在城市道路的设计工作中，路线的超高计算是设计流程的必要的一步。但由于C3D原生版本只能利用美国规范对超高进行计算，故给中国工程师使用C3D造成一些不便，本文主要介绍如何利用C3D原生功能按中国规范计算超高。

一、在哪里可以找到超高按钮

在C3D中，超高是路线对象（Alignment）的属性之一，它表示了道路横坡沿路线的变化情况。我们只有创建了路线后，才能找到它。首先左键点击创建好的路线，在屏幕上方的工具选项板里，找到超高。

二、为什么要设置超高

汽车在曲线路段行驶时，会产生离心力，如果离心力过大，大于轮胎与地面能够提供的最大摩擦力，汽车就会向曲线外侧滑移。为了抵消这个离心力，通常在曲线路段设置外侧高内侧低的横坡，使汽车的自重力的分力抵消一部分离心力，使汽车轮胎与地面的摩擦力能够约束汽车不发生滑移。

三、怎样设置超高

由于汽车的离心力与行驶的速度与要转弯的圆曲线半径有关，国内规范专门列了两个表格，规定了在不同时速和曲线半径的情况下，采用哪种超高值。

表6.2.2告诉我们在什么情况下，需要设置超高。

表6.2.5告诉我们在什么情况下，设置多少的超高坡度。

以上两个表格的参数，我们要把它输入C3D，才能进行超高的计算。

四、怎样设置超高缓和段

为了使正常路段的双向横坡与设超高路段的单向横坡平顺的过渡，需要在正常路段与超高路段之间设一段缓和段，使用道路从双向横坡，经过过渡段，逐渐变到圆曲线的单向横坡，其中的过渡段就是超高缓和段。

在C3D中，道路横坡的变化规律及超高过渡段如下图所示。

其横坡变化的顺序为直线段（双向横坡为负）→超高过渡段（外侧横坡逐渐由负变正）→圆曲线段（单向横坡）。

超高过渡段的长度在国内的规范中是这样规定的：

超高缓和段的长度与道路宽度与设计时速有关，那么在C3D中，这几个参数又是在哪里输入并起作用的呢？

五、怎样在C3D中输入超高缓和段长度

我们打开规范编辑器，在超高达到方式上（超高缓和段设置方式）点击右键，如下图

创建了一个新的超高达到方式，然后双击它，把它的名称命名为任何你想要的名字。如下图

而后，在新创建的超高达到方式上面再次点右键，创建过渡样式标准。如下图所示

然后在右侧的表格里编辑公式，如下图

至于表中公式各个参数的含义如下：

{t}→超高过渡段长度表中（表格在超高表文件夹下）列示的数值

{p}→超高过渡段长度百分比（在超高计算向导中填写数值）

{c}→正常路拱的坡度（在超高计算向导中填写数值）

{e}→最大超高值（表格在超高表文件夹下）

从以上公式中可以看出，超高过渡段的长度是查超高表得到的；超高过渡段又分为两小段，一段为正常过渡到零坡，另一段为零坡过渡到最大超高。这两段根据所转角度的比例来分配整个超高过渡段长度。

知道了超高过渡段是如何分配的，接下来我们要把最大超高值和过渡段长度填到超高表中。右键点击超高表，新建一个超高表，双击它，把它的名称改为你想定义的任何名称，本例中我们把名字定为“最大超高值4%”。因为本例中假定设计时速为60Km/h，查得最大超高横坡值为4%。如下图所示

下面我们往里面添加内容。再上面点击右键，选择第二个选项。这两个选项的意思分别为：通过公式的方式计算超高和通过表格计算超高。在国内的规范中，我们采用的是表格法，也就是第二个选项。

在新建的SuperelevationTypeByTable上点击右键再次添加两个内容，分别是新建超高设计速度与新建过渡段长度表。如下图所示。

在本例中我们只添加设计速度为60Km/h的数据，其它设计速度的添加方法与之相同，大家可根据实际需要自行添加。我们在设计速度10上双击，把10改为60。然后在对话框右侧的表格区域添加数据。其中半径对应的是规范中的圆曲线半径，超高率对应的是规范中的最大超高值。国内规范规定，设计时速为60Km/h的情况下，圆曲线半径如果小于600m，就要在圆曲线范围内设置4%的超高。那么我们如下图所示填半径和超高率的数据。其中字母“NC”的意思是不设超高。

下面再输入过渡段长度表，在过渡段长度表上单击右键新建一个，然后改名。本例中改为“KD过渡段长度表”，然后依次点击右键新建SuperelevationTypeByTable和新建过渡段长度设计速度。如下图

在设计速度上双击，把设计速度改为60。然后在右侧表格中添加数据。根据第四节所列公式，我们计算得到，在设计时速为60Km/h的情况下，规范规定渐变率为1/175。假定单侧道路宽度为7m，那么超高过渡段长度为7m×（2%+4%）×175=73.5m。我们在右侧的表格中填上相应的数值。如下图所示。

至此，整个超高规范就编辑好了，我们可以用它来计算超高。点击保存并关闭。

六、  验证所编规范的正确性

我们新建一条路线，路线包含一个半径为599m圆曲线，用我们自定义的规范来计算一下超高是否正确。创建好路线后，点击路线，再点击计算编辑超高，打开超高计算向导。

向导的第一步是让我们选择旋转轴的位置，在这里我们选择无中间带的双向横坡，如下图所示

向导的第二步是设定车道宽度与正常车道坡度，车道宽度是用于计算超高缓和段长度用的，由于我们上文采用的是表格法，超高缓和段长度是我们手动计算后输入到表格里的，所以这个数值在这里影响不大。但如果我们在编辑超高计算方法的时候采用的是按公式计算超高缓和段长度，那这个数值就对应公式里的Le了。正常车道坡度这个数值对应的是前文中的{c}。如下图所示

向导的第三步为是否计算路肩，在本例中没有路肩，所以把计算前面的√取消即可。

向导的第四步为选择规范与其它参数。设计规范文件我们选择我们自定义的规范；超高率表也选择我们自定义的表格，本例中选“最大超高值4%”；过渡段长度表选择“KD过渡段长度表”；达到方式选中国规范城市道路超高计算；超高过渡段的过渡公式有两个百分数，其值对应的是前文中的{p}，也就是超高过渡段要不要打折，这里我们把数值都写为100%；线平滑不影响计算结果，可根据自己需要自行选择。如下图所示

计算完成后，我们看一下结果

超高值与缓和段长度正确，超高达到方式正确。选择其他半径进行验算，所得结果也正确。

七、结语 

本文结合中国规范，简要介绍了路线超高的计算方法，同时将此计算方法与C3D原生功能结合，实现了利用中国规范对超高进行计算，供各位同行参考。

本文来源：土木BIM应用

作者：赵亮

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