庞永红

大家都知道安全在铁路运输和建设中的作用，也都知道铁路是由直线和曲线组成的。曲线作为铁路的组成部分之一，是铁路的薄弱环节。许多的线路病害往往都是发生在曲线上。如何能够合理的设置曲线外股超高，不仅关系着行车运输的安全，也影响着铁路设备的使用寿命。在影响和约束安全生产以及施工的各种因数里，，曲线铁路在新建和维修当中当然更需要科学的设量和铺设。

一、曲线超高的设置范围及实设超高检算

1. 曲线超高允许设置范围

我所工作的呼铁局京包铁路，不考虑增建的集包第二双线铁路，其实是属于客货混运的既有线双线铁路线。翻开七十年代的建线设计图纸（集宁南～呼和浩特）资料，我们可以很容易的理解到，当初在设计全线曲线超高设量问题时的全面考量，即需要充分考虑到客运与可能会逐渐加大运量和速度的货运列车在超高设置的可能影响，由于运行速度的不同，客货运列车在外轨最大欠超高和过超高的平衡方面，需要更多的理论依据。高低速列车共线的超高设置，是需要符合下列公式的：

（1）应不大于最大超高而且不小于最小超高 hmin≤h≤hmax

（2）高速不产生过超高和低速不产生欠超高。11.8V2D/R≤h≤11.8V2g/R

（3）高速产生的欠超高和低速产生的过超高不超过允许值

11.8V2G/R-hqy≤h≤11.8V2D/R+Hgy

2. 缓和曲线

我们都知道铁路轨道是由直线和曲线组成的。其实，曲线也是有不同分别的，这是因为在火车从直线铁轨要进入曲线铁轨时，超高（直线段的两股钢轨是平等的，我们认为其超高为0）不可能直接从0突变到某一数值，列车的离心力是需要渐变，逐渐增大的，外股的超高也是这样，不连续的超高变化会使列车产生可怕的冲击力这是可以理解的，所以为了列车运行的稳定性，我们需要在直线段与曲线段之间，接入一段缓和曲线，所以，这段缓和曲线需要符合这样的条件：即它是一段曲率和外轨超高量都渐变的曲线，其半径变化域为从∞渐变到R，其曲率半径与曲线长成反比，所以，这是一条数学里的螺旋线。铁路缓和曲线的长度值经过计算可以表示为：L=0.09808V2/R，而缓和曲线的外股超高渐变过程，与圆曲线是不同的。

3.缓和曲线外轨顺坡

从纵断面看，外轨的顺坡情况有两种。一种是直线型，直線型超高顺坡，平面为三次抛物线。我国，英，美，日，法等国客货共线列车都是采用的这种线型，速度一般控制在160km/h以内。一种是曲线型。直线型的超高顺坡适用于行车速度不高，超高量不太大的线路地段，它对曲线外股的冲击也相对小一些，对于行车速度很快，超高量比较大的缓和曲线地段，则需要设置为曲线型的顺坡模式。

二、曲线外股超高的布设方法

1. 缓和曲线以及圆曲线的布设方法

缓和曲线内外股超高的布设方法：

传统的缓和曲线超高的布设方式是从直缓点（ZH）或缓直点（HZ）到缓圆点（HY）或圆缓点（YH）按顺坡率递增方式圆曲线超高，缓和曲线超高点从直缓点（ZH）或缓直点（HZ）开始每隔5米设一个点，这种超高点的布设方法是最常见的一种方法，另外实践中还有一种布设方法，即缓和曲线各相邻两点之间的超高差满足1 mm的设量方法。如某缓和曲线的曲线长为150m，半径为3000m，超高设置量为25mm，经过计算，曲线长除以设置的超高量，即此缓和曲线可每6米设置一个超高点，超高量每隔6米逐步递增为1，2，3，4.。。。。mm，直至顺递到圆曲线内为止。根据铁道部颁发的《铁路工务安全规则》第39条，曲线超高度一般应在整个缓和曲线内顺完。顺坡坡度应不大于1/10umax，如果缓和曲线长度不足，顺坡可以延伸至直线上，如果没有缓和曲线，则可以在直线上顺坡。困难条件下可适当加大顺坡坡度。在有同向曲线（含夹直线）的情况下，顺坡终点间的夹直线段应不低于25米，顺坡终点间的夹直线不足25米时，可以在直线部分设置不短于25米的相等超高段。困难条件下，可在直线部分从较大超高到较小超高均匀顺坡。同时，反向曲线的设置中，夹直线的也应不短于25米，不足时可不短于20米（正线），站线不短于10米。

对于这两种设置超高的方法，我觉得无论从新建线路初期，还是对于日常的检查保养来讲，毫米递增法都是比较实用的方法。也比较适合目前铁路对于基础轨道精细化，现代化，机械化的发展方向，针对近几年铁路跨越式的发展和提速要求，大型养路机械化的大修和维修任务也越来越多，对于机械化的超高顺坡更是精确到了毫米。《铁路线路维修规则》规定，曲线的超高应在整个缓和曲线里顺完，顺坡坡度不应大于1/9Vmax，困难条件下不得大于1/7V max.当1/7Vmax大于2‰时，按2‰设置。圆曲线里的超高设量问题比较简单，因为曲线里各点的超高量是相同的。

2. 附带曲线与曲线超高

还有一种曲线，是由道岔侧股引出的与导曲线成反向曲线的曲线。它与道岔有着密切的联系。叫做道岔附带曲线。根据《铁路技术管理规程》的规定，从辙叉跟端至附带曲线始点的直线段长度，一般不短于7.5米，特殊地段不短于6米。附带曲线可以设置超高，但超高不应大于15mm，顺坡率不得大于2‰。若附带曲线为圆曲线，可以不设缓和曲线，但其长度不得小于20米。

另外，曲线实设超高值既要满足中高速列车共线运行的条件，又要体现以高速客车为重点的特点，此外，还需要预留为远期超高量调整以及单一高速客车运行所需要的条件，在实际的设量中，需要与供电部门密切配合，根据我国电力牵引供电技术的有关规定，一般绝缘关节两悬挂点的水平距离设计值保证500mm，困难时采用450mm.曲线半径越小，超高设置会越大，所以曲线外股钢轨超高与接触网悬挂系统需匹配才好。

3.建筑限界与超高设置

下面我们谈谈曲线地段超高对建筑限界的影响。

建筑限界分为铁路建筑接近限界，隧道建筑限界，桥梁建筑限界。建筑限界是铁路的基本技术标准之一。与设备设施的设计密切相关。我国现行的普速电气化铁路建筑接近限界，电气化建筑接近限界和桥梁建筑限界三者是略有不同的，主要差别在于隧道下部轮廓线根据隧道边墙而定，桥梁下部轮廓线根据下承式板梁角撑尺寸确定。且两者的限界上部均有用于安装照明，通信，信号等设备的空间，因此要比铁路建筑接近限界宽。

在曲线超高布设的过程中，根据计算出来的限值，同时按照线间距的的有关规定，合理设置曲线内侧的限界加宽。（注：我国铁路线间距根据铁路技术管理规程规定为最小4米，三线和四线区间的第二线与第三线的线间距为5.3米，客运专线线间距最小为4.4米）

目前，我国处于高速客运专线铁路以及城际快速列车专线的大规模建设时期，高速铁路代表着高新技术的集成以及运用。行车速度的提高加剧了基础设施和列车之间动态效应的影响。与以往的新建，以及既有线线路不同，有砟轨道的铺设也会越来越少，以往的一些建设经验和心得也逐渐用的不太多了，新时期的轨道框架主要会以无砟轨道为主。由于无砟轨道的曲线外股超高可调量很小，一旦建成，重新调整设置的可能就会很小，也会非常困难，所以，目前高速铁路的客运专线的外轨超高设量问题也是很多人学习的热门课题。