Развитие инфраструктуры железнодорожного транспорта
Проект 2290
Красноярская железная дорога
Снижение износа в системе «колесо-рельс» при использовании присадочных материалов на основе слюдяных минералов
  • Поморцев
    Вячеслав Александрович
    автор проекта, начальник РЦИР КрИЖТ ИрГУПС
  • Семенов
    Никита Александрович
    инженер РЦИР КрИЖТ ИрГУПС
  • Заказчик
    ЦДИ
  • Конечный потребитель
    ЦП
  • Смежные подразделения
    ЦТ, ЦТР, РЦДМ
  • Вовлеченность внешнего контура
    ЛокоТех, производители смазок
  • Защита интеллектуальной собственности
    Требуется
  • Стадия жизненного цикла проекта
    Опытно-конструкторская разработка решения
  • Сведения о ранее полученных охранных документах
    На предлагаемую присадку уже подана заявка на регистрацию патента в виде изобретения (№ 348790)
Проблематика
С ростом интенсивности эксплуатации локомотивов, увеличением массы поездов и возросшей нагрузкой на ось тягового подвижного состава (до 25 тонн), значительно возрастает износ элементов колёсно-рельсового взаимодействия — гребней колесных пар локомотивов и боковой грани головки рельса. Одним из наиболее эффективных способов снижения этого износа является применение специализированных смазочных материалов (лубрикантов) в зоне контакта «колесо-рельс». В настоящее время в эксплуатации широко используются смазки типа МС-27 (для рельсовой головки) и «Пума» (для автоматических гребнесмазывателей), находящиеся в применении более 15 лет. Однако, учитывая существенные изменения эксплуатационных условий за этот период, включая рост нагрузок и скоростей, становится очевидным, что используемые смазочные составы не соответствуют современным требованиям по эффективности защиты от износа. По данным отчета РЦДМ по КрасЖД на 2025 год потребность в замене рельсов по причине бокового износа составляет более 307 км. Интенсивность бокового износа: 2024 год - 0,105 мм/млн.т.бр.; 1 квартал 2025 год - 0,009 мм/млн.т.бр. в кривых малого радиуса (350 м) при норме 0,06 мм/млн.т.бр.

Проблема подтверждается из открытых источников, а также данными отчетов ОАО «РЖД»: https://opzt.ru/news/faktory-iznosa-v-sisteme-koleso-rels-problemy-i-reshenija/?utm_source=chatgpt.com
Предлагаемое решение
Предлагаемое решение основано на уникальной технологии обработки природного вермикулита, что позволяет получить материал с принципиально новыми свойствами. В результате получаем присадку, обладающую не только высокой противоизносной эффективностью, но и физико-химическими свойствами, которые влияют на качественные эффекты. Готовая противоизносная присадка добавляется в определенных массовых долях (пропорциях) в действующую смазочную композицию МС-27 (Пума). В качестве слюдяного минерала в присадки используется подготовленный (с заданными свойствами) вермикулит соблюдая процесс размола, сепарирования, температурного нагрева и фракционирования.

Процесс подготовки присадки подробно описан в научной работе: Чистова, Н. Г. Получение смазочной композиции с улучшенными свойствами / Н. Г. Чистова, Д. А. Худов, В. А. Поморцев /: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=74481489
Продукт проекта
По результатам реализации проекта создается 2 вида продукта:
1) присадка на основе вермикулита для смазывающих веществ;
2) смазывающая композиция для системы "колесо-рельс"
Альтернативы и аналоги
Конкурентный анализ представлен в сравнении с применяемыми смазками в ОАО «РЖД»:
- смазка Пума (для автоматических гребнесмазывателей ТПС). Недостатки: не выдерживает современные эксплуатационные нагрузки вследствие чего возникает повышенный износ;
- МС-27 (для лубрикации рельсов вагонами-рельсосмазывателями). Недостатки: не выдерживает современные эксплуатационные нагрузки вследствие чего возникает повышенный износ;
- Whitmore - Trackmate, RailArmor (импортная (США) смазка для лубрикации кривых). Недостатки: параметры износа сопоставимы с действующими смазками и не отвечают современным требованиям, риск попадания под санкции и не своевременная поставка в РФ, не совместима с эксплуатируемыми устройствами и смазками.

Предлагаемая композиция по ряду количественных показателей превосходит базовые смазки:
- износ контактирующих поверхностей ниже в среднем в 2 раза (в некоторых случаях в 3 раза);
- минимальная температура нагревания ниже в 3 раза;
- уровень шума снижается на 20-30 %;
- расход смазки снижается на 10-40 % (в зависимости от типа смазки).

Отличительными особенностями предлагаемого решения является:
- полностью отечественная технология, соответствующая политики импортозамещения РФ и компании РЖД;
- не влияет на действующие технические средства лубрикации и не требует внедрение дополнительного оборудования;
- экономия денежных средств на закупку (по сравнению со смазкой Trackmate).

Таким образом, проект обладает уникальной патентной чистотой, не дублирует известных решений и заполняет технологическую нишу между дорогостоящими импортными присадками и морально устаревшими графитовыми смесями. В презентации представлены результаты испытаний, а также конкурентный анализ
Что сделано в рамках проекта и какова роль проектной команды
На сегодняшний день командой проекта разработаны и испытаны в лабораторных условиях несколько образцов присадки. Результаты показывают, что пятно контакта трущихся поверхностей меньше в 2-3 раза. Проводятся дополнительные испытания (в соответствии с ГОСТ 9490-75) в химико-технологической лаборатории КрасЖД на трибологические характеристики. Рассчитан экономический эффект, определены первоначальные затраты. В презентации представлены результаты испытаний, ход выполнения этапов разработки. Роль проектной команды заключается в непосредственном участие на всех этапах жизненного цикла от проведения НИОКР до постановки на производство.
Перспективы развития решения после реализации проекта
Создание опытно-промышленных образцов — переход от лабораторного этапа к малосерийному производству позволит проверить масштабируемость технологии и адаптировать её под производственные условия.
Получение сертификации — формальное признание качества и безопасности продукта, необходимое для широкого коммерческого применения.

Разработка собственной технологической базы — включая размольную и четырёхшариковую машины — обеспечит независимость от сторонних поставщиков, контроль качества и снижение производственных издержек в долгосрочной перспективе.

Выход на рынок смазочных материалов как B2B-решения, ориентированного на железнодорожный сектор, с возможностью масштабирования на другие отрасли с высокими требованиями к износостойкости (металлургия, горнодобывающая промышленность и др.).

Потенциальная интеграция с производителями готовых смазок (например, "Пума", "МС-27") в виде стратегического партнёрства или поставки присадки в качестве компонента.

В общем проект легко масштабируется и тиражируется по всей сети дорог. Для его внедрения не требуется модернизация оборудования (изменение технологии смазывания или нормативной документации на технические средства), а производственная база может быть локализована в любом регионе. Кроме того, решение адаптируется под другие зоны трения - стрелочные переводы, буксы, системы гребнезмазывания и т.д. (структурные подразделения - ЦТ, ЦДИ (ЦВ, ЦП)). В презентации представлены и обоснованы факторы масштабирования и тиражирования.
Необходимые ресурсы и затраты на реализацию проекта
Материальные ресурсы (оборудование)
Размольная машина для подготовки исходного материала (вермикулита) с заданными свойствами; четырехшариковая машина трения для оперативного проведения испытаний образцов смазки с предлагаемой присадкой; вибрационный фракционатор
Финансовые ресурсы
Затраты на разработку предлагаемого решения до уровня УГТ8 (готовый образец, определены эксплуатационные характеристики, продукт готов к внедрению) составляют 18 млн.руб. (по ценам апрель 2025 года);
Трудовые ресурсы
Химик-технолог (планируется), представители АО "ВНИИЖТ", АО "ВНИКТИ", ОАО "РЖД"
Временные ресурсы
3 года от окончания НИОКР до постановки на производство (этапы указаны в презентации). При этом некоторые этапы будут проводиться параллельно. Отдельные этапы уже выполнены или выполняются
Планируемые эффекты
  • Повышение уровня термостабильности
  • Повышение защиты от образования ржавчины и коррозии
  • Уменьшение влияния воды
Количественные показатели
  • Уменьшение износа трибологической пары «колесо-рельс» в 2-3 раза
  • Увеличение коэффициента сцепления колеса с рельсом на 3-4%
  • Уменьшение количества смазывающих материалов на 10-40%
Экономический эффект
Проектный экономический эффект оценивается в 878,5 млн. руб. в год за счет снижения износа рельсов и колес ТПС, а также снижения расхода смазки (в разрезе Красноярской железной дороги).
Уточненное ТЭО возможно подготовить после проведения приемочных испытаний в соответствии с Распоряжением ОАО «РЖД» от 19.08.2009 № 1735р
  • 878,5 млн. руб.
    в год
Анализ рисков
1. Отсутствие заявленного эффекта при испытаниях на инфраструктуре РЖД
Возможная причина: различие между лабораторными и полевыми условиями (влага, пыль, температура).
Меры снижения: предварительное тестирование в приближённых условиях, поэтапное внедрение.

2. Не прохождение экспериментальной смазки через фильтры оборудования подачи (АГС, вагон-рельсосмазыватель)
Возможная причина: повышенная вязкость, наличие не распылённых частиц вермикулита.
Меры снижения: дополнительная фильтрация присадки, подбор оптимальной дисперсности.
Риски смежных подразделений
Возможная причина: новая смазка может вызывать сбои в работе систем лубрикации и других штатных устройств.
Меры снижения: проведение предварительных испытаний на образцах штатного оборудования.
Дорожная карта проекта
01.09.2025
НИОКР. Завершение НИОКР, оформление РИД.
Ответственные: Поморцев В.А., научные сотрудники КрИЖТ
30.09.2025
Лабораторные и стендовые испытания. Проведение лабораторных и стендовых испытаний в сертифицированных лабораториях в соответствии с НД РФ, ОАО «РЖД», получение опытных образцов.
Ответственные: Поморцев В.А., научные сотрудники КрИЖТ (2 чел)+АО «ВНИИЖТ»
31.10.2025
Оптимизация рецептуры. Корректировка состава присадки по результатам испытаний.
Ответственные: Поморцев В.А., научные сотрудники КрИЖТ (2 чел)
01.06.2026
Оформление НД. Получение необходимых сертификатов, паспортов и другой разрешительной документации в соответствии с Распоряжением ОАО «РЖД» № 1735р.
Ответственные: Поморцев В.А., Семенов Н.А., юрист, экономист (привлекаемые)
01.06.2027
Испытания на инфраструктуре. Проведение испытаний (полигонные, эксплуатационные) на инфраструктуре ОАО «РЖД» в соответствии с Распоряжением ОАО «РЖД» № 1735р.
Ответственные: Поморцев В.А., Семенов Н.А., сотрудники АО «ВНИИЖТ», ОАО «РЖД»
01.06.2028
Постановка на производство. Подконтрольная эксплуатация на инфраструктуре ОАО «РЖД», постановка на производство в соответствии с ГОСТ 33477-2015.
Ответственные: Поморцев В.А., Семенов Н.А., сотрудники ОАО «РЖД»
Презентация проекта