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(jìn)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(jìn)措施等方面對改進(jìn)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(jìn)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(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.077

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)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(jì)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(jìn)入到了歐洲、美洲等地區(qū)。這進(jìn)一步說明了我國國力的提升、技術(shù)的進(jìn)步，同時也表明了我國已經(jīng)漸漸由“引進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)值的3/4.此無砟軌道在強(qiáng)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(bǔ)償電容、補(bǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行具體計算。

需要對無砟軌道單元道床電阻參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，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(jìn)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(qiáng)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(dá)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(jìn)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(jìn)或減少，可以使其阻抗參數(shù)得到改進(jìn)。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(dá)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。

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〔編輯：劉曉芳〕