Россия: Один из самых современных специализированных центров в России – Тихвинский испытательный центр железнодорожной техники (ТИЦ ЖТ) – в этом году отмечает 10 лет со дня основания. Генеральный директор ТИЦ ЖТ Денис Шевченко в интервью журналу «Время ОВК» рассказал о современных особенностях проведения испытаний, работе самого центра, конкуренции на рынке испытательных услуг, автоматизации и цифровизации процессов тестирования и о многом другом.
Денис Владимирович, какие вообще существуют испытания железнодорожной техники?
Межгосударственный стандарт определяет 45 видов испытаний, которые распространяются и на железнодорожную технику. Однако в нашей практике мы разделяем их на две большие группы: стационарные и ходовые, что связано с местом проведения этих испытаний. Стационарные проводятся на базе нашего испытательного центра в Тихвине и включают все статические и динамические испытания как вагонов, так и отдельных комплектующих, в частности статические испытания и испытания на прочность при соударении, аналог автомобильных краш-тестов. Также в Тихвине мы проводим исследования по определению свойств материалов и сварных соединений, испытания при неразрушающем контроле, ресурсные, усталостные, стационарные тормозные и гидравлические испытания котлов вагонов-цистерн.
На ходовых испытаниях проверяются динамико-прочностные характеристики вагонов и узлов, эффективность тормозной системы, уровень воздействия подвижного состава на путь и стрелочные переводы, а также определяется уровень шума и проводятся эксплуатационные и поездные испытания. Они полностью выполняются силами наших специалистов, но на испытательной инфраструктуре РЖД. Для этого выделено несколько специальных участков, например, отрезок Белореченская – Майкоп Северо-Кавказской железной дороги.
Каким оборудованием оснащен Тихвинский испытательный центр?
ТИЦ ЖТ оказывает услуги для разных областей промышленности уже более 10 лет. Речь идет об испытаниях как железнодорожной техники и ее составных частей, так и элементов инфраструктуры в рамках обязательного подтверждения соответствия требованиям технических регламентов ЕАЭС, а также постановки продукции на производство и проведения научно-исследовательских испытаний.
3D-стенд пространственных динамических и статических испытаний. Источник: времяовк.online
В настоящее время для проведения испытательных работ используется порядка 700 средств измерений, 20 единиц испытательного и 90 единиц вспомогательного оборудования. Все средства проходят поверку, которая обеспечивает метрологическую прослеживаемость получаемых результатов (метрологическая прослеживаемость подразумевает непрерывную цепь калибровок, каждая из которых вносит вклад в неопределенность измерений. – Прим. «Время ОВК»).
Стенд квазистатического нагружения «Растяжение-сжатие». Источник: времяовк.online
Среди уникального оборудования, которым оснащен наш центр, можно выделить 3D-стенд пространственных динамических и статических испытаний. Таких на пространстве ЕАЭС в области испытаний железнодорожного оборудования всего три. На 3D-стенде мы проводим ресурсные испытания и испытания на усталость различных машиностроительных объектов с максимальной нагрузкой вдоль одной оси 2600 кН: крупного литья ходовых частей, сварных элементов вагонов, например, узлов заделок стоек и шкворневых узлов полувагонов, сцепок и т.д. Результаты испытаний на этом стенде позволяют получить данные, коррелирующие с наблюдаемыми в эксплуатации.
Климатическая камера. Источник: времяовк.online
Еще из сложного оборудования – это стенд нагружения «Растяжение-сжатие», с помощью которого можно испытывать объекты до 29 м длиной, до 3,5 м шириной и до 4000 кН силой растяжения или сжатия. На стенде нагружения «Копер двухмаятниковый» проводятся динамические испытания на ударные и рывковые воздействия. На стенде испытаний на соударение проводятся ресурсные и прочностные испытания при соударении различных объектов, в том числе железнодорожной техники, со скоростями до 15 км/ч и максимальной силой удара 4 000 кН. Также у нас используется климатическая камера. Это довольно редкое и ценное оборудование. Вагоны эксплуатируются в самом разном климате – от Крайнего Севера до субтропиков, в случае если речь идет о странах Африки. В этой камере проводятся исследования механического поведения лабораторных образцов, отдельных деталей и комплектующих, например, пневмоцилиндров, в широком диапазоне влажности и температур от –80 °С до +150 °С с имитацией солнечного излучения.
А как организуются ходовые испытания?
Им предшествует большой комплекс организационно-технических мероприятий. Поскольку на этом этапе вагон еще не является серийным, нужно получить отдельное разрешение от РЖД – специальную телеграмму – на проследование опытного образца по путям общего пользования на испытательный полигон. Кроме того, необходимо договориться со службами, которые обеспечат погрузку и разгрузку опытного образца, а также поставят локомотивную тягу и выделят для нас временные промежутки в графике движения по полигону. Ну а дальше в дело вступают уже наши специалисты, которые производят подготовку вагона к испытаниям и тщательно регистрируют все исследуемые процессы.
Сколько времени обычно занимают испытания при постановке новой продукции на производство?
Стационарные испытания продолжаются в среднем один-два месяца, в зависимости от объема работ. А на ходовые, с учетом всех организационных моментов, может уйти до трех месяцев. Непосредственно сами испытания длятся пару недель, и потом еще несколько недель требуется для обработки полученных результатов.
В целом общая продолжительность испытаний зависит от того, сколько опытных образцов к нам поступает. Если один, то приходится проводить исследования поэтапно: сначала стационарные, потом ходовые. В случае, когда завод изготавливает сразу два опытных образца, у нас есть возможность проводить испытания параллельно: один экземпляр остается на базе в Тихвине, а другой уезжает на испытательный полигон. Это позволяет ускорить весь процесс.
По каким критериям предприятия выбирают испытательный центр?
Выбор испытательного центра осуществляется в первую очередь на основании требуемых компетенций персонала и наличия необходимого оборудования. К примеру, для испытаний по определению габарита нужен специально оборудованный путь с измерительными средствами, которые позволят проверить возможность прохождения вагона по железнодорожной сети общего пользования без нарушения габарита.
Если мы говорим о сертификационных испытаниях для целей обязательного подтверждения соответствия требованиям технических регламентов ЕАЭС, то их имеет право проводить только испытательный центр, получивший аккредитацию национального органа по аккредитации. В России это Росаккредитация. Сертификат, который выдается таким испытательным центром по результатам испытаний, позволяет продавать продукцию и выпускать ее в массовое обращение.
Установка датчиков на испытательный образец. Источник: времяовк.online
Безусловно, немаловажным является близость испытательного центра к предприятию, что позволяет ускорить время и снизить стоимость проведения испытаний. Хотя самым важным фактором остается качество получаемого в ходе испытаний результата, и в этом плане ТИЦ ЖТ хорошо зарекомендовал себя не только на территории России, но и в сопредельных государствах. Заказчики обращаются именно к нам, потому что знают и доверяют качеству наших услуг.
Можете перечислить, в испытаниях чьей продукции ТИЦ ЖТ принимал участие?
Один из основных заказчиков ТИЦ ЖТ – вагоностроительные предприятия холдинга «ОВК». Среди наших клиентов также Тверской вагоностроительный завод, металлургическое предприятие «Балаково-Центролит», «Бежицкая сталь» и другие предприятия. Преимущественно мы сконцентрированы на работе с железнодорожной техникой и уже вышли за рамки только грузового вагоностроения. Проводим испытания пассажирских вагонов и различных комплектующих к ним. На 3D-стенде исследовали усталостную прочность промежуточной рамы тепловоза, реализовав нагружение, эквивалентное наблюдаемому в эксплуатации. Участвовали в испытаниях инфраструктурных объектов, в том числе железнодорожных мостов через реки.
Стенд динамического нагружения «Копер двухмаятниковый». Источник: времяовк.online
В то же время мы осваиваем и другие сегменты машиностроения. К примеру, испытывали элементы шахтного оборудования, а именно прицепного устройства, предназначенного для навешивания бадей к подъемному канату при проходке и углубке вертикальных стволов шахт. Для горной промышленности испытывали карданный вал, который передает крутящий момент от электродвигателя переменного тока на лебедку. В прошлом году реализовали интересный проект по исследованию вибрационной нагруженности станков по лазерной обработке. Проводили функциональные испытания пневмоцилиндров в климатической камере с понижением температуры до –60 °С, в рамках которых осуществляли контроль герметичности испытательной среды в полостях пневмоцилиндров, давления и времени страгивания (сдвигания. – Прим. «Время ОВК»), скорости перемещения, отсутствия рывков и заеданий поршня пневмоцилиндров, а также испытания на усталость при отрицательных температурах сварных соединений, применяемых в экскаваторах.
Так что мы стараемся выходить на новые рынки. И одна из перспективных задач – это представлять наш центр в других отраслях. Нам было бы интересно наладить партнерство с НАМИ и выполнять проекты для автомобильной и сельскохозяйственной отрасли.
Насколько сильна конкуренция на рынке испытательных услуг и чем отличается ТИЦ ЖТ?
На рынке испытаний железнодорожной техники много конкурентов. Есть испытательные центры с многолетней репутацией и длинной историей. Появляются и новые организации. При этом объем испытательной продукции растет не так быстро. В этих условиях необходимо найти конкурентное преимущество.
На стенде испытаний на соударение проводятся ресурсные и прочностные испытания при соударении со скоростями до 15 км/ч и максимальной силой удара 4 000 кН. Источник: времяовк.online
Наш эксклюзив связан не только и не столько с испытательным оборудованием, хотя это, безусловно, важная составляющая конкурентоспособности, сколько с квалифицированным персоналом, который может его эффективно использовать. Вот в чем наша главная ценность. Многие сотрудники работают с самого основания центра, и это действительно лучшие в своей области профессионалы. В нашем коллективе – свыше 50 человек: испытателей, специалистов лабораторий металлопродукции и неразрушающего контроля, отделов разработки испытательного оборудования, технического обеспечения, метрологии и производственного обеспечения, экономического отдела, а также специалистов по качеству и документационному обеспечению. Одни люди отвечают за проведение и подготовку к испытаниям, другие – за бесперебойную и безопасную работу всей организации.
А какие виды испытаний в принципе могут провести сами вагоностроители, а какие способен выполнить только специализированный испытательный центр?
Производитель может провести предварительные испытания своей продукции. К примеру, вписывание вагона в установленный габарит. Хотя и для этого чаще всего привлекаются специалисты испытательного центра. На практике завод отвечает только за приемо-сдаточные испытания серийной продукции и не вправе проводить сертификационные и приемочные испытания новых изделий. Ими должен заниматься только аккредитованный испытательный центр.
Испытательная база ТИЦ ЖТ размещена в непосредственной близости от вагоностроительных предприятий ОВК. Поэтому мы можем обеспечить своевременную организацию всего комплекса испытаний инновационной продукции, производимой в Тихвине, и дать вагоностроителю с разработчиком оперативную обратную связь. Такое взаимодействие максимально ускоряет процесс постановки новой продукции на производство.
Дорожная карта испытаний ОВК (увеличить). Источник: времяовк.online
Можно сказать, что в ОВК выстроена триада успеха инновационной продукции: разработка, испытания, производство. Испытатель первым может увидеть и оценить особенности реализованных на практике конструкторских решений и соединить теорию с практикой – разработчика и изготовителя. Поэтому на всем протяжении пути постановки объекта на производство мы постоянно общаемся и с инженерами на предприятии, и с конструкторами-разработчиками.
Есть ли у ТИЦ ЖТ опыт участия в испытаниях продукции, поставляемой на экспорт, или это исключительно зона ответственности иностранных партнеров?
Это зависит от внешних заказчиков. На базе ТИЦ ЖТ, например, были организованы предварительные испытания платформ для Европы, хопперов для Гвинеи, полувагонов для Ирана, крупного вагонного литья для США. Но окончательные сертификационные испытания проводятся, конечно, в зарубежных центрах тех стран, где планируется эксплуатация подвижного состава.
А бывает, что результаты испытаний не подтверждают заявленных значений продукции? Какой тогда алгоритм действий?
В случае выявления недостатков собирается объединенная команда, в которую входят не только производитель и испытатель, но и разработчик. Все алгоритмы действий прописаны. Совместно анализируется вся ситуация, ищутся причины несоответствий и вырабатываются решения по улучшению конструкции. Чтобы подтвердить их эффективность, проводятся дополнительные испытания, после чего идет внедрение. Но такие случаи редки в нашей практике, поскольку предварительный этап разработки и опытного производства имеет серьезную проработку.
Сейчас во всех сферах идет автоматизация и цифровизация процессов. А к испытательному оборудованию эти технологии применимы?
Многие рутинные процессы, связанные с работой испытательного оборудования, уже достаточно хорошо автоматизированы. Например, в ходе ресурсных испытаний на 3D-стенде поддержание заданных амплитуды и частоты приложения нагрузки осуществляется автоматикой. Специалисту остается только время от времени проверять, что не произошел сбой. Такая автоматизация позволяет испытателю больше времени уделять основной, наиболее творческой и наукоемкой составляющей нашей работы, а именно разработке программ и методик (ПМ) испытаний, подготовке образцов к испытаниям и обработке полученных результатов.
Разработка ПМ и подготовка образцов напрямую влияют на результат. Датчик, установленный не в том месте, или концентратор, выполненный с недостаточной точностью, могут привести к неверному результату, некорректная обработка измеренных в ходе испытаний данных – к неверным выводам. Ошибка на любом этапе этих процессов, с одной стороны, если получен неверный отрицательный результат, может привести к дополнительным финансовым и временным затратам, связанным с повторным проведением испытаний, а с другой стороны, если получен неверный положительный результат, – к выпуску некачественной продукции. Это рано или поздно приведет не только к финансовым потерям, но и репутационным.
На мой взгляд, полностью автоматизировать научную составляющую, заменив ее цифровыми системами, в ближайшее время не удастся. Автоматизация идет внутри эксперимента. Современное оборудование облегчает физический труд, но не может заместить творческое начало: как поставить объект под стенд, где закрепить, с какой стороны приложить нагрузку – здесь человек и его опыт бесценны. То же самое с обработкой результатов. Чтобы машина могла что-то подсказать, она должна сначала научиться на предыдущих данных, полученных в прошлом, а испытатели работают с новыми объектами, по которым предыдущего опыта просто-напросто нет.
Что касается цифровизации, то сейчас очень часто можно услышать о так называемом численном эксперименте, то есть исследовании с помощью компьютера. Это очень важная составляющая, но она идет не взамен натурных испытаний, а рука об руку с ними, поскольку, чтобы построить цифровой объект, сначала нужно верифицировать и валидировать физический объект, а для этого требуются натурные испытания. Получается, в этой сфере будет не замена, а совместное развитие, которое расширит горизонт наших знаний. Понятно, что в области натурного эксперимента мы не можем поставить датчики на всю поверхность объекта, поскольку это очень дорого. Но зато натурные испытания дают исходные данные и позволяют проверить, правильные ли физические и математические модели заложены внутрь численной модели. Соответственно, численный эксперимент открывает широкие возможности заглянуть в те места, где мы не можем установить датчики или где не получается приложить критическую нагрузку. Такой симбиоз даст новое развитие, при этом снизит себестоимость исследовательских работ. Иными словами, здесь нет конфронтации между натурными и численными испытаниями. Я считаю, что только объединение этих направлений даст наилучший результат.
Беседовала Елена Николаева
Оригинал интервью опубликован в журнале «Время ОВК» № 19 2023
