완화곡선
완화곡선은 직선과 원곡선 사이에 설치하는 곡선이다. 곡률이 0에서 원곡선의 1/R까지 서서히 변하도록 연결한다. 그래서 차량의 원심력 증가가 완만해지고 승차감과 안전성이 확보된다. 직선에서 원곡선으로 바로 들어가면 곡률이 불연속으로 변한다. 그러면 횡가속도가 0에서…
주요 장면
대본
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.