편경사와 횡방향 마찰력 분배

개념 정의

편경사와 횡방향 마찰력 분배는 평면곡선부에서 차량의 전도와 횡활동을 막는 원리다.

편경사는 원심력에 저항하도록 노면을 횡단 방향으로 기울인 것이다.

횡방향 마찰력은 편경사로 부족한 원심력을 타이어와 노면 마찰로 분담한다.

평형식

차량이 곡선을 돌 때 원심력은 편경사와 횡방향 마찰력이 나누어 받는다.

평형식은 e+f = V²/127R이다. V는 설계속도, R은 곡선 반지름이다.

e는 편경사, f는 횡방향 미끄럼마찰계수이며 둘 다 소수로 쓴다.

계산 예제

설계속도 80km/h, 반지름 200m 구간에서 편경사와 마찰계수를 나눈다.

합계 e+f는 6400을 25400으로 나눈 0.252다.

편경사를 최대 0.08로 두면 횡방향 마찰계수는 0.172가 된다.

편경사를 0.06으로 낮추면 마찰계수는 0.192로 커져 안전 여유가 줄어든다.

반지름과 편경사

반지름이 400m로 커지면 필요한 합계 e+f는 0.126으로 줄어든다.

편경사를 0.08로 두면 마찰계수는 0.046이라 마찰 부담이 작아진다.

반지름이 커질수록 편경사 분담만으로 원심력을 감당하는 쪽이 된다.

지역별 최대 편경사

지역과 대상에 따라 최대 편경사 상한이 달라진다.

지방 적설·한랭 지역과 도시지역은 6%, 그 밖의 지방지역과 연결로는 8%다.

편경사 접속설치율도 설계속도별로 정해져 직선부에서 편경사로 완만히 전환한다.

헷갈리는 점

편경사는 곡선부의 원심력에 대응하고, 배수용 횡단경사는 직선부에 둔다.

식에 넣는 단위는 설계속도 km/h, 반지름 m로 맞추고 지역별 상한을 구분한다.

반지름이 작은 곡선은 편경사를 상한까지 올린 뒤 마찰로 나머지를 분담한다.

정리

편경사와 횡방향 마찰력의 합이 원심력 항을 채우는 것이 분배의 원리다.

반지름이 클수록 편경사 분담은 줄고, 작을수록 상한까지 올린다.

시험에서는 평형식, 분배 순서, 최대 편경사 상한을 함께 적는다.