轨道电路广泛应用于高速铁路控制系统,轨道阻抗是轨道电路设计中的重要参数之一.采用有限元法求解无砟轨道阻抗,其求解属于三维开域问题;同时考虑到导体趋肤效应,直接采用有限元分析时,存在模型剖分规模巨大、求解收敛困难等.为解决上述问题,提出了阻抗分解的方法,将无砟轨道阻抗分解为内阻抗和外阻抗,其中内阻抗利用无钢筋的二维有限元模型求解,外阻抗利用钢轨电流均匀分布的三维有限元模型求解.由此避免了同时对多个小尺寸单元的剖分,降低了剖分规模.以位于大地上方的单根导体阻抗的求解为例,分别采用阻抗分解法及解析法计算导体阻抗,两者计算结果相对误差小于2.5%,从而验证了阻抗分解法的正确性.应用阻抗分解法计算了山西中南部铁路双块式无砟轨道的阻抗,给出了该段无砟轨道在各频率下的阻抗取值范围.两组实测数据随频率变化趋势与计算结果一致,且符合阻抗变化范围.
高速铁路 无砟轨道 有限元 轨道阻抗