軌道電路在無砟軌道條件下傳輸特性的研究

李春瑩+盧偉+梁宏偉

摘 要：以軌道電路為對象，探討了其在無砟軌道條件下的傳輸特性及相關(guān)問題。首先結(jié)合我國高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展情況對無砟軌道進行了簡要概述，然后介紹了無砟軌道對諧振式軌道電路傳輸特性的影響，重點從無砟軌道單元鋼軌阻抗參數(shù)和單元道床電阻參數(shù)的改進措施等方面對改進諧振式軌道電路在無砟軌道條件下傳輸特性的應(yīng)用實踐進行了闡述。希望通過初步論述可以引起更多的關(guān)注與更為廣泛的交流，為該方面的理論研究工作與應(yīng)用實踐提供一些有價值的信息，以供參考。

關(guān)鍵詞：軌道電路；無砟軌道；傳輸特性；阻抗參數(shù)

中圖分類號：U284.2 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.077

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，我國現(xiàn)代化建設(shè)工作的初步完成不僅帶動了全國經(jīng)濟的發(fā)展，也有效地提升了交通運輸方面的能力，最為典型的就是高鐵的建設(shè)與發(fā)展，在解決運輸量問題的同時，在速度上也有了很大的提升。近年來的高鐵技術(shù)已經(jīng)走出國門，進入到了歐洲、美洲等地區(qū)。這進一步說明了我國國力的提升、技術(shù)的進步，同時也表明了我國已經(jīng)漸漸由“引進來”轉(zhuǎn)型到了“走出去”。以下從軌道電路方面展開具體的探討，說明它在無砟軌道條件下的傳輸特性。

1 無砟軌道概述

無砟軌道的特點集中體現(xiàn)在耐久、穩(wěn)定、易維修等方面。從國際水準(zhǔn)來看，德、日兩國在這方面比較突出，我國通過吸收這兩國的經(jīng)驗與創(chuàng)新，在其無砟軌道的基礎(chǔ)上做了一些創(chuàng)新實驗，并且形成了獨具特色的高鐵發(fā)展之路。無砟軌道由鋼筋網(wǎng)、鋼軌、電流等共同組成，一旦運行，就會在其間發(fā)生互感。在這種互感作用的狀況下，軌道電路發(fā)生參數(shù)變化，主要是一次參數(shù)發(fā)生變化，因而會影響到諧振式軌道電路的傳輸性能，最終縮短使用長度。因此，需要借助軌道電路參數(shù)，即采取一些絕緣化處理的改進措施來解決此類問題。

2 對諧振式軌道電路傳輸特性的影響

以某無砟軌道為例，對電氣參數(shù)值進行實測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在板式無砟類型、長枕埋入式無砟、有砟軌道、標(biāo)準(zhǔn)軌道方面，道床阻抗與電阻、鋼軌阻抗與電阻、鋼軌電感L方面數(shù)值均存在差異，尤其是在道床阻抗方面，只有前兩種類型存在阻抗，而后兩種無阻抗，分別為2.205-j9.44°、3.707-j11.45°。通過實測發(fā)現(xiàn)，在鋼軌電感L方面，四大類型的數(shù)值分別為0.964 mH/km、1.120 mH/km、1.275 mH/km、1.291 mH/km。也就是說，雖然在線路方面基本一致，但軌道電路參數(shù)之間差異顯著，而且當(dāng)鋼軌有效電阻值為2 600 Hz時，它比標(biāo)準(zhǔn)值增大了2倍之多，但在電感值方面卻明顯變小，僅僅達到了標(biāo)準(zhǔn)值的3/4.此無砟軌道在強降雨、線路老化與污染的因素影響下，很難滿足2 Ω/km的標(biāo)準(zhǔn)要求。從無砟軌道對諧振式軌道電路線路損耗影響方面看，軌道電路線路損耗、軌道電路一次參數(shù)屬于直接相關(guān)關(guān)系如果按照以上2 Ω/km的要求，無砟軌道、標(biāo)準(zhǔn)軌道之間的電路損耗量差就可以通過對軌道電路使用長度、補償電容、補償間距這些計算。如果這三大因素的具體數(shù)值為1 200 m、22 μF、80 m，則可以得到不同軌道結(jié)構(gòu)中的無砟軌道線路損耗。本次研究的結(jié)果表明，在標(biāo)準(zhǔn)軌道、有砟軌道、長枕埋入式無砟軌道、板式無砟方面的線路損耗分別為9.572 dB、9.555 dB、14.532 dB、19.413 dB。電容優(yōu)化后，長枕埋入式無砟、板式無砟方面的線路損耗值分別為每隔80 m并12 μF電容（13.743 dB），每隔80 m并7 μF電容（16.556 dB）。所以，在無砟條件下，線路損耗數(shù)值不斷增加，優(yōu)化后，衰耗值大于標(biāo)準(zhǔn)軌道。另外，從對電路電氣絕緣節(jié)損耗方面的影響來看，標(biāo)準(zhǔn)軌道接收端分流損耗值為6.33 dB，板式軌道分流損耗值為9.85 dB。

3 改進與實驗

通過對上面問題的分析，了解到軌道板內(nèi)部鋼筋網(wǎng)、鋼軌通過電流間的互感作用是導(dǎo)致傳輸特性的主要原因。所以，可以通過絕緣化處理、閉合回路消除來改善無砟軌道電氣參數(shù)。

在板式軌道單元絕緣化方面，可采用塑料套管在縱、橫向鋼筋交叉點進行絕緣隔離，比如，在縱向選擇環(huán)氧鋼筋、橫向選擇普通鋼筋進行隔離。設(shè)L0，R0為純測試回路網(wǎng)鋼軌電感、有效電阻，那么將相關(guān)數(shù)值代入公式就可以得到具體的改善效果。公式為：

同理，也可以對長枕埋入式軌道單元絕緣化實效、雙塊式無砟軌道單元絕緣化實效進行具體計算。

需要對無砟軌道單元道床電阻參數(shù)進行改進，以2 Ω/km的要求為例，可以在鋼軌扣件絕緣結(jié)構(gòu)方面進行具體調(diào)整，比如，橡膠墊板厚度增加5 mm、8 mm、10 mm，鐵墊板絕緣緩沖墊增加5 mm，彈條、鋼軌間以尼龍軌距塊代替鑄鋼軌距塊。而將無絕緣變成絕緣套。水的電導(dǎo)率設(shè)置為850 uS/cm，降雨強度設(shè)置為2.5 mm/min。結(jié)果顯示，此次實驗中的某型號軌道電路制式在低道床電阻大于2 Ω時，其技術(shù)長度可以達到 1 700 m。這表明，這種改善有一定的效果。但目前來看，還值得進一步提高在無砟軌道條件下的軌道電路傳輸特性，為其安全運行提供較好的保障。

4 結(jié)束語

總之，在無砟軌道條件下，軌道電路的傳輸特性會收到影響，但是經(jīng)過對縱、橫向鋼筋構(gòu)成的閉合回路的改進或減少，可以使其阻抗參數(shù)得到改進。另外，增加軌下、鐵墊板間橡膠板的厚度與鋼軌、彈條間的尼龍軌距塊，從而達到對兩軌的絕緣處理等，減少對鋼軌阻抗參數(shù)的影響，使鋼軌電感得到有效控制，確保軌道電路在無砟軌道條件下的安全、有效運行。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕