[发明专利]一种在线监测电气化铁道钢轨传播常数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测电气化铁道钢轨传播常数的方法，属于铁路系统测量技术领域。 

背景技术

随着铁路运输系统向着高速、重载化的方向发展，在电气化铁路高速、重载区段因牵引负荷大、列车负载率高、牵引回流大，使得钢轨电位显著升高。钢轨电位升高对沿线设备和人员生命安全造成威胁，容易引起同轨道相连信号设备的功能故障，加速钢轨与轨枕间绝缘垫板的老化，造成牵引回流异常等。因此必须充分掌握高速、重载电气化铁路钢轨电压的分布规律及其影响因素，给出降低钢轨电位的有效措施。钢轨传播常数( 其中γ是钢轨传播常数，Z是单位长度钢轨的阻抗，Y是单位长度钢轨对大地的电导)作为表征轨道电压分布的重要参数，具有稳定性、普适性等特点，是描述钢轨电压分布的有效参数。目前所采用的测量方法有开路/短路相位表法和三电压表法，通过测量钢轨开路阻抗和短路阻抗，然后计算出单位长度的钢轨阻抗和钢轨对地的泄漏电导，最后代入公式 计算得出钢轨传播常数。现有测量方法需要将轨道进行短路和开路，“开天窗”测量，导致行车中断，无法反映列车运行状态下钢轨电压的变化规律。存在以下缺陷：①“开天窗”测量需要中断行车，给铁路系统的正常运营带来严重干扰，造成重大经济损失，尤其是高密度运营线路；②“开天窗”测量的时间有限，不能反映钢轨传播常数随气象条件的变化关系。 

发明内容

针对上述情况，本发明的主要目的在于提供一种在线监测电气化铁道钢轨传播常数的方法，避免原有测量方法中需要中断行车的缺陷，能反映传播常数随气象条件的变化关系。 

图1中给出了钢轨回流系统的等效电路图，其中Z为钢轨单位长度阻抗，Y为单位长度钢轨对大地的电导，I₀为通过列车的接地碳刷流入钢轨的电流，x为测量点与钢轨电流流入点的距离，I₁(x)为测量点处钢轨中的电流，I₂(x)为测量点处通过钢轨-大地的泄漏电导泄漏的电流。根据电路图1可建立微分方程： 

-dU→(x,t)dx=ZI→1(x,t)-dI→1(x,t)dx=YU→(x,t)---(1)]]>

联立式(1)中的上下两式解得：