완화곡선

완화곡선의 정의

완화곡선은 직선과 원곡선 사이에 설치하는 곡선이다.

곡률이 0에서 원곡선의 1/R까지 서서히 변하도록 연결한다.

그래서 차량의 원심력 증가가 완만해지고 승차감과 안전성이 확보된다.

필요성

직선에서 원곡선으로 바로 들어가면 곡률이 불연속으로 변한다.

그러면 횡가속도가 0에서 v²/R로 순간 뛰어 승객에게 충격을 준다.

완화곡선은 이 변화를 길이 방향으로 나눠 저크를 제한한다.

클로소이드 공식

완화곡선으로 가장 널리 쓰는 것은 클로소이드 곡선이다.

곡률은 곡선 길이 L에 비례하여 커지며 κ = L/A²로 표현된다.

A²은 원곡선 반경 R과 완화곡선 길이의 곱과 같다.

A는 완화곡선의 크기를 나타내며, 같은 A라도 R이 작을수록 L은 짧아진다.

도로 설치 기준

도로에서는 설계속도 60km/h 이상의 평면곡선부에 완화곡선을 설치한다.

완화곡선 최소 길이는 설계속도별로 정해진다. 100km/h는 60m 이상이다.

60km/h 미만에서는 완화곡선 대신 완화구간에서 편경사를 설치하거나 확폭한다.

편경사 체감 길이와 승차감 조건 중 큰 값을 택하는 것이 원칙이다.

생략 조건

철도에서는 곡선반경이 큰 곡선 등에 완화곡선을 생략할 수 있다.

분기기에 연속되는 원곡선과 설치가 곤란한 원곡선도 생략 대상이다.

생략하면 편경사를 직선부에서 나누어 체감하는 등 대체 조치를 둔다.

채점 포인트는 생략 조건과 대체 조치를 빠짐없이 쓰는 것이다.

정리와 정답

방금 문제의 정답을 확인한다. 설계속도 100km/h의 최소 길이는 60m다.

완화곡선은 곡률을 0에서 1/R까지 점진 변화시키는 곡선이다.

시험에서는 정의, 설치 목적, 생략 조건, 설계 유의사항이 반복해서 나온다.

완화곡선은 승차감과 안전을 위한 기본 선형 요소다.