对曲线内侧高柱信号机限界测量问题的探讨

裴天禄

轨旁信号设备的限界测量是信号维修工作的一项重要内容。为保证轨旁信号设备建筑接近限界达标和满足超限车辆通行要求，必须准确测量并掌握其限界和高度。

1 常规的信号设备建筑接近限界测量方法

测量设于轨旁的信号设备建筑接近限界时，通常以轨面作为基准，测量信号设备各个高度变化点距线路中心的距离，以及各个高度变化点距两轨顶连线的高度；然后通过对比 《铁路技术管理规程》中规定的标准限界，来判定设备是否侵入限界。如果侵限，则要进行整治，否则将有可能影响超限车辆的通行安全。

在实际测量中，由于线路中心无法准确掌握，因此要想测量信号设备距线路中心的距离，如图1所示，首先要通过测量被测点距邻近侧钢轨的内边缘距离，再加上标准轨距1435mm的一半717．5mm，即为被测点的实际限界值W ，被测点距两轨顶连接的距离，即为测量高度H。

图1 信号设备建筑接近限界测量

2 曲线上建筑接近限界的加宽要求

当列车在直线上运行时，车体中心线就是线路上两钢轨的垂直平分线，因此高度和限界的测量可根据传统方法直接测量，毋须研究。但当列车在曲线上运行时，因为车体的刚性结构不能随线路曲度而弯曲，车体纵向中心线与线路中心线也不相吻合，使车体两端向线路外侧偏移，车体中部向线路内侧偏移，同时由于曲线上设置了外轨超高，使得车体向曲线内侧倾斜，并且车体最高部位内倾的程度很大。因此在曲线上轨旁信号设备的建筑接近限界必须按规定进行加宽。

3 传统的测量方法存在的问题

1．曲线上测量的高度与实际要求的高度存在误差。当列车在曲线上运行时，列车实际上是向曲线内侧倾斜的，这是为了平衡离心力，设置了外轨超高所造成。曲线内侧的加宽公式为：

其中，R为曲线半径，H为测量点距轨面高度，h为曲线外轨超高，40500为公式推导过程中根据车辆中心销距等得出的计算值，1500为标准轨距的近似值，单位除曲线半径R为m之外，其余均为mm。

从公式可以看出，曲线内侧的加宽实际上是由2部分组成，如图2所示。其中一部分为车体中心线偏离线路中心线产生的加宽量，即40500／R，这一部分只跟曲线半径R有关；另一部分是由于外轨超高，致使车体向曲线内侧倾斜而产生的加宽量，即H／1500，这一部分跟测量点的高度H 和曲线的外轨超高h有关。在曲线内侧限界加宽公式推导过程中，H是测量点垂直于两轨顶连线的距离，即图2中的AC。但是按传统的测量方法，从测量点使用吊锤所测得的设备高度H′实际为图2中AB，AB为直角三角形的斜边，AC为直角三角形的直角边，根据直角三角形斜边大于直角边的性质，AB大于AC，因此根据测量高度H所计算出的限界加宽量是大于实际要求的加宽量。从限界数据方面来看，这一数据是倾向于安全侧的，但是在判断超限车辆通行条件时，由于所依据的是超限货物各个不同侧高所要求的安全距离，而这个侧高是指车体垂直于两轨顶连线的高度 （图2中AC的距离），小于所测得的高度 （图2中AB的距离）。

图2 设于曲线内侧的高柱信号机限界测量

举个例子，当曲线外轨超高h为150mm，采用传统测量方法测得的高度AB为4500mm，若轨距BC按1500mm来考虑，根据三角函数计算得垂直于两轨顶连线的高度AC实际为4477mm，相差23mm。而某列超限车辆装车后所要求的安全限界为：距轨面高度4180mm处 （图2中AC的距离，下同）为2208mm （图2中AF的距离，下同）；距轨面高度4480mm处为1984mm；距轨面高度4880mm处为1078mm，未衔接高度间为斜坡形连接。根据三角形性质可以计算得距轨面高度4500mm处的安全限界应为1938mm，而距轨面高度4477mm处的安全限界应为2001mm。这样如果根据所测得的高度4500mm去核对设备限界是否满足超级超限车辆通行条件，1938mm即可满足，而实际则需要达到2001mm才能满足超限车辆通行，因此所得到的结果既不准确，也不安全。

2．传统的测量方法费时费力，登高作业存在人身安全风险。电务部门目前测量建筑限界大多采用接触式测量，使用的工具是绝缘皮尺和吊锤等。对于高柱信号设备而言，由于吊锤的摆动、人工选点等原因，会造成测量误差的加大；另一方面，登高作业会带来非常大的人身安全风险，且在信号机距接触网线距离小于2m时，必须要等接触网停电后方可攀登作业，因此还需供电部门的配合。

4 解决方法

4．1 对测量数据进行人工校正处理

为准确掌握信号设备建筑限界和超级超限车辆通行所要求的安全限界，需要对测量高度进行校正处理，即将实际测量高度AB的值换算为AC的值，再进行比较，这样才能准确判断信号设备限界是否满足超限车辆通行要求。

校正的方法：校正前，首先要知道信号设备所处曲线的外轨超高值；然后根据公式 “实际高度＝测量的高度×cos （arcsin h／1500）”即可实现校正。公式的推导过程不再详述。

4．2 采用红外线激光非接触式测量

为解决传统测量手段的诸多问题，应大力推广使用红外线激光方式的非接触式测量仪器。测量时无需攀登信号机，只需将测量仪器放置在钢轨上，使激光头对准被测点，旋转主机并观察显示屏，待显示屏中央十字丝与待测目标点完全重合，则表明已瞄准。在光线较弱的情况下，也可以打开长光，用眼睛观察激光点辅助瞄准。瞄准时，可先用手转动主机进行粗调，然后根据需要再旋转微调旋钮进行微调，直到对准目标。采用这种方法，彻底消除了人身安全风险，同时相对传统的测量方式来说，大大提高了测量精度，误差可以控制在±5mm范围之内，同时测量数据可以直接记录在本机，测量完毕后再使用专用U盘将数据导出，也可通过自带软件在电脑上进行数据的分析、汇总等。另外在曲线上测量时，还可根据内部运算实现高度的自动校正。

目前兰州局管内在限界测量中，采用了支架式和便携式2种激光限界测量工具。其中，便携式可在手机上安装APP客户端，通过蓝牙与手机连接，测量数据可以直接传送到手机上，非常方便。

总之，使用红外线激光测量仪器大大提高了测量精度，消除了人身安全风险，应该替带传统的测量方式成为今后的发展趋势，但唯一存在的不足是对高信信号机构测量时，由于机构背板边缘较薄，使测量点的对准比较困难，在测量时需要在信号机背板上，人工设置易于对准的标记，需要在今后加以改进。

［1］ 中华人民共和国．GB 146．2－1983．标准轨距铁路建筑限界［S］．1983．

［2］ 中华人民共和国．GB 50090－2006．铁路线路设计规范［S］．2006．

［3］ 中国铁路总公司 ．TG／01－2014．铁路技术管理规程（普速铁路部分）［S］．2014．

［4］ 中华人民共和国铁道部 ．铁道行业标准．铁路建筑实际限界测量和数据格式［S］．

［5］ 龙科．关于细化铁路曲线上建筑限界加宽的建议［J］．铁道技术监督，2014（1）．

［6］ 崔可夫．曲线地段建筑接近限界内侧加宽量计算方法［J］．铁道技术监督，2003（10）．