外轨未被平衡超高对实际曲线来说,曲线实设超高 h是根据平均速度 v得到的,曲线实际超高一旦设置,即为固定值,而通过曲线的各种列车速度是不相同的,或大于平均速度,或小于平均速度,即不可能使所有列车产生的离心力完全得到平衡,因此车体仍承受一部分未被平衡的离心力,车内有质量的物体(人或物) 就会产生未被平衡的离心力有公式 h=11.8 v2/R 可知,列车以速度 v 通过曲线时,要求设置的超高为h= S1 v2/gR而实际设置的超高为 h S1 v2/gR; 如果 v 与 vh 与 h的差值△h 称为未被平衡的超高当 v>v时,h>h△h 是由于实设超高不足造成的:当 v<v时,h<h△h 是由于实设超高过大造成的超高不足称为欠超高;超高剩余称为超高或余超高 如果存在未被平衡的超高,则必然存在未被平衡的离心加速度当 v>v时,有 △h =h-h S1 v2/gR- S1 v2/gR= 153a 公式(1)式中 △h-----未被平衡的超高,为欠超高(mm); a-----未被平衡的离心加速度(m/ s2) 同理,v<v时,有 △h =h-h153(-a) 公式(2) 式中 △h-----未被平衡的超高,为过超高(mm); -a-----未被平衡的离心加速度(m/ s2)。
由于欠(过)超高是标量,而加速度是矢量,但不论加速度的符号是正(离心)还是负(离心),对旅客乘车的舒适度的影响是一样的,为能统一表达欠超高、过超高与未被平衡的加速度的关系,将公式 1,公式 2 算出的未被平衡的加速度取绝对值,即为: △h =153︱a︱ 由于未被平衡的加速度或未被平衡的超高使内轨或外轨产生偏载,引起内外轨不均匀磨耗,并影响旅客乘车的舒适度,因此必须对未被平衡的加速度进行限制,进而对未被平衡的超高进行限制未被平衡的超高应当满足下式: △h≤153[a] 式中 △h-----未被平衡的超高(mm); [a]-----未被平衡的加速度的容许值(m/ s2) 由试验可知,未被平衡的离心加速度与旅客乘车舒适度之间的关系大致如表 1 所示 表 1 未被平衡的离心加速度与旅客乘车舒适度 a(m/ s2) 多数旅客乘车舒适度0.4 基本感觉不出来,意识不到在曲线上运行0.5 有感觉,但能适应0.6 感觉有横向力,比较容易克服0.73 明显感觉有横向力,但尚能克服0.87 感觉有较大横向力,需有意识保持平衡,走路难 1 感觉有很大横向力,站立不稳,不能行走根据我国铁路实践经验,未被平衡的离心加速度的容许值为 0.4~0.5 m/ s2,困难情况下为0.6 m/ s2。
因此我国《铁路修理规则》规定:未被平衡欠超高,一般△h 应不大于 75mm,困难情况应不大于 90mm,容许速度大于 120km/h 的线路个别特殊情况下不大于 110mm;未被平衡过超高不得大于 30mm。