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缓和曲线公式优化:如何计算缓和曲线?

时间:2023-06-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:由式可得当公路平曲线半径小于设计超高的最小半径时,应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。

缓和曲线公式优化:如何计算缓和曲线?

1.基本公式

如图6-4-1所示,回旋线是曲率半径r随曲线长度l的增大而成反比地均匀减小的曲线,即在回旋线上任一点的曲率半径r为

式中 c——常数,表示缓和曲线曲率半径r的变化率,与行车速度有关。

目前我国公路采用c=0.035v3(v为设计速度,以km/h为单位)。

图6-4-1 缓和曲线

而在曲线上,c值又可按以下方法确定,在第一缓和曲线终点即HY点(或第二缓和曲线起点YH点)的曲率半径等于圆曲线半径R,即r=R,该点的曲线长度即缓和曲线的全长ls。由式(6-4-1)可得

当公路平曲线半径小于设计超高的最小半径时,应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。缓和曲线的长度应根据其设计速度v求得,并尽量采用大于表6-4-1所列的数值。

表6-4-1 缓和曲线最小长度(www.xing528.com)

2.切线角公式

缓和曲线上任一点P处的切线与曲线的起点(ZY)或终点(HZ)切线的交角β与缓和曲线上该点至曲线起点或终点的曲线长所对应的中心角相等。为求切线角β,可在曲率半径为r的P点处取一微分弧段dl,其所对应的中心角dβ为

当l=ls时,则缓和曲线全长ls所对应中心角即缓和曲线的切线角β0

3.参数方程

如图6-4-1所示,设以缓和曲线的起点(ZH点)为坐标原点,过ZH点的切线为x轴,半径方向为y轴,缓和曲线上任意一点P的坐标为(x、y),仍在P点处取一微分弧段dl,由图可知,微分弧段在坐标轴上的投影为

将式(6-4-6)中cosβ、sinβ按级数展开,并将式(6-4-4)代入,积分后略去高次项得缓和曲线的参数方程为

当l=ls时,得到缓和曲线终点坐标为

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