Cos'è una curva a spirale e in cosa differisce da una curva normale?

Ho sentito il termine curva a spirale usato per descrivere una sezione di autostrada che è esteticamente più piacevole alla vista del guidatore. Tuttavia, credo di aver guidato su una strada sufficiente per dire che non posso dire in modo definitivo la differenza tra una determinata curva diversa da quanto sia "acuto".

Qualcuno potrebbe spiegare come si può determinare se una sezione della curva su un'autostrada è classificata come curva "a spirale", e ci sono altri vantaggi oltre a "farla apparire bene"?

Spirale

Una curva a spirale è una caratteristica geometrica che può essere aggiunta a una normale curva circolare. La spirale fornisce una transizione graduale dallo spostamento in linea retta allo spostamento in una curva attorno a un punto (o viceversa).

L'uso di una spirale consiste nel far sì che la strada o la pista seguano la stessa forma che il veicolo assume naturalmente. In un'auto, non vai direttamente dall'andare dritto alla svolta completa. C'è un'area di transizione in cui si gira lentamente il volante. L'accelerazione laterale aumenta lentamente all'entrata della spirale o diminuisce lentamente all'uscita della spirale.

Nell'immagine seguente, la spirale è la parte rossa.

_{Immagine di Wikipedia}

Hghways

Sulle autostrade, le corsie sono abbastanza larghe da poter guidare una spirale semplicemente spostandosi da un lato all'altro della corsia. A volte questo è indicato come "Raddrizzare la curva". Per questo motivo, le spirali non vengono utilizzate su tutte le curve delle autostrade.

Ferrovia

Un settore in cui le spirali sono ampiamente utilizzate è quello ferroviario . Le auto su una strada hanno la libertà di spostarsi da un lato all'altro della corsia, un treno non ha quel lusso. Un treno è guidato rigidamente dalle rotaie e non ha spazio per deviare.

Sui binari della ferrovia, tutte le curve tranne a velocità molto bassa hanno spirali su entrambi i lati della curva. Ciò fornisce una transizione delicata nell'accelerazione laterale. Ciò migliora notevolmente il comfort dei passeggeri. Le spirali vengono utilizzate sulle linee di trasporto perché riducono anche le forze sui componenti dei binari stessi.

Uno svantaggio dell'uso delle spirali è che aumenta la quantità di spazio richiesta per ciascuna curva. Le spirali allungano efficacemente la curva.

Non si tratta di essere "esteticamente gradevoli alla vista", ma piuttosto di conforto.

Se avessi una curva che era semplicemente un arco circolare, entrando in quella curva, sentiresti immediatamente una forza centriped laterale lateralmente proporzionale alla tua velocità e inversamente proporzionale al raggio della curva. In altre parole, dovresti improvvisamente spostare il volante in una posizione che ti consenta di seguire la curva, e altrettanto improvvisamente riportarlo indietro per raddrizzarti di nuovo.

Invece di questo, le curve autostradali hanno un "allentamento", il che significa che seguono una forma in cui si guida gradualmente nella curva e quindi si esce gradualmente da essa, dando un graduale aumento e una diminuzione della forza laterale che si avverte. Matematicamente, la forma di tale curva è una spirale logaritmica.

D: ... come si può determinare se una sezione della curva di un'autostrada è classificata come curva "a spirale", e ci sono altri vantaggi oltre a "farla apparire bene"?

A: Lo scopo di una spirale o curva di transizione non ha nulla a che fare con l'estetica. Sono stati originariamente introdotti sulle ferrovie per motivi di sicurezza in combinazione con la sopraelevazione, come spiegato qui: Note sulle curve di transizione e terminali . Sulle autostrade ad alta velocità, consentono al guidatore di entrare / uscire da una curva circolare con aumento / diminuzione graduale della flessione del volante. La forma matematica della spirale può variare da giurisdizione a giurisdizione e potrebbe essere cambiata negli ultimi decenni poiché i calcolatori portatili e altri dispositivi di calcolo hanno sostituito le tabelle dei campi cartacei una volta utilizzate dai geometri. Una forma comune è la spirale di Eulero o clothoid. Ho letto che in India la solita curva di transizione è un'iperbole di terzo ordine e mi è stato detto che in Germania le autostrade sono progettate come una serie continua di clothoid collegati senza sezioni tangenziali o curve circolari.