1.什么是超高？

顾名思义，超高是指在曲线轨道上，外轨相对于内轨抬高的高度差。当列车在曲线轨道上行驶时，由于离心力的作用，列车有向曲线外侧倾倒的趋势。为了平衡这一离心力，保障列车行驶的安全与平稳，就需要将外轨抬高一定的高度，这个抬高的高度就是超高。

正超高，就是常见的在曲线轨道上，按照设计要求将外轨抬高的情况。这种设置使得列车在曲线行驶时，重力和轨道支持力的合力能有效抵消部分离心力，如城市地铁和高铁在曲线轨道上的超高设置，都是正超高的应用。它能保证列车行驶平稳，减少车轮与轨道的磨损，提升乘客的舒适度。

而负超高与正超高相反，是指在曲线轨道上，内轨高于外轨的情况 。这种情况在正常的轨道设计中是不应该出现的，属于轨道病害的一种。负超高会导致列车在曲线行驶时，离心力无法被有效平衡，反而增大了列车向曲线外侧倾覆的风险。同时，会加剧车轮对外轨的挤压和磨损，严重影响行车安全，可能导致列车脱轨等严重事故。

2.超高的作用

平衡离心力：当列车在曲线轨道行驶时会产生离心力，有向曲线外侧倾倒的趋势。超高的设置使列车自身重力与轨道对列车的支持力的合力，能够提供一部分或全部的向心力，从而抵消离心力的影响，保障列车行驶的安全与平稳，让列车在曲线轨道上行驶如同在直线轨道上一样。

提升乘客舒适度：在城市地铁中，合理的超高设置能确保列车在频繁加减速和转弯过程中，乘客不会感受到明显的晃动和不适。在高速铁路中，精准的超高设计，能让高铁列车以高速安全平稳地通过曲线地段，为乘客带来舒适的出行体验。

减少设备磨损：可减少列车车轮与轨道之间的磨损。如在城市地铁中，合适的超高设置，能降低车轮与轨道间因受力不均等原因造成的过度磨损，延长轨道和列车的使用寿命。

保障行车安全：恰当的超高设置及过渡段设计，能确保列车安全通过曲线轨道。从直线轨道进入曲线轨道时，精心设计的过渡段，能避免超高的突然变化对列车和乘客造成冲击，保证行车安全 。

3.超高的设置标准与考量因素

从物理学原理来深入理解，根据向心力公式F=m*v²/r ，列车在曲线轨道行驶时会产生离心力。其中，列车质量m越大、运行速度v越快、曲线半径r越小，离心力就越大。而超高的设置目的，便是让列车自身重力与轨道对列车支持力的合力，能够提供一部分或全部的向心力，以抵消离心力的不良影响，确保列车行驶平稳。

考量因素：

列车设计运行速度：速度是决定超高值的关键要素之一。当列车高速行驶时，其产生的离心力会显著增大。例如，高铁列车运行速度可达 300 公里每小时甚至更高，相比城市地铁平均 30 - 60 公里每小时的速度，高铁所需的超高值更高。为保证高速行驶的列车在弯道处的安全与平稳，就必须依据其速度精准计算并设置合适的超高，以有效平衡强大的离心力。

曲线轨道半径大小：曲线半径对超高设置影响重大。曲线半径越小，意味着列车转弯越急，离心力也就越大。在一些城市轨道交通的小半径曲线弯道处，为抵消较大的离心力，需设置相对较高的超高值。反之，大半径曲线轨道上的列车，由于转弯相对平缓，离心力较小，所需超高值也相应降低。

轨道交通类型差异：不同类型的轨道交通，因其运营特点和要求不同，超高设置标准也有所不同。城市地铁站点间距短、列车启停频繁，在设置超高时需考虑频繁加减速对列车运行的影响，超高值相对较小且需注重过渡的平稳性。高铁则追求高速、高效运行，对轨道平顺性要求极高，超高设置需精确匹配高速行驶需求。普通铁路由于列车类型多样、运行速度范围广，其超高设置要综合考虑多种因素，以适应不同列车的运行条件。

地形地貌与地质条件：实际的地形地貌和地质条件也会对超高设置产生影响。在山区等地形复杂区域，轨道建设可能面临陡峭山坡、狭窄山谷等情况。为降低工程建设难度和成本，在满足安全和运营要求的前提下，工程师们可能需要对超高设置进行适当优化。比如，在无法完全按照标准超高值设置的地段，通过调整线路走向、设置缓和曲线等方式，来保障列车安全通过曲线轨道。同时，地质条件如软土地基等，可能影响轨道的稳定性，进而影响超高设置的长期有效性，这也需要在设计时充分考虑并采取相应措施 。

4.实际应用案例

以我国的高铁建设为例，在众多高铁线路中，轨道超高的设置展现了极高的技术水平。如京沪高铁，作为我国最为繁忙的高铁线路之一，其轨道超高的设计充分考虑了列车的高速运行需求和沿线的地形条件。在一些大半径的曲线地段，超高值能够达到170 - 180毫米甚至更高。通过精准的超高设置，京沪高铁上的列车能够以稳定的高速安全通过弯道，为旅客提供了高效、舒适的出行服务。

在城市轨道交通方面，以上海地铁为例，其线路在设计时充分考虑了站点间距短、列车启停频繁的特点，对轨道超高进行了精心设计。在弯道处，合理的超高设置使得列车在频繁的转弯过程中，能够保持平稳运行，减少了乘客的不适感，同时也保障了运营的安全和高效。