鐵軌的彎道曲線都是什麼曲線?

一般鐵軌的彎道/岔道的曲線是什麼形狀的? 根據橫向加速度漸變的原則不能用圓弧銜接, 擺線是個性質很好的曲線, 還有什麼其他的替代曲線嗎?


鏈接直線路段和圓弧路段之間的曲線叫做緩和曲線或者緩衝曲線(WIKI:Track transition curve,百度:緩和曲線_百度百科)

緩和曲線的線形形式多樣,如迴旋曲線、三次拋物線、雙紐線、多心復曲線,常用的是三次拋物線型。

我國鐵路上一般用的是三次拋物線y=frac{x^3}{6RL}(公路上也是用得很多),其中R表示曲線半徑,L表示緩和曲線全長(這個公式直接從百科上搬過來了)
WIKI 上說迴旋曲線(clothoid,又叫 Euler spiral)很常用,這應該是美國的工程標準


我是一名大三的學生,測繪工程專業。今年剛好學完工程測量,正好有一章是線路測量,可以從我們專業的角度來解答一下鐵路的轉彎處的曲線。在線路工程測量中主要是要標定處線路的中線,所以一定要知道曲線的方程。
曲線主要分:平曲線(圓曲線、緩和曲線、回頭曲線等)和豎曲線
1 圓曲線很簡單,只要確定幾個點就行了,如下圖:

只要知道曲線的半徑,圓心角等就可以實地標定處曲線中線位置。
2 緩和曲線:
緩和曲線的定義:在直線與圓曲線間插入一段半徑由∞逐漸變化到R的曲線
主要形式:螺旋線(迴旋線,我國採用)、三次拋物線、雙紐線等
下面主要介紹螺旋線
特徵:曲線上任意一點的曲率半徑與該點至起點的曲線長成反比,即:
R
c——螺旋曲線參數,稱為曲率半徑變化率
R′——任意點的曲率半徑
在緩和曲線與圓曲線的交點,其曲率半徑應等於圓曲線半徑,示意圖如下:

c=R′l=R.ls (ls——緩和曲線全長,在復曲線中應用的緩和曲線c值)
要推導出曲線上每一個點的坐標有一大推的公式,就不一一寫下了。
當圓曲線兩端加入緩和曲線後,圓曲線應內移一段距離P,這時曲線加長m值,內移圓曲線。在我國採用移動圓心的方法,所以加緩和曲線後曲線的變化:
步驟:圓曲線R半徑不變, 圓心內移, 插入緩和曲線

至於公路轉彎的的曲線跟鐵路類似,但由於汽車長度較小,所以緩和曲線的曲率半徑並不是從∞變化過來的(主要是節約長度),而且左右緩和曲線不一定對稱。


鐵路的軌跡曲線不是擺線,是緩和曲線。

1.曲率
直線的曲率是0,而圓曲線的曲率是一個定值,
當由直線直接過渡到與之相切的圓曲線時(不同半徑圓曲線間過渡),曲率陡然變化,
不符合火車轉彎時的實際軌跡線&<曲率連續變化&>,不便於火車行駛,
所以就在曲率變化的兩種線型間設置緩和曲線。

2.離心力
火車直線行駛時,無側向力,只有豎直向下的重力和豎直向上的鐵軌支持力,所以鐵軌兩側高度一樣,
火車圓曲線行駛時,受力不僅有豎直向下的重力和垂直鐵軌向上的支持力,還有離心力,為使火車受力平衡,以使鐵軌支持力水平分力抵消離心力,豎直分力抵消重力,鐵軌兩側必須有高差以使鐵軌支持力垂直鐵軌斜向上,這就是所謂的超高。
直線段和圓曲線段(不同半徑圓曲線)鐵軌存在不同的超高,在兩種線型間設置緩和曲線,以使超高漸變。

道路中緩和曲線段豎直線型(超高變化)通常採用三次拋物線,水平線型(曲率變化)通常採用迴旋曲線。&<這個不是太確定,只是其他情況沒碰見過&>


直線&>三次緩和曲線&>二次圓弧線&>三次緩和曲線&>直線。

在直線和緩和曲線的路軌處會有「直/緩」標記,緩和曲線和圓弧交接處有「緩/圓」標記。


嗯 三次拋物線


clothoid curve


圓曲線,緩和曲線就這兩種,學校這麼講的。當然小半徑曲線也可歸入這兩類


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