轨道电路在无砟轨道条件下传输特性的研究

李春莹+卢伟+梁宏伟

摘 要：以轨道电路为对象，探讨了其在无砟轨道条件下的传输特性及相关问题。首先结合我国高速铁路的建设与发展情况对无砟轨道进行了简要概述，然后介绍了无砟轨道对谐振式轨道电路传输特性的影响，重点从无砟轨道单元钢轨阻抗参数和单元道床电阻参数的改进措施等方面对改进谐振式轨道电路在无砟轨道条件下传输特性的应用实践进行了阐述。希望通过初步论述可以引起更多的关注与更为广泛的交流，为该方面的理论研究工作与应用实践提供一些有价值的信息，以供参考。

关键词：轨道电路；无砟轨道；传输特性；阻抗参数

中图分类号：U284.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.077

随着经济的发展和社会的进步，我国现代化建设工作的初步完成不仅带动了全国经济的发展，也有效地提升了交通运输方面的能力，最为典型的就是高铁的建设与发展，在解决运输量问题的同时，在速度上也有了很大的提升。近年来的高铁技术已经走出国门，进入到了欧洲、美洲等地区。这进一步说明了我国国力的提升、技术的进步，同时也表明了我国已经渐渐由“引进来”转型到了“走出去”。以下从轨道电路方面展开具体的探讨，说明它在无砟轨道条件下的传输特性。

1 无砟轨道概述

无砟轨道的特点集中体现在耐久、稳定、易维修等方面。从国际水准来看，德、日两国在这方面比较突出，我国通过吸收这两国的经验与创新，在其无砟轨道的基础上做了一些创新实验，并且形成了独具特色的高铁发展之路。无砟轨道由钢筋网、钢轨、电流等共同组成，一旦运行，就会在其间发生互感。在这种互感作用的状况下，轨道电路发生参数变化，主要是一次参数发生变化，因而会影响到谐振式轨道电路的传输性能，最终缩短使用长度。因此，需要借助轨道电路参数，即采取一些绝缘化处理的改进措施来解决此类问题。

2 对谐振式轨道电路传输特性的影响

以某无砟轨道为例，对电气参数值进行实测，结果发现，在板式无砟类型、长枕埋入式无砟、有砟轨道、标准轨道方面，道床阻抗与电阻、钢轨阻抗与电阻、钢轨电感L方面数值均存在差异，尤其是在道床阻抗方面，只有前两种类型存在阻抗，而后两种无阻抗，分别为2.205-j9.44°、3.707-j11.45°。通过实测发现，在钢轨电感L方面，四大类型的数值分别为0.964 mH/km、1.120 mH/km、1.275 mH/km、1.291 mH/km。也就是说，虽然在线路方面基本一致，但轨道电路参数之间差异显著，而且当钢轨有效电阻值为2 600 Hz时，它比标准值增大了2倍之多，但在电感值方面却明显变小，仅仅达到了标准值的3/4.此无砟轨道在强降雨、线路老化与污染的因素影响下，很难满足2 Ω/km的标准要求。从无砟轨道对谐振式轨道电路线路损耗影响方面看，轨道电路线路损耗、轨道电路一次参数属于直接相关关系如果按照以上2 Ω/km的要求，无砟轨道、标准轨道之间的电路损耗量差就可以通过对轨道电路使用长度、补偿电容、补偿间距这些计算。如果这三大因素的具体数值为1 200 m、22 μF、80 m，则可以得到不同轨道结构中的无砟轨道线路损耗。本次研究的结果表明，在标准轨道、有砟轨道、长枕埋入式无砟轨道、板式无砟方面的线路损耗分别为9.572 dB、9.555 dB、14.532 dB、19.413 dB。电容优化后，长枕埋入式无砟、板式无砟方面的线路损耗值分别为每隔80 m并12 μF电容（13.743 dB），每隔80 m并7 μF电容（16.556 dB）。所以，在无砟条件下，线路损耗数值不断增加，优化后，衰耗值大于标准轨道。另外，从对电路电气绝缘节损耗方面的影响来看，标准轨道接收端分流损耗值为6.33 dB，板式轨道分流损耗值为9.85 dB。

3 改进与实验

通过对上面问题的分析，了解到轨道板内部钢筋网、钢轨通过电流间的互感作用是导致传输特性的主要原因。所以，可以通过绝缘化处理、闭合回路消除来改善无砟轨道电气参数。

在板式轨道单元绝缘化方面，可采用塑料套管在纵、横向钢筋交叉点进行绝缘隔离，比如，在纵向选择环氧钢筋、横向选择普通钢筋进行隔离。设L0，R0为纯测试回路网钢轨电感、有效电阻，那么将相关数值代入公式就可以得到具体的改善效果。公式为：

同理，也可以对长枕埋入式轨道单元绝缘化实效、双块式无砟轨道单元绝缘化实效进行具体计算。

需要对无砟轨道单元道床电阻参数进行改进，以2 Ω/km的要求为例，可以在钢轨扣件绝缘结构方面进行具体调整，比如，橡胶垫板厚度增加5 mm、8 mm、10 mm，铁垫板绝缘缓冲垫增加5 mm，弹条、钢轨间以尼龙轨距块代替铸钢轨距块。而将无绝缘变成绝缘套。水的电导率设置为850 uS/cm，降雨强度设置为2.5 mm/min。结果显示，此次实验中的某型号轨道电路制式在低道床电阻大于2 Ω时，其技术长度可以达到 1 700 m。这表明，这种改善有一定的效果。但目前来看，还值得进一步提高在无砟轨道条件下的轨道电路传输特性，为其安全运行提供较好的保障。

4 结束语

总之，在无砟轨道条件下，轨道电路的传输特性会收到影响，但是经过对纵、横向钢筋构成的闭合回路的改进或减少，可以使其阻抗参数得到改进。另外，增加轨下、铁垫板间橡胶板的厚度与钢轨、弹条间的尼龙轨距块，从而达到对两轨的绝缘处理等，减少对钢轨阻抗参数的影响，使钢轨电感得到有效控制，确保轨道电路在无砟轨道条件下的安全、有效运行。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕