缓和曲线

b0
20
ls 3R
此外还有极坐标法、弦线支距法、长弦偏角 法。
缓和曲线的计算方法三种
要注意：点是位于缓和曲线上，还是位于圆曲线上。
位于缓和曲线
位于圆曲线
缓和曲线的计算方法三种
（1）当点位于缓和曲线上，有：
x y
l l5
40
R
2
l
2 s
l3 l7 6 Rl s 336 R
3l
3 s
（2）当点位于圆曲线上，有：
xRsinq yR(1c os)p
缓和曲线的计算方法三种
2、偏角法（整桩距、短弦偏角法） 要注意：点是位于缓和曲线，还是位于圆曲线。
位于圆曲线 位于缓和曲线
缓和曲线的计算方法三种
2、偏角法（整桩距、短弦偏角法）
（1）当点位于缓和曲线上，有：
总偏(常 角量 )0 6lR s
偏角
l2 ls2
0
距离：用曲线长l来代替弦长。放样出第1点后， 放样第2点时，用偏角和距离l交会得到。
缓和曲线的计算方法三种
（2）当点位于圆曲线上
方法：架仪HY (或YH)，后视ZH(或HZ)，拨角b0，即找 到了切线方向，再按单圆曲线偏角法进行。
缓和曲线的计算方法三种
（2）测设方法。(见例题)
例题：如图，设某公路的交点桩号为K0+518.66，右 转角αy=180018'36"，圆曲线半径R=100m，缓和曲 线长ls=10m，试测设主点桩。（作为实习课内容）
解：（一）计算测设元素
p=0.04m；q=5.00m；
02lR s 1800205153
缓和曲线的计算方法三种
2、回旋缓和曲线(spiral curve)基本公式

《缓和曲线》ppt课件
目录 Contents
• 引言 • 缓和曲线的数学原理 • 缓和曲线在实际中的应用 • 缓和曲线的绘制方法 • 缓和曲线的优化设计 • 案例分析
01
引言
什么是缓和曲线
缓和曲线是道路设计中的一个重要元 素，是指在直线和圆曲线之间或圆曲 线与圆曲线之间设置的曲率连续变化 的曲线。
某大型桥梁设计案例
总结词：创新性
详细描述：该案例介绍了一座大型桥梁的设计过程，设计团队通过运用缓和曲线的理念，创造出了既实用又美观的桥梁造型 ，为桥梁设计领域带来了新的思路和启示。
某高档住宅区景观设计案例
总结词：综合性
详细描述：该案例展示了一个高档住宅区的景观设计，设计中充分融入了缓和曲线的元素，打造出了 一个和谐、自然、舒适的居住环境，体现了缓和曲线在景观设计中的综合应用价值。
曲率突变的影响
曲率突变会导致车辆在行驶过程中出现急转弯或 急变向的情况，影响行车安全。因此，需要对曲 率突变进行控制和优化。
曲率连续性的实现方法
通过合理设置缓和曲线参数，如曲率半径、缓和 曲线长度等，来保证曲率的连续性和平滑性。
曲线长度优化
曲线长度与行车安全
缓和曲线的长度是影响车辆行驶安全的重要因素。过短的 缓和曲线会导致车辆在转弯过程中出现急转弯或急变向的 情况，影响行车安全。
曲线美观性的实现方法
通过合理选择缓和曲线的线形、参数和材料等，来提高缓和曲线的美观性。同 时，还需考虑周围环境和建筑风格，使缓和曲线与周围环境相协调。
06
案例分析
某城市道路设计案例
总结词：典型性
详细描述：该案例选取了某城市的道路设计作为研究对象，这条道路在设计中充 分运用了缓和曲线的理念，使得道路在满足交通功能的同时，也具备良好的景观 效果和舒适度。

11.2.1 带缓和曲线的圆曲线的测设为了保障车辆行驶安全，在直线与圆曲线之间加入一段半径由∞逐渐变化到R的曲线，这种曲线称为缓和曲线。

目前常用的缓和曲线多为螺旋线，它有一个特性，曲率半径ρ与曲线长度l成反比。

数学表达为：ρ∝1/l 或ρ·l = k ( k为常数)若缓和曲线长度为l0，与它相连的圆曲线半径为R，则有：ρ·l = R·l0 = k目前我国公路采用k = 0.035V3（V为车速，单位为km/h），铁路采用k = 0.09808V3，则公路缓和曲线的长度为l0 = 0.035V3/R ,铁路缓和曲线的长度为：l0 = 0.09808V3/R 。

11.2.2 带缓和曲线的圆曲线的主点及主元素的计算带缓和曲线的圆曲线的主点有直缓点ZH、缓圆点HY、曲中点QZ、圆缓点YH、缓直点HZ 。

带缓和曲线的圆曲线的主元素及计算公式：切线长 T h = q＋(R＋p)·tan(α/2)曲线长 L h = 2l0＋R·(α－2β0)·π/180°外矢距 E h = (R＋p)·sec(α/2)－R切线加长 q = l0/2－l03/(240R2)圆曲线相对切线内移量 p = l02/(24R)切曲差 D h = 2T h －L h式中：α 为线路转向角；β0为缓和曲线角；其中q、p、β0缓和曲线参数。

11.2.3 缓和曲线参数推导dβ = dl/ρ = l/k·dl两边分别积分，得：β= l2/(2k) = l/(2ρ)当ρ = R时，则β =β0β0 = l0/(2R)若选用点为ZH原点，切线方向为X轴，垂直切线的方向为Y轴，建立坐标系，则：dx = dl·cosβ = cos[l2/(2k)]·dldy = dl·sinβ = si n[l2/(2k)]·dl考虑β很小，sinβ和cosβ即sin(l2/(2k))和cos(l2/(2k))可以用级数展开，等式两边分别积分，并把k = R·l0代入，得以曲线长度l为参数的缓和曲线方程式：X = l－l5/(40R2l02)＋……Y = l3/(6Rl0)＋……通常应用上式时，只取前一、二项，即：X = l－l5/(40R2l02)Y = l3/(6Rl0)另外，由图可知，q = X HY－R·sinβ0p = Y HY－R(1－cosβ0)以β0= l0/(2R)代入，并对sin[l0/(2R)]、cos[l0/(2R)]进行级数展开，取前一、二项整理可得：q = l0/2－l03/(240R2)p = l02/(24R)若仍用上述坐标系，对于圆曲线上任意一点i，则i点的坐标X i、Y i可以表示为：Xi = R·sinψi＋qYi = R·(1－cosψi)＋p11.2.4 带缓和曲线的圆曲线的主点桩号计算及检核ZH桩号 = JD桩号－T hHY桩号 = ZH桩号＋l0QZ桩号 = HY桩号＋L/2YH桩号 = QZ桩号＋L/2 = HY桩号＋L = ZH桩号＋l0＋LHZ桩号 = YH桩号＋l0 = ZH桩号＋L hJD桩号 = ZY桩号－T h＋D h（检核）11.2.5 带缓和曲线的圆曲线的主点的测设过程：(1)在JD点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准直圆方向，将水平度盘的读数配到0°00′00″，在此方向量取T h，定出ZH点；(2)从JD沿切线方向量取T h－X HY，然后再从此点沿切线垂直方向量取Y HY , 定出HY点；(3)倒转望远镜，转动照准部到度盘读数为α，量取T h，定出HZ点；(4)从JD沿切线方向量取T h－X HY，然后再从此点沿切线垂直方向量取Y HY , 定出YH点；(5)继续转动照准部到度盘读数为（α＋180°）/2，量取E h，定出QZ点。

缓和曲线名词解释
缓和曲线是一种描述折线图形状的术语，它有一条弯曲的曲线，会慢慢增加直到达到一个峰值，然后再缓缓的下降，最终到达一个低谷。

它经常用来表示两个变量之间的关系，比如某一种污染物的排放量和地球的温度的联系。

缓和曲线的存在可以解释很多复杂的现实状况，例如经济学中的曲线可以用来描述投资者的投资行为对经济增长的影响，医学研究中也可以用来描述药物的剂量和治疗效果之间的关系。

它也可以用来描述人口老化对经济增长的负面影响，以及气候变化对地球的影响。

缓和曲线的发现可以追溯到古希腊哲学家苏格拉底提出的“越来越慢”的说法，即一切变化都是以逐渐地，缓慢地发展而出，而不是突然而来。

美国经济学家史蒂文斯在20世纪早期也提出了与之类似
的曲线理论，即表示经济活动随着投资数量增加而增加，但随之而来的投资效果会逐渐减少。

缓和曲线的讨论在社会学、生态学以及其他学科领域也都能找到，它们可以帮助我们更好的理解某种现象的发展过程。

例如，在社会学领域，缓和曲线可以帮助我们理解社会阶层的变化和收入的分配模型；在生态学领域，它可以帮助我们更好的理解生态系统的稳定性，以及人类行为对环境的影响。

此外，缓和曲线也有助于我们更有效地解决棘手的问题。

例如，在政治和外交上，缓和曲线可以帮助我们设计出一条比较合理的外交策略；在经济领域，它也可以帮助我们设计出更有效率的投资方案；
在生态环境保护中，缓和曲线也可以帮助我们制定更有效的环境政策。

总的来说，缓和曲线的发现和应用使我们更好地理解世界各方面的变化，并能够更好地处理复杂的问题，为我们的生活提供实质性的帮助。

设计速度
设计速度越高，车辆在转弯时的离心力越大，需要更长的缓和曲线来平衡离心力，保证行车安全。
道路建设的经济性
建设成本
缓和曲线的最小长度直接影响到道路建设的成本。较长的缓和曲线需要更多的土地和建 设材料，增加了建设成本。因此，在确定缓和曲线的最小长度时，需要考虑建设成本的
经济性。
维护成本
道路的维护成本也与缓和曲线的最小长度有关。较长的缓和曲线可能会增加道路的维护 难度和成本，如清扫、排水等。因此，在确定缓和曲线的最小长度时，需要考虑维护成
景观变化速度
缓和曲线应适应景观变化的速度，避免景观变化过于急剧或 过于平缓。
03 缓和曲线最小长度的计算 方法
基于几何学的计算方法
几何学计算方法
基于几何学原理，通过缓和曲线与直线和圆弧的交点来确 定缓和曲线的最小长度。这种方法主要考虑道路的线形设 计，确保车辆行驶的连续性和安全性。
计算公式
基于几何学原理，可以通过特定的数学公式来计算缓和曲 线的最小长度。这些公式通常基于道路的转弯半径、圆心 角、切线长度等参数。
考虑环境因素
在道路设计和建设中考虑环境因素，如地形 、气候等，以实现道路设计与环境的和谐统
一。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
根据道路设计规范要求， 不同等级的道路需要设置 不同长度和曲率的缓和曲 线。
缓和曲线的类型
回旋线
曲率随距离线性变化，常用于较大半径的弯道。
抛物线
曲率随距离二次方变化，适用于中等半径的弯道。
卵形曲线
曲率随距离三次方变化，适用于较小半径的弯道。
02 确定缓和曲线最小长度的 因素
车辆行驶的安全性
安全行驶速度
缓和曲线最小长度应满足车辆在曲线 上行驶的安全速度，避免车辆过快或 过慢。

公路缓和曲线段原理及缓和曲线计算公式一、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形要素之一。

1．缓和曲线的作用1）便于驾驶员操纵方向盘2）乘客的舒适与稳定，减小离心力变化3）满足超高、加宽缓和段的过渡，利于平稳行车4）与圆曲线配合得当，增加线形美观2．缓和曲线的性质为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行驶；二是驾驶员操作方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角从直线上的0°均匀地增加到圆曲线上。

S=A2/ρ（A：与汽车有关的参数）ρ=C/sC=A2由上式可以看出，汽车行驶轨迹半径随其行驶距离递减，即轨迹线上任一点的半径与其离开轨迹线起点的距离成反比，此方程即回旋线方程。

3．回旋线基本方程即用回旋线作为缓和曲线的数学模型。

令：ρ=R，l h=s 则 l h=A2/R4．缓和曲线最小长度缓和曲线越长，其缓和效果就越好；但太长的缓和曲线也是没有必要的，因此这会给测设和施工带来不便。

缓和曲线的最小长度应按发挥其作用的要求来确定：1）根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度为了保证乘客的舒适性，就需控制离心力的变化率。

a1=0,a2=v2/ρ,a s=Δa/t≤0.62）依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度(t=3s)3）根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度超高附加纵坡（即超高渐变率）是指在缓和曲线上设置超高缓和段后，因路基外侧由双向横坡逐渐变成单向超高横坡，所产生的附加纵坡。

4）从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度缓和曲线的起点和终点的切线角β最好在3°——29°之间，视觉效果好。

《公路工程技术标准》规定：按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑行车时间和附加纵坡的要求。

5．直角坐标及要素计算1）回旋线切线角（1）缓和曲线上任意点的切线角缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。

33
小结
1、困难条件下曲线的测设 1）控制点（JD、ZH、HZ）无法置 镜——在JD、HY、YH、切线上任 一点、曲线上任一点置镜测设 2）曲线遇障碍时的测设——切线方向
2、复杂曲线的测设 1）复曲线——曲线要素的计算 2）回头曲线
3、中桩坐标的计算——坐标转换
34
思考题
1、在HY点置镜前测圆曲线如何确定切线方向？ 2、副交点有二个，能否有三个呢？ 3、什么是复曲线？ 4、已知：交点里程为K2+849.27，圆曲线半径
17
思考题
1、缓和曲线任意点的半径？ 2、缓和曲线常数？ 3、缓和曲线要素计算公式？ 4、加入缓和曲线后圆曲线与曲线有什么变化？ 5、已知：交点里程为K2+849.27，圆曲线半径
R=400m，缓和曲线长70m,转向角为 27°45′08″， 计算：1）缓和曲线常数、要素
2）缓和曲线主点里程 3）按整桩号法计算各中桩坐标 4）按整桩号法计算各中桩偏角和弦长
（2）置镜A点，后视P点反拨角r+βA 定向，得A点切线方向
A点在缓和曲线：
A

l
2 A
2Rl
A点在圆曲线：
A

l 2R

lA l R
21
一、困难条件下的曲线测设
（二）曲线上遇障碍时的测设
1、等量偏角法 1）测至3点后，4点不通视 2）置镜于3点，照准0点，度盘读数设为1800，转动望远镜为00时，视线在0~3方向上， 读数为δ3视线在3点的切线上 3）拨4、5点偏角，视线就在点4、5的方向上 4）测至6点后，视线受阻 5）置镜于5点，照准3点，度盘读数设为1800 + δ3 ，转动望远镜为00时，视线在0~5方向 上，读数为δ5视线在5点的切线上 6）读数为δ6视线在6点的切线，向前测设

缓和曲线的概念一、引言缓和曲线是道路工程中的基本概念之一，其作用是使道路在水平和垂直方向上的曲率变化平滑，从而提高行车舒适性和安全性。

本文将从定义、分类、设计原则、计算方法以及实际应用等方面进行详细阐述。

二、定义缓和曲线是指在两条直线或两条曲线相接处，为了使车辆行驶方便、安全而设计的一段过渡曲线。

其作用是通过逐渐增加或减少曲率的方式，将两段不同半径或不同方向的道路连接起来。

缓和曲线可以分为水平缓和曲线和垂直缓和曲线两种类型。

三、分类1. 水平缓和曲线：指在水平方向上连接两条不同半径的圆弧或直线段之间的过渡段。

2. 垂直缓和曲线：指在垂直方向上连接两条不同坡度的道路之间的过渡段。

根据坡度变化形式可分为三种类型：圆形垂直缓和曲线、抛物线垂直缓和曲线以及倒梯形垂直缓和曲线。

四、设计原则缓和曲线的设计应遵循以下原则：1. 平滑性原则：缓和曲线应该是平滑的，不应有急转弯或急变坡，以确保行车舒适性和安全性。

2. 安全性原则：缓和曲线的半径应根据车速、车型、路况等因素确定，以确保行车安全。

3. 经济性原则：缓和曲线的设计应当考虑工程成本，尽可能节约材料和人力资源。

4. 美观性原则：缓和曲线的设计应当符合美学要求，与周围环境相协调，营造出美观的道路景观。

五、计算方法1. 水平缓和曲线计算方法：（1）根据道路设计速度确定水平曲率半径；（2）计算过渡长度L=K*R，其中K为过渡曲率系数，一般取0.06~0.08；（3）计算过渡段两端点处的切线方向角，并将其与前后道路段的方向角相比较，确定过渡段两端点处的转角；（4）根据转角大小确定过渡段内部各点处的切线方向角。

2. 垂直缓和曲线计算方法：（1）根据前后道路的坡度及设计速度确定过渡段长度L；（2）根据过渡段长度L和坡度变化形式，确定垂直曲率半径R；（3）计算出过渡段两端点处的高程值，并将其与前后道路段的高程值相比较，确定过渡段两端点处的转角；（4）根据转角大小确定过渡段内部各点处的高程值。

第三节 缓和段一、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形要素之一。

1．缓和曲线的作用 1）便于驾驶员操纵方向盘2）乘客的舒适与稳定，减小离心力变化3）满足超高、加宽缓和段的过渡，利于平稳行车 4）与圆曲线配合得当，增加线形美观 2．缓和曲线的性质为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行驶；二是驾驶员操作方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角从直线上的0°均匀地增加到圆曲线上。

S=A 2/ρ（A ：与汽车有关的参数）ρ=C/s C=A 2由上式可以看出，汽车行驶轨迹半径随其行驶距离递减，即轨迹线上任一点的半径与其离开轨迹线起点的距离成反比，此方程即回旋线方程。

3．回旋线基本方程即用回旋线作为缓和曲线的数学模型。

令：ρ=R ，l h =s 则 l h =A 2/R4．缓和曲线最小长度缓和曲线越长，其缓和效果就越好；但太长的缓和曲线也是没有必要的，因此这会给测设和施工带来不便。

缓和曲线的最小长度应按发挥其作用的要求来确定：1）根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度为了保证乘客的舒适性，就需控制离心力的变化率。

a 1=0,a 2=v 2/ρ,a s =Δa/t ≤0.6 RVl h 3035.0≥2）依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度(t=3s) 2.16.3V t V vt l h ===3）根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度超高附加纵坡（即超高渐变率）是指在缓和曲线上设置超高缓和段后，因路基外侧由双向横坡逐渐变成单向超高横坡，所产生的附加纵坡。

ph l c h ≥4）从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度缓和曲线的起点和终点的切线角β最好在3°——29°之间，视觉效果好。

《公路工程技术标准》规定：按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑行车时间和附加纵坡的要求。

5．直角坐标及要素计算 1）回旋线切线角（1）缓和曲线上任意点的切线角缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。

平曲线切线支距计算表
计算切线支距
缓和曲线
圆曲线
xS
yS
φ m(°)
xC
yC
0
0
5.085 0.000
30.085 0.108
69.976 1.361
4.3053 6.6926
80.038
104.922
2.033 4.428
三、缓和曲线要素计算
计算切线支距值：
（1）LCZ=K4+425（缓和曲线段）， ZH=K4+419.915
四、fx-5800计算器交点法计算缓和曲线程序简述
计算缓和曲线主要参数及主点坐标
L2÷(24×R)→P
L÷2-L3÷(240×R2)→Q 90×L÷（π ×R）→B （R+P）Tan（A÷2）+Q→T
R（A-2B）×π ÷180→O
R（A-2B）×π ÷180+2L→C
（R+P）÷cos（A÷2）-R→E
四、fx-5800计算器交点法计算缓和曲线程序简述
1.编程思路主要以对称性缓和曲线为列 2.编程过程采用交点法为基础 3.编程的主要思路为：依据曲线的交点数 据，进而推算曲线要素，并进行曲线内任 意点的坐标计算。 4.计算程式的主旨：在已知交点各要素的 前提下，通过编写的计算公式，计算出各 主点要素，进而计算出个点的坐标增量， 从而得出精确的结果， 5.程序已知要素只需要输入一次，便可以 把该交点范围内的包括中桩，任意角度边 桩结果推算出来。
α
O
终点
三、缓和曲线要素计算
缓和曲线终点处内移值：
p Y R(1 cos )
Ls 2 Ls 4 （m） 24 R 2384 R3

五、缓和曲线常数的计算
β 0 、 δ 0 、m、p、x0、y0等称为缓和曲线常数，其物理含义及几何关系由图12－29得知： β 0 ——缓和曲线的切线角，即HY（或YH）点的切线角与ZH（或HZ）点切线的交角；亦即圆曲
线一端延长部分所对应的圆心角。 δ 0 ——缓和曲线的总偏角。 ——切垂距，即ZH（或HZ）到圆心O向切线所作垂线垂足的距离。 p ——圆曲线的内移量，为垂线长与圆曲线半径R之差。 x0、y0计算见式（12－5），其它常数的计算公式如下：
（四）圆曲线的详细测设
加设缓和曲线之后圆曲线的测设，其关键是正确确定后视方向及度盘安置值。如图12－31， 经纬仪安置于HY点上，后视ZH，并将度盘读数安置为反偏角b0值（正拨），倒转望远镜反拨 圆曲线上第1′点的偏角，得相应曲线点，直至QZ 。另一半曲线，则在YH点设站，以（360° －b0）来后视HZ，而倒镜后圆曲线为正拨偏角值来测设。 为避免仪器视准误差的影响，也可以 （180°+ b0） 后视ZH，平转照准部，当度盘读数为 0°00′00″时，即为HY点的切线方向。 若利用《铁路曲线测设用表》测设，为避免分弦偏角的累计计算工作，现场常把HY 的方向 作零方向，如图12－32，以（为圆曲线上第1点的偏角）后视ZH点。
图 12-30
若将缓和曲线等分为N段，则各分段点的俯角之间有如下关系： 2 设为第1点的偏角，为第 i点的偏角，则由式（12－20）可知， li δ i＝
∴
δ 1 :δ 2 :L :δ n = l1 : l2 : L : ln
2 2
2
6Rl0
（12－24）
由式（12－24）得出结论（b）： 偏角与测点到缓和曲线起点的曲线长度的平方成正比。 在等分的条件下， l2 = 2l1 , l3 = 3l1 ,L, ln = Nl1 ， 2 2 2 δ 2 = 2 δ 1 , δ 3 = 3 δ 1 , L, δ n = N δ 1 = δ 0 故

§11-6 虚交点的测设 11一、单圆曲线虚交的测设 1．圆外基线法
a T ′ = Rtg 4
测设时由ZY和YZ点分别沿切线 量出T’得M点和N点，再由M点或N 点沿MN或NM方向量T’即得QZ点。 曲线主点定出后，即可用切线 切线 支距法或偏角法进行曲线详细测设。 支距法或偏角法
§11-6 虚交点的测设 11一、单圆曲线虚交的测设
①在ZH点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准JD，将水 ZH点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准JD， 点安置经纬仪 ），用盘左瞄准JD 平度盘的读数配到0 00′00″； 平度盘的读数配到0°00′00″； ②转动照准部到度盘读数为δ1，从ZH点量取分段弦长C，定 转动照准部到度盘读数为δ1， ZH点量取分段弦长C δ1 点量取分段弦长 出1点； δi，从第i ③转动照准部到度盘读数为 δi，从第i－1点量取分段弦长 与此方向交出第i C，与此方向交出第i点； ④另一半缓和曲线在HZ点上按同样方法测设。 另一半缓和曲线在HZ点上按同样方法测设。 HZ点上按同样方法测设
dx = dl ⋅ cos β dy = dl ⋅ sin β
l5 x =l − 2 2 40R ls 3 l y= 6Rls
dy x dx
§11-5 带有缓和曲线的平曲线测设 11一、缓和曲线
2．回旋线型缓和曲线公式 (3) 缓和曲线的参数方程
l5 x =l − 40R2ls2 l3 y= 6Rls
3 ls x0 = ls − 40R2 2 l y0 = s 6R
y
y0 x0 x
§11-5 带有缓和曲线的平曲线测设 11二、带有缓和曲线的平曲线主点测设 内移值p与切线增值q 1．内移值p与切线增值q的计算

[名词解释] 缓和曲线
缓和曲线是一种在工程设计和规划中常用的概念，用于描述道路、铁路、河道等线性基础设施中的曲线段。

它是一种平滑过渡的曲线，用于连接两个直线段或者连接两个曲线段，以实现交通运输的安全和舒适。

缓和曲线的主要作用是减少交通运输中的急转弯或急变速的情况，使车辆或船只在转弯或变速时能够平稳过渡，减少惯性冲击和不适感，提高行车的安全性和舒适性。

在道路设计中，缓和曲线通常用于连接两个直线段或两个曲线段之间的过渡段，以消除转弯时的急剧变化。

它可以分为水平缓和曲线和垂直缓和曲线两种。

水平缓和曲线是用于水平方向上的过渡段，使车辆能够平稳转向。

常见的水平缓和曲线有圆曲线、布洛兹曲线和三次曲线等。

圆曲线是最常用的一种水平缓和曲线，它由一系列以相同半径的圆弧组成，用于连接两个直线段或者两个曲线段。

垂直缓和曲线是用于垂直方向上的过渡段，主要用于道路中的
坡度过渡和铁路中的坡度和曲线过渡。

常见的垂直缓和曲线有贝塞尔曲线和抛物线等。

贝塞尔曲线是一种光滑的曲线，可以用于连接两个不同坡度的道路或铁路段，使坡度变化平缓。

在工程设计中，缓和曲线的选择和设计需要考虑交通流量、车辆类型、速度限制、地形条件等因素。

合理设计的缓和曲线可以提高道路或铁路的通行能力和安全性，减少交通事故的发生。

因此，缓和曲线在交通工程中具有重要的意义。

缓和曲线缓和曲线【transition curve】指的是平面线形中，在直线与圆曲线，圆曲线与圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线。

缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定，除四级路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。

在现代高速公路上，有时缓和曲线所占的比例超过了直线和圆曲线，成为平面线形的主要组成部分。

在城市道路上，缓和曲线也被广泛地使用。

缓和曲线设置的目的：通过曲率的逐渐变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，缓和行车方向的突变和离心力的突然产生；使离心加速度逐渐变化，不致产生侧向冲击；并缓和超高，作为超高变化的过渡段，来减少行车震荡。

回旋线型（放射螺旋型）用回旋线（放射螺旋型）作为缓和曲线。

回旋线是一种曲率随曲线长度成比例变化的曲线，不仅可以使线形更加美观，而且与驾驶员匀速转动方向盘有圆曲线驶入直线或者有直线驶入圆曲线的轨迹线相符合。

其基本公式为：r×l=A^2；其中：r—回旋线上某点曲率半径（m）；l—回旋线上其点到原点的曲线长（m）；A—回旋线参数；由于rl是长度的二次方，故令C=A^2，A表征曲率变化的缓急程度，因此在缓和曲线上，r随l的变化而变化，在缓和曲线的终点处，l=L s，r=R，R×Ls=A ^2，即A=√（RLs）；其中：R—回旋线所连接的圆曲线半径；Ls—回旋线形的缓和曲线长度。

如图是缓和曲线敷设的基本图示，其几何元素的计算公式如下：q =Ls/2-Ls^3/(240×R^2) (m)；p=Ls^2/(24R)-Ls^4/(2384×R^3) (m)；β=28.6479Ls/R (。

)；T=(R+p)tan(α/2)+q (m)；L=(α-2β)πR/180+2Ls(m)；E=(R+p)/cos(α/2) -R (m)；J=2T-L (m)；其中：α—路线转角（。

缓和曲线的作⽤及其⼏何特征1.什么是缓和曲线？它有什么样的作⽤？在直线与圆曲线轨道之间设置⼀段曲率半径和外轨超⾼均逐渐变化的曲线，称为缓和曲线。

⾏驶于曲线轨道的机车车辆，出现⼀些与直线运⾏显著不同的受⼒特征。

如曲线运⾏的离⼼⼒，外轨超⾼不连续形成的冲击⼒等。

为使上述诸⼒不致突然产⽣和消失，以保持列车曲线运⾏的平稳性。

2.曲线轨距加宽的确定原则机车车辆通过曲线的内接形式，随着轮轨游间⼤⼩⽽定。

根据运营经验，以⾃由内接最为有利，但机车车辆的固定轴距长短不⼀，不能全部满⾜⾃由内接通过。

为此，确定轨距加宽必须满⾜如下原则：保证占列车⼤多数的车辆能以⾃由内接形式通过曲线；保证固定轴距较长的机车通过曲线时，不出现楔形内接，但允许以正常强制内接形式通过；保证车轮不掉道，即最⼤轨距不超过容许限度。

3道床厚度是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕底⾯⾄路基顶⾯距离。

岩⽯路基，渗⽔⼟质路基及级配碎⽯路基基床，均铺设单层碎⽯道床。

⾮渗⽔路基应设置双层道床，其中上层为碎⽯道碴，⼜称为⾯碴；下为垫层，⼜称为底碴。

4道床顶⾯宽度b道床顶⾯宽度与轨枕长度及道床肩宽有关，主要决定于道床肩宽。

道床肩宽指道床宽出轨枕两端的部分。

道床肩宽应保证⾜够的道床横向阻⼒，以保持道床的稳定。

双线轨道顶⾯宽度应分别按单线设计。

⽆缝线路轨道R＜800m、有缝线路轨道R＜600m的曲线地段，曲线外侧道床顶⾯宽度应增加0.10m。

5.⾯碴(1)⾯碴应采⽤碎⽯道碴，由开采⼭⽯破碎、筛选⽽成。

碎⽯道碴其⼒学性能分为⼀级和⼆级道碴碎⽯道碴属于散粒体，道碴粒径的级配对道床的物理⼒学性能、养护维修⼯作量有重要影响。

根据我国有关国际咨询及国外试验研究结果，认为⾼速铁路有碴轨道应采⽤“窄级配”标准道碴。

6底碴底碴可由开⼭块⽯或天然卵⽯、砾⽯、砂⽯经破碎筛选⽽成。

7. 计算：已知某线路半径为1000m，平均⾏车速度为80km/h，未被平衡的⽋超⾼容许值为70mm，计算该曲线应设置的外轨超⾼及其允许的最⾼⾏车速度。

一、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形要素之一。

1．缓和曲线的作用1）便于驾驶员操纵方向盘2）乘客的舒适与稳定，减小离心力变化3）满足超高、加宽缓和段的过渡，利于平稳行车4）与圆曲线配合得当，增加线形美观2．缓和曲线的性质为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行驶；二是驾驶员操作方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角从直线上的0°均匀地增加到圆曲线上。

S=A2/ρ（A：与汽车有关的参数）ρ=C/sC=A2由上式可以看出，汽车行驶轨迹半径随其行驶距离递减，即轨迹线上任一点的半径与其离开轨迹线起点的距离成反比，此方程即回旋线方程。

3．回旋线基本方程即用回旋线作为缓和曲线的数学模型。

令：ρ=R，l h=s 则 l h=A2/R4．缓和曲线最小长度缓和曲线越长，其缓和效果就越好；但太长的缓和曲线也是没有必要的，因此这会给测设和施工带来不便。

缓和曲线的最小长度应按发挥其作用的要求来确定：1）根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度为了保证乘客的舒适性，就需控制离心力的变化率。

a1=0,a2=v2/ρ,a s=Δa/t≤0.62）依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度(t=3s)3）根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度超高附加纵坡（即超高渐变率）是指在缓和曲线上设置超高缓和段后，因路基外侧由双向横坡逐渐变成单向超高横坡，所产生的附加纵坡。

4）从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度缓和曲线的起点和终点的切线角β最好在3°——29°之间，视觉效果好。

《公路工程技术标准》规定：按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑行车时间和附加纵坡的要求。

5．直角坐标及要素计算1）回旋线切线角（1）缓和曲线上任意点的切线角缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。

βx=s2/2Rl h（2）缓和曲线的总切线角β=l h/2R.180/л2）缓和曲线直角坐标任意一点P处取一微分弧段ds，其所对应的中心角为dβx dx=dscosβxdy=dssinβx3）缓和曲线常数（1）主曲线的内移值p及切线增长值q内移值：p=Y h-R(1-cosβh)=l h2/24R切线增长值：q=X h-Rsinβh=l h/2-lh3/240R2（2）缓和曲线的总偏角及总弦长总偏角：βh=l h/2R总弦长：C h=l h-l h3/90R2O为圆曲线的圆心，圆曲线所对圆心角（等于公路偏角）。