摘 要：本文研究的范围是分析列车运行在曲线上产生的横向加速度，目的是找出列车产生横向加速度的所有影响因素及影响程度，使轨道线路的维修更具有针对性。论文通过建立列车在曲线上的受力模型，得到横向加速度与各影响因素之间的方程，利用合宁客运专线的真实动态检测数据和静态检查数据，得出各因素对横向加速度的影响权重。论文研究的结论是：列车运行在曲线上产生的横向加速度主要受曲线超高、正矢以及其他轨道几何状态偏差的影响，而最关键的影响因素是曲线的超高设置。
　　关键词：横向加速度；轨道几何状态；离心力
　　列車在运行中所受到的横向加速度大小不仅关系到列车的运行安全，也是衡量旅客舒适度的一项重要指标[1]。列车在经过曲线地段时，受向心力或离心力的影响，横向加速度更为明显，旅客甚至会有不舒服的感觉，在对轨道线路的动态检测过程中也发现，横向加速度病害多发生在曲线地段；因此，轨道线路养护维修人员特别重视曲线上产生的横向加速护，对达到维修标准的横向加速度，线路维修部门投入了大量的时间和劳力；然而，由于对曲线上产生横向加速度的原因分析不到位，维修工作没有针对性，维修效果不显著。针对上述问题，本文首先建立列车在曲线上的受力模型图，通过力学分析，得出横向加速度与其他轨道几何参数之间的方程，然后利用综合检测车对合宁客运专线的检测数据及人工现场符合数据，得到各因素在对横向加速度的影响中所占的权重。
　　1 理论分析
　　列车在曲线上运行时，将收到额外两个附加力，一是指向曲线外侧的离心力，二是由于车体倾斜，产生的水平向心力[2]。列车在行驶时受力如下图所示。
　　图1.1 列车在曲线上受力示意图
　　对上图进行分析可得： （1）
　　式中：
　　——离心力（N）
　　——离心力的分力（N）
　　m——为车辆质量（kg）
　　g——为重力加速度m/s2
　　——为向心力（N），
　　——为曲线法向的单位矢量。
　　由牛顿第二定律可得： （2）
　　式中：
　　m——为车辆质量（kg）
　　v——为车辆的行驶速度（km/h）
　　R——为车辆在曲线上某点的曲线半径（m）
　　k——为曲线上某点曲率值（m-1 ）。
　　由图1.1可知：
　　（3）
　　式中h为曲线超高量（mm），s为车辆轮对踏面基圆间的距离（等于轨距加上钢轨面的宽度值）（mm）。
　　由牛顿第二定律可得： （4）
　　由式（1）、 （2）、 （3）、 （4）可得：
　　横向加速度： （5）
　　式中曲率 ，若以20m弦测量曲线正矢，正矢计算公式为
　　，所以（5）式可表示为：
　　（6）
　　从公式（6）中可以看出：横向加速度的大小受列车速度、曲线超高（水平）、曲线正矢和轨距的影响。
　　2 分析计算
　　因本文只研究曲线设置及轨道几何状态偏差对横向加速度的影响，速度对横向加速度的影响不进行分析，所以，设定速度为固定值，分析正矢、超高（水平）和轨距对横向加速度的影响程度。
　　2.1 超高设置对横向加速度的影响权重
　　以合宁上行线k357+352处横向加速度顽固性病害所在的曲线为例，2011年4月27日综合检测车以248 km/h通过该处产生的横向加速度为0.08 g，假设该曲线状态为设计上的标准曲线，速度为综合检测车通过速度、超高为设计超高、轨距、正矢偏差均为零，式（6）中各参数值为：
　　f=7.13 、h=45mm、g=9.81m/s2、s=1505mm、v=248km/h
　　计算得到，横向加速度 数值为0.039g，其方向与离心力FR相同，这种情况下，横向加速度产生的原因是欠超高的存在。可以看出，在线路养护质量绝对零误差的情况下，产生的横向加速度偏差值约为0.04g，而合宁上行线k357+352处检测的横向加速度病害偏差均值为0.08g，所以仅仅是欠超高引起的横向加速度就占到了总偏差的50%，由正矢、轨距、水平三项轨道几何状态偏差引起的偏差占50%。
　　2.2 轨道几何状态偏差对横向加速度的影响权重
　　要对正矢、轨距、水平的影响权重进行进一步的计算分析，需要掌握动态检测时合宁上行线k357+352处及前后的动态和静态轨道几何状态。
　　根据综合检查车的检查记录，合宁上行线k357+352前后范围内轨道几何状态动态偏差统计如下表：