曲线上的超高值计算
圆曲线超高率取值计算
圆曲线超高率取值计算摘要：论述了超高率和摩擦系数的分配方法，分析了各种分配方法的优缺点。
提出了超高率取值设计的计算方法并探讨了纵坡对超高的影响，提出了超高率的取值应根据公路纵坡进行调整。
关键词：公路工程超高率摩擦系数纵坡影响1概述近年来，随着我国的公路建设的迅猛发展，灵活性设计理念已深入人心，超高计算取值则是其中的一个重要体现。
本文在超高率和摩擦系数抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力的分配原则为基础，对公路圆曲线上超高率的取值进行了定量与定性相结合的分析。
2超高率和横向摩擦系数在曲线范围内的分配2.1分配的方法对某一既定的设计速度，可采用超高或横向摩擦系数或同时采用两者，以平衡车辆行驶在曲线上时所受的离心力，具体有以下五种方法[1]如图1所示。
方法①：超高e和横向摩擦系数f与平曲线曲率成正比（即在1/R=0和1/R=1/Rmax之间的直线关系）。
方法②：以设计速度行驶的汽车在未达到fmax的曲线上时，其离心力完全由横向摩擦力平衡。
当曲线曲率增大时，待摩擦力达到fmax并保持不变，剩余的离心力则由超高来平衡，直至e达到emax。
方法③：以设计速度行驶的汽车在未达到emax的曲线上，其离心力完全由曲线的超高来平衡。
当曲率再大时，超高达到emax并保持不变，这时剩余的离心力是由正比于曲率的横向摩擦力来平衡，直至f达到fmax。
方法④：以运行速度代替设计速度，其余与方法③相同。
方法⑤：认为超高率和横向摩擦系数与曲率成曲线关系，它们的值是介于方法①和方法③所得到的值。
2.2各方法分析比较方法①得出的超高率与曲率的直线关系，计算简单，具有相当的价值而又合乎逻辑。
但该分配方法要求车流中的每辆汽车都是以均速状态行驶，虽然大多数驾驶员都希望以均速行驶，但是只有在交通量不大，设计得很好的公路上才能实现均速行驶，而实际的道路状况往往不是这样，在实际中采用的超高率往往比此方法确定的e值要大，另外使用这种方法，在相当一部分曲线范围内是不用设置最大超高的。
曲线超高
曲线超高曲线超高（curve superelevation）为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，使曲线地段外股钢轨高于内股钢轨的数值。
列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，也使旅客感到不适、货物产生位移等。
因此需要将曲线外轨适当抬高，使列车的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。
同时，曲线超高还是确定缓和曲线长度及曲线线间距离加宽值等相关平面标准的重要参数。
曲线超高的设置方法主要有外轨提高法和线路中心高度不变法两种。
外轨提高法是保持内轨高程不变而只抬高外轨的方法，为世界各国铁路所普遍采用。
线路中心高度不变法是内轨降低和外轨抬高各为超高值的一半而保证线路中心高程不变的方法，仅在建筑限界受到限制时才采用。
曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。
由于离心力与行车速度的平方成正比，与曲线半径大小成反比，因此曲线半径越小，行车速度越高，则离心力越大，所需设置的超高就越大。
在曲线半径R（m）和行车速度υ（km/h）都为已知的情况下，根据列车横向受力平衡条件，可推导出准轨铁路曲线超高h（mm）的计算公式为（mm）（1）由于通过曲线的各种列车的速度、质量和次数各不相同，高速列车偏磨外轨，低速列车偏磨内轨，速度高、质量大、通过次数多的列车对钢轨的磨耗程度甚于速度低、质量小、通过次数少的列车，因此为了使内、外轨磨耗均匀，一般应采用某种平均速度来计算曲线超高。
中国《铁路线路维修规则》（铁运[2001]23号）规定，在确定曲线外轨超高时，平均速度采用均方根速度，其值按下式计算：（km/h）（2）式中，V P为平均速度（km/h）；G为各种列车的重量（t）；υ为实测各种列车的行车速度（km/h）；N为一昼夜通过的各类别车次数（列）。
若按式（1）和式（2）确定了实设超高后，则当υ=υP时，平衡离心力所需的超高刚好与实际设置的超高相等，此时两股钢轨承受相同荷载，旅客也没有不舒适感觉。
【高速公路】第四章 4-5曲线上的超高与加宽
～ 360 ～ 105 <360 ～ 230 <230 ～ 150 <150 ～ 90 <90 ～ 60 <105 ～ 70 <70 ～ 55 <55 40 <40 ～ 30 <30 ～ 20 <20 ～ 15
3
～ 2160 ～ 1290 ～ 1220 ～ 1050 <2160 <1290 <1220 ～ 950 <950 ～ 770 <770 ～ 650 <650 ～ 560 <560 ～ 500 <500 ～ 440 <440 ～ 400 <1050 ～ 760 <760 ～ 550 <550 ～ 400
(2)有中间带的公路
①绕中间带的中心线旋转。如图3－10 （a） 。 先将外侧行车道绕中间带的中心旋转，待达到与内侧行车道构成单向横坡后， 整个断面一同绕中心线旋转，直至超高横坡值。此时，中央分隔带呈倾斜状。采 用窄中间带的公路可选用此方式，或中间带宽度小于4.5m的可采用此种方式。 ②绕中央分隔带边缘旋转。如图3－10 （b） 。 将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断 面，此时中央分隔带维持原水平状态。各种宽度不同的中间带均可选用此种方式。
B、 绕 中 线 旋 转 。 简 称 中 轴 旋 转 。 如 图 3－ 8。 在 超 高 缓 和 段 之 前 ， 先 将 路 肩 横 坡 逐 渐 变 为 路 拱 横 坡 ， 再 以 路 中 线 为 旋 转 轴 ， 使 外 侧 车 道 和 内 侧 车 道 变 为 单 向 的 横 坡 度 后 ，整 个 断 面 一 同 绕 中 线 旋 转 ，使 单 坡 横 断 面 直 至 达 到 超 高 横 坡 度 为 止 。 一 般 改 建 公 路 常 采 用 此 种 方 式 。
曲线超高计算
曲线超高曲线超高（curve superelevation）为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，使曲线地段外股钢轨高于内股钢轨的数值。
列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向外股钢轨，加大了外...曲线超高（curve superelevation）为了平衡列车行驶在曲线上所产生的离心力，使曲线地段外股钢轨高于内股钢轨的数值。
列车在曲线上行驶时，由于离心力的作用，将列车推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，也使旅客感到不适、货物产生位移等。
因此需要将曲线外轨适当抬高，使列车的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心力的作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均等，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。
同时，曲线超高还是确定缓和曲线长度及曲线线间距离加宽值等相关平面标准的重要参数。
曲线超高的设置方法主要有外轨提高法和线路中心高度不变法两种。
外轨提高法是保持内轨高程不变而只抬高外轨的方法，为世界各国铁路所普遍采用。
线路中心高度不变法是内轨降低和外轨抬高各为超高值的一半而保证线路中心高程不变的方法，仅在建筑限界受到限制时才采用。
曲线超高的大小由列车通过时离心力的大小确定。
由于离心力与行车速度的平方成正比，与曲线半径大小成反比，因此曲线半径越小，行车速度越高，则离心力越大，所需设置的超高就越大。
在曲线半径R（m）和行车速度υ（km/h）都为已知的情况下，根据列车横向受力平衡条件，可推导出准轨铁路曲线超高h（mm）的计算公式为（mm）（1）由于通过曲线的各种列车的速度、质量和次数各不相同，高速列车偏磨外轨，低速列车偏磨内轨，速度高、质量大、通过次数多的列车对钢轨的磨耗程度甚于速度低、质量小、通过次数少的列车，因此为了使内、外轨磨耗均匀，一般应采用某种平均速度来计算曲线超高。
中国《铁路线路维修规则》（铁运[2001]23号）规定，在确定曲线外轨超高时，平均速度采用均方根速度，其值按下式计算：（km/h）（2）式中，V P为平均速度（km/h）；G为各种列车的重量（t）；υ为实测各种列车的行车速度（km/h）；N为一昼夜通过的各类别车次数（列）。
曲线超高计算
曲线超高计算公式为:h=V⒉/Rh——外轨超高量.V——通过曲线时的列车速度km／h；R——曲线半径m;实际设置超高时,取其整数到5毫米,最大超高为150毫米.单线上下行速度悬殊时,不超过125毫米.计算公式适用于改建铁路;新建铁路推荐使用以下公式：h=⒉/R问题来了,原来的为什么变成了,那么这个新建铁路推荐公式是否可用还有个问题,缓和曲线内怎么顺完超高,例如现在有R=600,l=100缓和曲线长,L=曲线长,设计速度大概是60km/h吧,那么超高应该是多少,缓和曲线超高分段应该多少米我正矢是这么做的,圆曲线正矢Fc=50000/R=50000/600=83mm缓和曲线正矢递减率fs=Fc/n=83/10=8mm缓和曲线长l=100m,所以我n=10m,求出fzh=fhz=fs /6=1mm,中间点正矢=对应点fs;我现对你提出2个的问题分别作答,不对之处请斧正：1、实际上列车通过曲线的各次列车不尽相同,故准确表达式应为h=R为了反映不同行驶速度和不同牵引力重量的列车对外轨超高值的不同要求,均衡内外轨的垂直磨耗,平均速度V=√∑NGV2/∑NG其中N-每昼夜通过列车的相同速度和牵引重量的列车次数；G-列车总重;在新建线设计和施工中,采用的平均速度V′由下式确定V=Max故有： h=Max∧2/R mm其中VMax-预计该地段最大行车速度,以Km/h计;2、不知道其他地方是怎么处理的,沪宁线的缓和曲线段内的超高设置相对比较简单,因为公式中R在缓和曲线段一直是变化的且R均比较大,所以设计院为了简化这个问题,一般采用从直线段0超高到圆曲线段超高即超高最大,直线渐变的形式处理,即缓和曲线上i点的超高 hi =h′Li/L其中Li-i点所在位置的曲线长L-缓和曲线长h′-圆曲线段超高值希望能对你有所帮助。
【高速公路】第四章-4-5曲线上的超高与加宽解析
<3240 <1940 <1710 <1550 <1240 <1130 <810 <720 <1710 <1550 <810 <720 <1210 <1130 <390 <360 <780 <720 <230 <210 <390 <360 <105 <95
3
～ 2160 ～ 1290 ～ 1220 ～ 1050 ～ 830 ～ 750 ～ 570 ～ 460 ～ 1220 ～ 1050 ～ 570 ～ 460 ～ 840 ～ 750 ～ 270 ～ 230 ～ 530 ～ 460 ～ 150 ～ 130 ～ 270 ～ 230 ～ 70 ～ 60
<1620 <970 <950 <760 <620 <520 <430 <300 <950 <760 <430 <300 <630 <520 <200 <150 <390 <300 <110 <80 <200 <150 <55 <40
5
～ 1300 ～ 780 ～ 770 ～ 550 ～ 500 ～ 360 ～ 340 ～ 190 ～ 770 ～ 550 ～ 340 ～ 190 ～ 500 ～ 360 ～ 150 ～ 90 ～ 300 ～ 190 ～ 80 ～ 50 ～ 150 ～ 90 40 ～ 25
4-5 弯道的超高与加宽
一、超高 1.定义
为抵消车辆在曲线路段 上行驶时所产生的离心 力，在该路段横断面上 设置的外侧高于内侧的 单向横坡，称之为超高。 当汽车行驶在设有超高 的弯道上时，汽车自重 分力将抵消一部分离心 力，从而提高行车的安 全性和舒适性。超高的 布置如图所示。
曲线外轨超高计算公式
曲线外轨超高计算公式
曲线外轨超高计算公式，是指在铁路铺设过程中，为确保列车行驶的安全与稳定，需根据曲线半径、列车速度和弯道超高等参数，计算出适当的超高值，以保证列车在曲线通行过程中实现平稳转弯。
具体而言，曲线外轨超高计算公式如下：
超高值 =v^2/ (127 × R)
其中，v代表列车速度（单位：km/h），R代表曲线半径（单位：m）。
这个计算公式的原理是基于牛顿运动定律和切线加速度的理论基础。
随着列车速度的增加和曲线半径的减小，列车需要更大的超高值来保持平稳的行驶姿态，以克服离心力带来的侧向力。
通过使用曲线外轨超高计算公式，铁路工程师能够准确计算出每个曲线段的维护或建设所需的超高值。
这将有助于设计出符合安全标准、能够确保列车行驶稳定的曲线轨道。
总而言之，曲线外轨超高计算公式在铁路工程中起到至关重要的作用，它为工程师们提供了一种有效的方式来确保曲线铁路的安全性和运行稳定性。
这个计算公式的使用将有助于优化铁路设计和维护，提高列车运行的安全性和舒适性。
超高公式
外缘 过 渡 段 内缘 中线
bJ (i J i z ) [bJ i z (bJ B)i y ]
x Lc
x0
iz Lc iy
bJ i J
B iz 2
bJ3． 加宽值 b x 按加宽计算 公式计算。
bJ i J (bJ bx )i z
3．加宽值 b x 按 加宽计算公式 计算。
bJ i J
B——行车道宽度(m)； bJ——路肩宽度(m)；
bw——圆曲线的加宽值(m)； bx——x 距离处的路基加宽值(m)；
i y ——超高横坡度；
i z ——路拱横坡度；
iJ
——路肩横坡度；
x0——与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离(m)； x——超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离(m)；
与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离m
绕内边线旋转超高值计算公式 计算公式 超高位置 备 注
x x0
bJ i J (bJ B)i y
x x0
外缘 圆 曲 线 中线 内缘
B bJ i J i y 2
bJ i J (bJ bw )i y
1．计算结果 均为与设计 高之高差 2．临界断面 距超高缓和 段起点：
x bJ i J (bJ bx ) i y Lc
绕中线旋转超高值计算公式 超高 位置 外 缘 圆 曲 线 中 线 内 缘 外 过 渡 段 缘 中 线 内 缘 计算公式 备 注
x x0
x x0
bJ (i J i z ) (bJ B)(i z i y )
B iz 2 B B bJ i J i z (bJ bw )i y 2 2 bJ i J
第八章(2) 曲线测设
x0=L0-L03/(4R2)
y0=Li2/(6R)
三、带缓和曲线的圆曲线要素计算
1、带缓和曲线引起的圆曲线内移量p，
切线外移量m
2、缓和曲线常数计算
内移量p=L02/(24R) 切线外移量m=L0/2 缓和段内角
β0=L0/2R (弧度)
三、带缓和曲线的圆曲线要素计算
3、有缓和曲线的圆曲线要素计算
四、带缓和曲线的圆曲线主点测设、 里程计算
1、里程计算——P153 公式（8-15） 2、曲线主点测设： （1）先放出起点ZH、HZ和中点QZ——在
JD设站，沿直线量T，E值，可得其点 （2）在ZH、HZ设站，瞄准 JD点。用支距
法放出（xo，yo）为HY、YH点。
第四节 综合曲线详细测设
切线长T′= m+(R+p)·tg α/2
曲线长L′= π ·R(α2β0)/180°+2l0
外矢距E′= (R+p) ·sec(α/2)-R
切曲差q′= 2T ′- L′
m——加入缓和曲线后切线 增长值，称为切垂距
p ——圆曲线移动量，称为 内移距
β0——缓和曲线角度 (缓和 曲线起点切线与终点切线 的交角)
切线长度 T=(R+P) ×tg(α/2)+m（8-13a）
曲线长度 L=Rα +L0
（8-13b）
外矢距 E=(R+P)sec(α /2)-R （8-13c）
切曲差D=2T-L
（8-13d）
三、带缓和曲线的圆曲线要素计算
4、综合曲线上圆曲线段细部点的直角坐标 （公式8-14)
xi=RsinФi+m Yi=R(1-cos Ф i)+p 其中Ф i=1800 /πR× (Li-L0)+β0
曲线超高计算公式
曲线超高计算公式曲线超高是指道路中的曲线在两个相邻点之间的高度差。
一般情况下，曲线超高用于道路设计和施工中，以确保车辆行驶在曲线时具有足够的水平保证，避免汽车在通过曲线时出现横向倾斜和侧滑的情况，从而保证行车的安全性和舒适性。
在计算曲线超高时，需要考虑到一些因素，如道路的曲线半径、车辆速度、自动超高和横向加速度等。
下面是常用的曲线超高计算公式和相关参考内容：1. 汽车速度（v）：在计算曲线超高时，需要考虑到车辆的实际行驶速度。
根据车辆的速度和加速度，可以推导出曲线超高的公式。
2. 曲线半径（R）：是指曲线的半径，越小的半径意味着曲线越陡峭。
计算曲线超高时，需要先确定曲线的半径。
3. 横向加速度（a）：是指车辆在曲线行驶时横向的加速度，也可以理解为车辆在曲线行驶时所受到的力。
4. 自动超高（e）：是指曲线超高在整个曲线长度上的平均超高，一般情况下，自动超高应小于或等于驾驶员可接受的最大超高。
在计算曲线超高时，常用的公式包括：1. 带有速度的超高公式：h = (v^2) / (127R)，其中，v为车辆速度，单位为米/秒；R为曲线半径，单位为米；h为曲线超高，单位为米。
2. 带有加速度的超高公式：h = (a * v^2) / (127g)，其中，a为横向加速度，单位为米/秒²；v为车辆速度，单位为米/秒；g为重力加速度，一般取9.81米/秒²；h为曲线超高，单位为米。
以上公式仅为参考，实际计算中还需要考虑到其他因素，如车辆重量、道路条件、驾驶员的习惯等。
此外，在曲线超高计算中，还需要根据国内的道路设计规范和标准进行相关计算。
例如，《公路工程土建设计规范》（GB 50205-2017）中对曲线超高的计算方法进行了详细说明。
总之，曲线超高的计算在道路设计和施工中扮演着重要的角色，不仅要考虑车辆的行驶速度和加速度，还要根据实际情况确定曲线的半径和自动超高，以确保车辆在通过曲线时的安全性和舒适性。
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超高形成过程——双坡阶段
双坡阶段： 从进入超高缓和段开始，先保持路面内侧不 动，外侧绕路中线向上旋转到与内侧同坡， 这一过程称为双坡阶段。其所需的长度为双 坡阶段长度L1，根据超高渐变的要求，路拱 坡度变化也是按离开缓和段起点的距离呈正 比变化的
i1 L1 = Lc ib
超高形成过程——旋转阶段
旋转阶段：当外侧路面变成与内侧相同的单
向内倾横坡后，路面保持内侧边缘不动，整 个路面绕内边缘向上旋转，直到缓和段终点， 路面达到超高横坡度ib，即达到圆曲线的全 超高阶段。
绕路面边缘旋转的超高值计算方法
在公路施工中，路面的超高横坡度及正常 路拱横坡度是不便用坡度控制的，而是用 路中线与路基、路面边缘相对于路基设计 高程的相对高差控制的。因此，在设计中 为便于施工，应计算出路线上任意位置的 路基设计高程于路肩及路中线的高差。
渐向双坡阶段终点B过渡过程中的一点）。
根据超高渐变规x≤L
1）
b AB = 2i1 ( + a ) = (2a + b)i1 2 xAB x AC = = (2a + b)i1 L1 L1 hw = x (2a + b)i1 + a (i2 − i1 ) L1
曲线上的超高值计算——例题 例题 曲线上的超高值计算
某公路的计算行车速度V=40km/h，路基宽为 B=8+2×0.75，现有一弯道曲线半径R=200米， 超高横坡度ib=6%，行车道路拱横坡为i1=2%， 路肩横坡为i2=3%，采用绕路面内边轴旋转的方 法设置超高，超高渐变率p=1/100，圆曲线的加 宽值bj=0.8米，计算超高缓和起点和距超高缓和 起点15米处、全超高断面和距超高缓和起点30 米处路基内侧、路中线、路基外侧的超高值。
曲线上的超高值计算——计算步骤 曲线上的超高值计算
首先计算超高缓和段的长度 计算L1的长度 判断所求位置位于双坡阶段还是位于旋转 阶段 求出相应于所求长度的加宽值bjx 如果是位于旋转阶段求出ix。 画出图示计算内、中、外侧超高值。
B∆i Lc = p
式中各参数为： Lc：双车道公路的超高缓和段长度，m。 B：旋转轴至行车道外侧边缘的宽度，m。 △i：超高横坡度与路拱坡度的代数差，%。 P：超高渐变率。
超高形成过程
从双坡断面到全超高断面经过三个阶段：准备、双坡、旋转。
超高形成过程——准备阶段
准备阶段：（也称提肩阶段） 在进入超高缓和段之前的L0=1-2米范围内， 把路肩横坡度抬高到与路面相同的横坡， 即使路基顶面变成简单的双向横坡。
曲线上的超高值计算
——无中央分隔带绕内边线旋转超 高值的计算
设置超高的方法
无中央带的公路： 1）绕路面内侧边缘旋转 ） 2）中心线旋转 3）绕路面外侧边缘旋转
超高缓和段及其长度
从直线上的双 向横坡逐渐过 渡到圆曲线上 的超高横坡的 过渡段，称为 超高缓和段。
超高缓和段及其长度
“公路路线设计规范”规定：
超高值计算方法——起始段面
①起始断面：在超高缓和段起终点处，经提肩后， 形成的双坡断面： h 中=a i 2+b i 1/ 2 h 内= h 外= a（ i 2- i 1）
超高值计算方法——双坡断面（x≤L
1）
缓和段上任意一点离开起点的距离为x，路肩边 缘由A升到C。（c点为超高渐变过程中从起始断面的A点逐
1）
hw = ai2 + (a + b)ix b hzh = ai2 + ix 2 hn = ai2 − (a + b jx )ix
x b jx = bj Lc
超高值计算方法——圆曲线段的全超高断面
超高值计算方法——圆曲线段的全超高断面
hw = ai2 + (a + b)ib b hzh = ai2 + ib 2 hn = ai2 − (a + b j )ib
b hzh = ai2 + i1 2
h 内= a i 2-（a+b jx）i 1
超高值计算方法——不设加宽的临界断面
超高值计算方法——不设加宽的临界断面
h 内=a（ i 2- i 1）
h 中=a i 2+b i 1/ 2
h外 = (a + b)i1 + ai2
超高值计算方法——设加宽的临界断面
超高值计算方法——设加宽的临界断面
hn = ai2 − (a + b jx )i1 b hzh = ai2 + i1 2 h外 = a (i2 − i1 ) + (2a + b)i1 = (a + b)i1 + ai2
x b jx = bj Lc
超高值计算方法——旋转断面（X＞L
x ix = ib Lc