在高寒地区,铁路地基内的水冻结后会发生体积膨胀,使钢轨产生冻胀变形。钢轨冻胀会影响轨道平顺性,使钢轨产生局部应力集中,威胁列车通行安全。开展钢轨冻胀测量工作对保障铁路钢轨正常运行及提升列车通行安全性有很高的工程应用价值。目前,铁路维护部门一般采用人工水准观测、轨测仪、轨检车等为线路养护提供依据。但上述测量方式所用测量设备均需人工进行操作,且需要利用铁路天窗期将检测设备置于铁轨上进行测量。因此,研究开发一套全天候、可实时无人采集钢轨冻胀数据的钢轨冻胀高度测量装置有重要的意义和实用价值。针对寒区钢轨冻胀高度测量问题,本文提出了利用应变电测法测量钢轨冻胀高度的方法。具体工作如下:首先,建立了无缝钢轨模型,仿真分析了钢轨受冻胀力作用产生冻胀后的应变变化规律。确定了钢轨冻胀应变测量位置,仿真计算结果表明钢轨冻胀应变与钢轨冻胀高度具有正相关线性关系,同时计算结果表明钢轨冻胀波长越大,冻胀应变越小。其次,建立了钢轨冻胀模拟实验平台,包括钢轨冻胀加载装置及冻胀高度监测系统。该平台可实现钢轨冻胀高度的自动测量并完成数据传输及分析。钢轨冻胀加载装置可对钢轨施加精确的冻胀位移载荷;钢轨冻胀高度监测系统主要包括应变监测节点、网关、云服务器、客户端等,应变监测节点测量钢轨冻胀应变,通过网关传输至云服务器后对数据进行处理并计算钢轨冻胀高度。最后,在钢轨冻胀模拟实验平台、既有线路完成了钢轨冻胀高度测量实验。在模拟实验平台进行了钢轨冻胀高度及冻胀波长-应变测量实验及冻胀高度监测实验,从实验层面验证了通过测量钢轨冻胀应变计算钢轨冻胀高度的可行性。在某冻胀地区既有线路进行了为期半年的线上钢轨冻胀监测实验,验证了钢轨冻胀高度监测系统的可靠性,实验测量数据与铁路部门测量数据进行对比分析,验证了钢轨冻胀高度监测系统具有较高的灵敏度,可明确识别钢轨冻胀。