На железных дорогах России абсолютное распространение получила система повышения коэффициента сцепления путём ввода песка в контакт колеса с рельсом. Повышение силы тяги локомотива путём посыпания рельсов песком появилась ещё на заре паровозостроения в 19 веке. Машинисты с помощью системы пескоподачи подают песок под колеса локомотивов, чтобы обеспечивать движение грузовых составов на сложных перевальных участках пути, а также применяют его при различных режимах торможения локомотива. Из-за низкой стоимости и экологической безопасности песок является основным материалом, применяемым для повышения трения в контакте колеса и рельса.Но при этом песок сильно засоряет балласт, повышает износ колёс и рельсов.
   Для того, чтобы обеспечить работу пескоподающих систем локомотивов в РЖД работает огромная инфраструктурная сеть – от закупок, собственно, песка, до хранилищ вдоль путей и многочисленных пунктов экипировки локомотивов. Содержание сети — это десятки миллиардов рублей ежегодно. Кроме того, в эксплуатационной работе регламентирован еженедельный заход локомотивов на экипировку песком для пополнения бункеров. Это до 12 часов простоя одним локомотивом для заправки песком, в течение которого локомотив мог бы находиться в эксплуатационном парке и водить грузовые поезда. Сокращение расхода песка и времени экипировки локомотивов — это колоссальные возможности для снижения расходов, повышения производительности локомотивов, доходности перевозок, повышения пропускной способности железных дорог.
   Поэтому на сеть дорог выходит 3ЭС5K Ермаки с устройством активации трения, или сокращённо УАТЛ, предназначенного для повышения сцепления колёс локомотива с рельсами. Системы УАТЛ это результат совместной проектной работы учёных Ростовского университета путей сообщения, специалистов Дирекции тяги, ООО «ТрансИнТех», ООО «ПК «НЭВЗ» и других профильных организаций целью которой является совершенствование технологии эксплуатации грузовых локомотивов.
  Основными задачи применения систем УАТЛ, которые являются альтернативным песку способом повышения сцепных свойств локомотива, является полное исключение внеплановых заходов локомотивов на экипировку песков с отцепом и без отцепа поезда, обеспечение периодичности экипировки песком один раз в год и увеличение производительности локомотивов.
  Истории вопроса разработки альтернативных песку средств повышения сцепных свойств локомотива уже более трех десятков лет. Практическая же реализация началась в январе 2021 года, когда в условиях ООО «ПК «НЭВЗ» было произведено оснащение нового электровоза №1147 системой УАТЛ. Решая задачу, ростовские учёные придумали специальную механическую систему активации процесса сцепления с использованием колодок активации трения, которые при прижатии к колесу, не только очищают колесо от загрязнений, но наносят на тяговую поверхность колеса специальный композитный материал, повышающий сцепления колёс локомотива с рельсом без применения песка.
   Для работы системы УАТЛ разработана система управления, не имеющая аналогов, которая в автоматическом режиме обеспечивает предупреждение боксования колёсных пар, устранение боксования при его возникновении и сводит работу локомотивной бригады к проверке работоспособности системы буквально одной кнопкой ручного включения УАТЛна пульте машиниста. Инновационная система управления реализует алгоритм совместного применения двух противобоксовочных систем в котором система пескоподачи подключается при превышении пороговых значений боксования колёсных пар, установленных программой, что позволяет быстро гасить боксования в самых неблагоприятных условиях эксплуатации.
  Для предупреждения боксования колёсных пар,под управлением системы УСАВП-РТ перед лимитирующим подъёмом включается режим A1 (очистка), а затем непосредственно на подъёме режим A2 (активация). Включение и отключение функции очистки и активации осуществляется автоматически, по реперным точкам. Для устранения уже возникшего боксования, под управлением ПО МСУДпри появлении признаков боксования колёсных пар включается режим A3 – автоподача. Выключение режима А3 происходит после прекращения боксования колёсных пар. При этом система пескоподачи активна и автоматически включается при экстренном торможении и при превышении пороговых значений боксования.
  Испытания системы УАТЛ начались 16 августа 2021 года на Восточно-Сибирской железной дороге. когда были начаты контрольные поездки электровоза 3ЭС5К № 1147 на участке Большой Луг–Слюдянка в подталкивающем движении с грузовыми поездами массой от 6300 до 7100 тонн. Эксплуатация опытного электровоза на всех участках проводилась при отключённых системах подачи песка, с перекрытыми кранами пескоподачи. Все поездки прошли в штатном режиме и подтвердили эффективность применения устройств УАТЛ. Пробег подконтрольной эксплуатации электровоза №1147 за период с августа 2021 г. – сентябрь 2022 года составил свыше 150 тыс. км.В ходе испытаний зафиксирован нулевой расход песка. Средний ресурс прижимной колодки устройства УАТЛ составил 80 000 км, что обеспечивает смену колодок УАТЛ на плановых ТР50.
  Дополнительно с 06 по 16 декабря 2021 года проводились испытания устройств УАТЛ в головном движении с грузовыми поездами критической нормой массы 7 100 тонн в сложный зимний период эксплуатации, в условиях сильного снегопада и отрицательных температур до -30°С при отключённых системах подачи песка, с перекрытыми кранами пескоподачи на участке Тайшет – Нижнеудинск при следовании по затяжному подъёму на перегоне «Камышет - Ук». Все поездки прошли в штатном режиме и подтвердили эффективность применения устройств УАТЛ.
  С целью подтверждения возможности увеличения межэкипировочного пробега электровозов 3ЭС5К, эксплуатируемых на Восточном полигоне в условиях ООО «ПК «НЭВЗ» в мае 2023 года произведено оснащение 10 ед. электровозов серии 3ЭС5К, которые с июля 2023 проходят испытания на участке Мариинск (Междуреченск) – Находка в условиях головного грузового движения. В процессе испытаний проводился ежедневный мониторинг эксплуатационных показателей опытных локомотивов. В качестве источников информации по расходу песка использовались данные по времени работы пескоподачи полученные при расшифровке МСУД поездок опытных локомотивов с УАТЛ и контрольных локомотивов без УАТЛ с поездами от 7000 тонн и более.
  По результатам испытаний установлено, что у опытных локомотивов в условиях грузового и подталкивающего движения при работе системы УАТЛ повышаются тягово-сцепные свойства и увеличивается межэкипировочный пробег при сведении количества экипировок песком до одного раза в год.
  Расшифровки МСУД показали, что песок с включённой системой УАТЛ применялся преимущественно для проверки системы пескоподачи на стоянке локомотива, при экстренном торможении и в редких случаях при превышении пороговых значений буксования.
   Таким образом, в ходе двух лет подконтрольной эксплуатации электровозов 3ЭС5К установлено, что при применении системы УАТЛ:

1. Обеспечивается эксплуатация локомотивов с минимальным использованием песка как в подталкивающем движении, так и при следовании в голове, с поездами критических масс до 7100 тонн, что повышает их технико-эксплуатационных показателей.

2. Исключаются заходы локомотивов на экипировку песком с отцепкой и без отцепки от поезда между ТО-2 и сводится до одного раза в год время экипировки песком, что увеличивает время нахождения локомотивов в эксплуатационном парке и повышает их производительность.

3. Обеспечивается эксплуатация локомотивов с улучшенными тяговыми и сцепными свойствами, без подачи песка под вагоны поезда, что повышает эффективность работы локомотивов, а также снижает удельные затраты на тяговую энергию.

  Испытания доказали целесообразность тиражирования систем УАТЛ в условиях ООО «ПК «НЭВЗ» на электровозы серии 3ЭС5К, 4ЭС5К с по осным регулированием силы тяги с последующей эксплуатацией с грузовыми поездами массой 7100 и 8800 тонн соответственно на участках Восточного полигона.