропускную и провозную способность железнодорожного транспорта.

Развитие отечественного тормозостроения характеризуется значительным прогрессом в области конструкций грузовых воздухораспределителей. К сожалению, в области конструкций пассажирских пневматических воздухораспределителей наблюдается заметное отставание по сравнению с зарубежными железными дорогами.

В настоящее время грузовой подвижной состав железных дорог России, других стран СНГ и Балтии оборудован пневматическими автоматическими тормозами с воздухораспределителем № 483М, который отличается от ранее применявшихся № 270-002 и № 270-005-1 лучшими эксплуатационными свойствами и высокой надежностью. Воздухораспределитель № 483М выгодно отличается от зарубежных простотой схемных и конструктивных решений, работоспособностью в широком диапазоне температур окружающей среды и высокой скоростью распространения тормозной волны (290-300 м/с), что соответствует международным требованиям. В настоящее время на ОАО МТЗ «Трансмаш» разработан конструктивный ряд опытных воздухораспределителей на базе воздухораспределителя № 483М, сохранивший его наиболее ценные качества.

Большой вклад в совершенствование и развитие перспективного тормозного оборудования железнодорожного подвижного состава внес крупный специалист, ученый и изобретатель в области тормозной техники железнодорожного подвижного состава доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, действительный член и вице-президент Российской академии транспорта, заслуженный деятель науки Российской Федерации В.Г.Иноземцев. Он имел непререкаемый авторитет среди ученых и специалистов, его имя широко известно в нашей стране и за рубежом. В.Г.Иноземцев активно сотрудничал с ОАО МТЗ «Трансмаш», а также с крупными зарубежными концернами Кнорр-Бремзе, Дако, Вестингауз.

В.Г. Иноземцев родился 29 июня 1931 г. в Ростове-на-Дону в семье преподавателей. После окончания в 1949 г. с золотой медалью средней школы поступил в Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта, который окончил с отличием в 1954 г. В ходе выполнения дипломного проекта В.Г. Иноземцев разработал оригинальный кран машиниста для управления пневматическими тормозами поезда. Опытный образец заинтересовал специалистов МПС и известного специалиста и ученого профессора В.М. Казаринова, который посоветовал ему поступить в аспирантуру при ЦНИИ МПС и пригласил на работу в отделение автотормозного хозяйства ЦНИИ МПС.

В этом отделении В.Г. Иноземцев работал с 1955 по 1975 г. младшим научным сотрудником, старшим научным сотрудником, руководителем (заведующим) отделением (с 1965 по 1975 г.). С 1975 по 1985 г. работал заместителем директора ВНИИЖТа. С 25 ноября 1985 г.

по февраль 1997 г. был ректором МИИТа, а с марта 1997 по 2003 г. являлся советником министра путей сообщения и ректора МИИТа, а также научным руководителем научно-технического центра транспортных технологий при МИИТе.

За время работы ректором МИИТа В.Г. Иноземцев активно и плодотворно занимался вопросами реконструкции материальной и социальной базы института, сохранения МИИТа как ведущего образовательного и научного центра отрасли и сложившихся традиций отраслевого железнодорожного вуза. Много сил и энергии отдал В.Г. Иноземцев подготовке празднования 100-летия МИИТа.

Длительное время В.Г. Иноземцев был председателем Научного совета по транспорту отделения РАН, председателем экспертного совета ВАК по транспорту, председателем секции вагонного хозяйства НТС МПС и тормозной комиссии МПС, инициатором создания и бессменным председателем которой он был. Много внимания В.Г. Иноземцев уделял совершенствованию и качественному изготовлению тормозных приборов на ОАО МТЗ «Трансмаш», членом Совета директоров которого он был длительное время.

С 1955 г. В.Г. Иноземцев, будучи младшим научным сотрудником отделения автотормозного хозяйства ЦНИИ МПС, занимался модернизацией воздухораспределителя № М-320 конструкции И.К.Матросова. Ему удалось найти оптимальный вариант повышения управляемости тормозной системы грузовых поездов различной массы и длины. В 1958 г. благодаря теоретическим и экспериментальным исследованиям В.Г. Иноземцева, за которые ему была присвоена ученая степень кандидата технических наук, отечественный железнодорожный транспорт смог в полной мере реализовать преимущества новых видов тяги грузовых поездов повышенной массы и длины.

Продолжая научные исследования в этом направлении, В.Г.Иноземцев разработал современные методы эксплуатации грузовых поездов повышенной массы и длины. Им были предложены эффективные методы снижения динамических продольных сил в поезде за счет использования радиоуправляемых тормозных приборов и крана машиниста № 394-000-2 с дополнительным положением ручки крана машиниста VA, которое обеспечивает более низкий темп снижения давления в тормозной магистрали поезда при торможении (0,0025 МПа за секунду), чем при положении V (0,02 МПа за секунду).

Более медленная разрядка уравнительного резервуара крана машиниста и тормозной магистрали в голове поезда обеспечивает равномерное снижение давления воздуха в тормозной магистрали по всей длине поезда, благодаря чему повышается плавность торможения, характеризующаяся величинами динамической продольной силы сжатия и растяжения при неустановившемся режиме действия тормозной силы поезда.

Эти предложения В.Г.Иноземцева, являющиеся одним из ключевых вопросов современной тормозной техники, были проверены в грузовом поезде с рекордной для отечественных железных дорог массой - около 42,5 тыс. т. Испытания такого поезда длиной около 6,8 км были проведены под научным руководством В.Г. Иноземцева на Казахской дороге в экстремальных эксплуатационных условиях. За научно-исследовательскую и организаторскую работу по решению этой важной проблемы В.Г.Иноземцев был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

По результатам исследований условий вождения тяжеловесного грузового поезда правительством СССР было принято решение о регулярном движении на отечественных железных дорогах тяжеловесных поездов массой 11-13 тыс. т с рассредоточенными по длине поезда локомотивами. Машинисты управляли тормозами определенной части поезда по взаимному согласованию по рации или с подачей соответствующих радиосигналов от специальной приставки к крану машиниста.

Другой ключевой проблемой тормозной техники, решением которой успешно занимался В.Г. Иноземцев на протяжении многих лет, было создание отечественных композиционных тормозных колодок. С их появлением появилась реальная возможность при минимальной модернизации вагонов повысить скорость движения пассажирских поездов до 160 км/ч, а в дальнейшем и до 200 км/ч (электропоезда ЭР200 и «Сокол», пассажирский поезд «Русская тройка» с локомотивной тягой), грузовых поездов до 120 км/ч и увеличить осевые нагрузки грузовых вагонов до 23-25 тс на ближайшую перспективу.

Композиционные тормозные колодки обеспечивают в зависимости от скорости движения повышенную эффективность торможения вследствие более стабильного коэффициента трения по сравнению с чугунной колодкой. Это дает возможность упростить тормозное оборудование скоростных пассажирских вагонов, особенно международного сообщения, так как отпадает необходимость в системе скоростного регулирования нажатия колодок на колеса, а следовательно, упрощается и облегчается тормозная рычажная передача вагона, уменьшается ее передаточное число. Высокая износостойкость композиционных тормозных колодок, которая в 3-3,5 раза выше износостойкости чугунных, и меньший вес (3-3,2 кг против 14,2 кг чугунных тормозных колодок) способствуют экономии фрикционного материала и повышению производительности труда в вагонном хозяйстве.

По инициативе В.Г. Иноземцева была создана специальная отрасль в нефтехимической промышленности по производству асбестовых композиционных тормозных колодок первоначально из материала 6-КВ-10. Такие тормозные колодки были созданы в результате совместной работы сотрудников ВНИИЖТа, ВНИИ АТИ и Люберецкого завода «Пластмасс». Однако первая попытка их массового применения на вагонах в начале 1960-х годов окончилась неудачно. Из-за недостаточного коэффициента сцепления колес с рельсами образовывались сдвиги металла колес (навары), выщербины, круговые выработки около гребня и наружной грани колеса.

Повышенное тепловое воздействие композиционной тормозной колодки приводило к возникновению термических трещин в ободе колеса. Возник вопрос о полной ликвидации производства. Однако В.Г. Иноземцев с присущей ему энергией и научным подходом к решению сложных проблем, проведя теоретические исследования тепловых процессов торможения, выступил за продолжение работ по новым более совершенным композициям материала тормозной колодки.

В 1965 г. В.Г.Иноземцев был назначен научным руководителем решения проблемы композиционных тормозных колодок с заданием решить ее в течение года. Были задействованы необходимые финансовые и материальные ресурсы, научный и производственный потенциал железнодорожного транспорта и промышленности. В результате напряженных и кропотливых исследований большого научно-производственнoгo коллектива появились асбестовые композиционные тормозные колодки с более совершенными композициями - 8-1-66 и 328-303. Массовое производство новых композиционных тормозных колодок (18 млн. шт. в год) давало около 500 тыс.т годовой экономии чугуна. В настоящее время все грузовые и пассажирские вагоны, эксплуатирующиеся со скоростями движения свыше 120 км/ч, оборудованы композиционными тормозными колодками. Экономический эффект при переводе парка грузовых вагонов на композиционные тормозные колодки только в 2000 г. составил около 2 млрд. руб.

В последние годы жизни В.Г.Иноземцев продолжал успешно работать по дальнейшему совершенствованию композиционных тормозных колодок в содружестве с фирмой ОАО «Фритекс» (г. Ярославль). Результатом совместной работы стали композиционные тормозные колодки ТИИР-307 из композитного материала 009-7 и безасбестовые экологически чистые композиционные тормозные колодки ТИИР-308 весом 2,4 кг с габаритными размерами 400х80х50 мм и с коэффициентом трения 0,34-0,54, рекомендованные для пассажирских вагонов, эксплуатирующихся со скоростями движения до 160 км/ч, в том числе и в международном железнодорожном сообщении.

В настоящее время продолжаются работы по созданию композиционных тормозных колодок с твердыми скребковыми вставками из фосфористого чугуна, которые при периодических торможениях оказывают очищающее воздействие на колеса благодаря присущей им абразивности, увеличивая шероховатость поверхности катания колес, своевременно ликвидируя очаги появления наваров и ползунов, препятствуя появлению выщербин на поверхности катания колес. Кроме того, твердые вставки способствуют повышению сцепления колес с рельсами и теплопроводности композиционной тормозной колодки.

За теоретические исследования газодинамических процессов в тормозах и тепловых процессов торможения, а также за усовершенствование методов тормозных расчетов В.Г. Иноземцеву в 1972 г. была присуждена ученая степень доктора технических наук. Эти исследования в дальнейшем послужили основой для разработки В.Г. Иноземцевым современной системы автоматического регулирования тормозной рычажной передачи подвижного состава с авторегулятором № 574Б (в настоящее время РТРП-675М), систем управления фрикционным и электропневматическим торможением современных скоростных локомотивов и электропоезда ЭР200, которые нашли широкое применение как в отечественной, так и зарубежной практике.

Им также была разработана система контроля обрыва тормозной магистрали поезда с применением пневмоэлектрического датчика № 418, устанавливаемого на локомотиве между главной частью воздухораспределителя № 483М и двухкамерным резервуаром № 295М-1 в виде промежуточной части. Принцип действия системы основан на использовании импульса служебной дополнительной разрядки тормозной магистрали, автоматически отключающего тягу локомотива и подающего сигнал машинисту.

В.Г.Иноземцев совместно с ОАО МТЗ «Трансмаш» создал во ВНИИЖТе уникальную лабораторную базу для исследования тормозов поездов большой массы и длины. Подобная лабораторная база имеется лишь в Германии (Кнорр-Бремзе) и в США (Вестингауз). В последние годы В.Г.Иноземцев при поддержке и финансировании со стороны ЦЛ, ЦВ и ЦТ МПС РФ совместно с ОАО МТЗ «Трансмаш» разработал на основе базовой конструкции воздухораспределителя № 483М ряд модификаций с улучшенными техническими характеристиками и эксплуатационными показателями.

Модификация № 483А имеет новый клапан мягкости, в котором зарядное отверстие золотниковой камеры перекрыто разницей давлений в рабочей и золотниковой камерах, что позволило упростить конструкцию клапана, повысить надежность отпуска тормоза на равнинном режиме и при полной разрядке тормозной магистрали темпом мягкости, повысить устойчивость ступени торможения при малых ступенях понижения давления в тормозной магистрали (0,03-0,04 МПа).

Модификация № 483П предназначена для грузовых вагонов нового поколения, эксплуатирущихся со скоростями движения 120 км/ч, имеет грузовой и пассажирский режимы работы воздухораспределителя и улучшенные характеристики торможения по продольным динамическим силам в длинносоставных грузовых поездах. Для грузовых вагонов нового поколения с конструкционными скоростями 140 и 160 км/ч воздухораспределитель может быть дополнен ускорителем экстренного торможения, а при необходимости блоком электропневматического управления.

Модификация № 483Л предназначена для грузовых локомотивов, использующихся для вождения пассажирских поездов со скоростями движения до 120 км/ч. В магистральной части воздухораспределителя проделаны отверстия большего диаметра в плунжере и в седле переключателя режимов отпуска. При следовании локомотива с пассажирским поездом воздухораспределитель включается на равнинный режим отпуска и груженый режим торможения, а при следовании с грузовым поездом - на горный и порожний режимы.

Модификация № 483ПЭл, предназначенная для пассажирского подвижного состава, состоит из магистральной части воздухораспределителя № 483Л, ускорителя экстренного торможения, главной части воздухораспределителя № 483А и блока электропневматического управления. Такой воздухораспределитель существенно повышает надежность всей системы электропневматического тормоза в сравнении с традиционной системой с резервным воздухораспределителем № 292-001, в которой отказ электропневматического тормоза вызывает значительное удлинение тормозного пути из-за частичного отпуска тормозов и длительного времени замещения электропневматического тормоза пневматическим с пониженным давлением в тормозном цилиндре без срабатывания ускорителя экстренного торможения.

В.Г. Иноземцев предложил перейти от традиционной системы электропневматического тормоза к модификации № 483ПЭл, в которой срабатывание воздухораспределителя № 483 практически не ухудшает управляемость электропневматического тормоза, так как при выдержке перекрыши с питанием тормозной магистрали в течение более 8-10 с воздухораспределитель на равнинном пассажирском режиме быстро отпускает.

Модификация № 483-КЕ предназначена для грузовых и пассажирских вагонов без электропневматического тормоза, эксплуатирующихся в международном железнодорожном сообщении. На режиме работы МСЖД она отвечает всем международным требованиям и действует со ступенчатым отпуском, а на режиме работы РЖД отвечает требованиям российских железных дорог и может иметь ступенчатый и бесступенчатый отпуск.

Модификация № 483-КЕЭл, предназначенная для пассажирских вагонов с электропневматическим тормозом международного железнодорожного сообщения, состоит из магистральной части воздухораспределителя № 483А, переключателя режимов работы «Российские железные дороги - МСЖД», воздухораспределителя КЕ и ускорителя экстренного торможения ЕВ-3 «Кнорр-Бремзе», имеющего регистрацию в МСЖД.

По инициативе В.Г. Иноземцева воздухораспределители, предназначенные для международного сообщения грузовых и пассажирских вагонов, прошли сертификацию в МСЖД через железные дороги Германии и фирму «Кнорр-Бремзе», которые представляют наши отечественные воздухораспределители в МСЖД, так как после 1947 г. МПС СССР перестало быть членом МСЖД.

В 2002 - 2003 г.г. В.Г.Иноземцев совместно с ОАО МТЗ «Трансмаш» и ВНИИЖТом успешно занимался разработкой новых воздухораспределителей для эксплуатирующихся пассажирских вагонов железных дорог России и других стран СНГ и Балтии взамен воздухораспределителей №292-001 устаревшей конструкции с золотниками из латуни. Были разработаны принципиальные схемы новых воздухораспределителей - № 241 с диафрагмой в магистральной части и № 242 с поршнем в магистральной части.

На ОАО МТЗ «Трансмаш» были изготовлены по два экспериментальных образца новых воздухораспределителей для стендовых испытаний, которые планировалось провести в 2003 г. В настоящее время тормозной завод проводит доводочные работы воздухораспределителя № 242 как наиболее перспективного.

В это же время В.Г. Иноземцевым на основании ранее выполненных теоретических и экспериментальных исследований динамических процессов при торможении поезда были разработаны принципиальные схемы пневматического и электрического управления краном машиниста № 306 автоматического магистрального тормоза и краном № 307 вспомогательного тормоза локомотива, входящими в систему дистанционного управления автоматическим и вспомогательным тормозами пассажирских локомотивов с электропневматическим тормозом. Такие краны обеспечивают многоуровневую систему управления и безопасность движения поездов при единой комплексной системе управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе (ЕКС).

В систему управления вошли краны машиниста № 306 и № 307, пульты управления кранами, блок экстренного торможения № 308, электрическая система управления, автоматически задающая режимы действия электропневматического тормоза в зависимости от показаний путевых напольных сигналов, а также устройства диагностики системы. При возникновении неисправности любых элементов системы управления или электрических цепей, обеспечивающих торможение, а также при отказе источника электрического питания происходит самоторможение поезда.

В.Г.Иноземцев талантливый изобретатель в области тормозной техники, ему было выдано свыше 150 свидетельств на изобретения, многие из которых внедрены на железнодорожном транспорте. Он автор и соавтор около 200 научных работ, ряда книг и вузовского учебника по тормозам железнодорожного подвижного состава. Многие его научные работы опубликованы в Германии, Бельгии, Румынии, Болгарии.

За большие заслуги перед Родиной и железнодорожным транспортом, титанический творческий труд на благо развития тормозной техники железнодорожного подвижного состава В.Г. Иноземцев был награжден орденом Трудового Красного Знамени, медалями, дважды знаком «Почетному железнодорожнику», знаками «Почетный работник высшего профессионального образования России», «Почетный работник транспорта России». Ему было присвоено почетное звание «Заслуженный деятель науки России». Теоретические исследования и практические разработки В.Г. Иноземцева оказали существенное влияние на успешное развитие тормозной техники и методов рациональной и безопасной эксплуатации железнодорожного подвижного состава.