铁路道岔尖轨密贴、爬行检测方法探讨

受环境温度变化影响和列车通过道岔时的冲击作用，尖轨静态位置和动态时的位移量，特别是“密贴”、“爬行”两间隙的变化关系到行车安全，是需要定时检测和严格控制的关键部位。

1道岔尖轨在列车通过时的状态

开通方向的尖轨与基本轨内侧应紧密贴实，对出现间隙的大小称之为“密贴变量”。当列车通过时表示杆自由端的轴向窜动量远不止表示缺口所允许存在的间隙，“缺口间隙”与“尖轨密贴间隙”的关系并不紧密对应。实际执行的转辙机表示缺口间隙检查调整的规定，只是道岔转辙时为保证转辙机检查柱顺利落下及信号电路接通而设定的间隙。

道岔的尖轨与基本轨垂直方向跳动明显，这种跳动和路基的好坏关系很大。高速铁路无砟轨枕的这种现象远小于普通路基，小量的跳动不会影响尖轨密贴、爬行间隙的变化。

高速铁路道岔转辙部分的长度有较大增加，受列车牵引力和温度等影响，18号道岔日位移量可达30mm．预计全年需要监测的范围将达到±60mm。

在尖轨密贴检测装置试验中观察到装置内部机件意外断裂，其原因是基本轨固定装置松动，受列车冲击的尖轨会以滑床板接触处为轴心向密贴或斥离方向翻动，道岔的这种病态现象称为“翻背”，会引起密贴间隙瞬时改变，需及时整修。

受温度变化和列车通过时冲击的影响，尖轨发生多方向位移已是共识，依靠经验大致给出尖轨是在“密贴”0~+4mm；“爬行”120mm；“跳动”3mm；合并“翻背”的范围内变动。

2监测尖轨密贴、爬行变化的重要性

检测密贴的方法是测量第一牵引点（转辙机与尖轨连接位置）尖轨与基本轨之间的间隙，铁道部标准规定该间隙必须小于+4mm。达到+4mm转辙机内表示电路和密贴检查器开关不得接通表示信号，禁止行车。目前还没有对该间隙连续变化进行检测的手段。

高速铁路弯道曲率大，道岔尖轨部分很长，转辙需由多机牵引，各牵引点间曲率变化不平顺会造成列车晃动，关系乘客安全和乘坐舒适度评价。钢轨弯曲曲线是否平顺也需要不间断地连续监测。

由于尖轨轴线与转辙机驱动轴初始安装时“垂直”连接，尖轨爬行会使驱动轴心偏离“垂直”状态，增加驱动和连接机构的磨损，影响转辙。表示连接系统偏离轴线也减小了预留的表示缺口间隙。极端时道岔无法正常转辙，影响信号锁闭，所以同时对爬行进行监测也是必须的。

3检测实时数据的意义

铁路道岔尖轨密贴、爬行变化数据的实时监测就是给道岔装一个“黑匣子”，通过记录一段时间的数据并比对分析其变化量、规律、趋势，得出科学、准确的结论。

3.1爬行规律

受环境温度影响，冬季气温最低时安装的道岔，日后记录的爬行检测数据都是向增“长”方向，反之在夏季气温最高时安装的道岔记录数据是向缩“短”方向。只有根据记录数据才可能得出该道岔爬行的“零点”位置，分析爬行的规律。

3.2预报道岔”病态“

通过一段时间记录数据的变化，判别道岔及附属设备固定是否良好，连接系统与转辙机轴线是否同轴，各连接间隙是否超标，可及时给出道岔“健康”预报。

3.3“计划修”向“状态修”管理模式转变

根据不同的管理目标，使用专用软件将当前检测数据与历史记录数据进行比对，及时观察变化趋势、发现规律，可为科学运营调度提供依据。维护工作也将从大面积作业的“计划修”模式向目标明确、效率高的“状态修”方式转换，并为分析道岔“病态”成因、改进设计和科学管理提供依据。

4检测方法的选择

检测方法有接触测量与非接触测量2种，可按检测装置与受检靶点间是否接触来区分，选择何种方法受制于传感器的性能。

4.1感应型传感器

电感、电容、电磁类感应型传感器由于探测端保护层只能使用很薄的非金属材料，所以强度低、易受电磁波、铁磁体的干扰。感应型传感器线性检出范围一般小于10mm，用于检测密贴变化尚可，如用作爬行检测需多传感器组合，其固定、保护、一致性调整机构会很复杂。使用分立元件自行设计组合传感器，元件参数离散度大，传感器性能、稳定程度难以保证。

4.2反射型传感器

激光、雷达、超声等反射型传感器检出范围大，可按需设定检测范围，用于爬行检测。反射型传感器检测精度受空气温度、相对湿度、气压变化的影响，不适应道岔野外雨、雪、冰、污物、油污和强涡旋气流的工作环境。以每道岔定反位密贴、爬行检测使用4只计算，检测，主设备成本占比过高，在专用组合传感器研发突破前无性价比优势。

选用感应型或反射型传感器都需另外加设防铁磁、电磁屏蔽、机械固定和保护装置，需专配设电源、通信等设备，成本较高。

4.3接触式测量方法的优势

根据铁路道岔工作环境、安装条件、检测和精度等要求，设计一装置把尖轨运动分解，合并固定、调整、屏蔽装置，防水和防尘的保护结构、供电、数据传递功能等统一集成设计，采用感应类传感器的检测仪其性价比会占优势，是在不断实践、综合考虑各种方案后确定的研发方向。

5检测仪安装位置的选择

（1）选择最能代表牵引点间隙变化的部位。道岔与列车接触最直接、最关健、最薄弱的部位是尖轨、心轨尖部。

（2）多牵引点的道岔。两牵引点间的位置是最容易受列车离心力作用变形的部位。该处曲线是否平顺影响乘客安全和乘坐舒适度评价，是需要重点检测的部位。

（3）将检测仪安装在基本轨底，直接检测尖轨尖部与基本轨间的间隙，可不受转辙机表示杆缺口间隙调整的影响，对应关系准确。上述部位没有其他的铁路设施设备，便于安装检测仪，有利于设计仪器的防护、安全装置。检测仪没有长而复杂的连接系统，检测关系直接、简单、稳定，受环境温度影响小。

6检测数据的传输

6.1检测数据处理方式的比较

（1）检测数据实时发送至控制计算机处理，传送数据量大，对通信电路要求高。

（2）列车通过时检测仪暂时保存检测数据，列车通过后再向控制计算机传送，数据量可大大减少，对通信电路的性能要求相对低些。缺点是检测仪内部需要配备大容量内存，无法通过上位机实时观察道岔密贴、爬行动态变化。

6.2数据传送方法

（1）利用铁路站场道岔一组两芯备用线载波通信方式传递，最大的优点是不用布线施工，但传输速度慢，不稳定。有些站场道岔无备用线或已被占用。