达摩克利斯之剑英语:缓和曲线计算公式

众所周知，缓和曲线计算公式是一个无穷级数展开式，传统上，缓和曲线计算公式仅取了前两项，然而随着公路等级的提高和长、大型缓和曲线的出现，仅取两项已无法满足需要。于是同行们纷纷根据传统通项公式展开到5－8项使用。传统的Y坐标通项公式如下：

y=∑ {(-1)N-1×L4N-1 ÷[(2N-1)！×（2c）2N-1×(4N-1)]}

展开到6项，则公式如下：

Y=L3÷[6（RLS）] - L7÷[336（RLS）3]+L11÷[42240（RLS）5] - L15÷[9676800（RLS）7]+L19÷[3530096640（RLS）9] - L23÷[1.8802409472×1012（RLS）11]

对此公式本站认为从数学上说公式是严谨的，但应用于实际计算本站认为不妥，应慎重使用。因为公式中的某些项的值实在太大，以现有的常规计算方法无法精确求解，由此还可能导致错误发生。

比如设L=125米，式中L23次方如何能精确计算出来？

在计算器中12523结果是1.6940658×1048，即16940658后跟41个0。

可是我们知道125的无论多少次方，其个位总是5，上面的结果后面是41个0是因为被略去不计。这就意味着的L23计算误差是1×1041米！该项后面尽管除以了一个很大的数，但其精确度已无法预料！

传统上书本并没有展开到多项，可能正是因为展开多了也难以精确计算。出于对大家的计算结果安全考虑，本站建议慎重使用该公式过多的项数，如果缓和曲线短、转角小，则公式的后几项没有意义，如果缓和曲线长、转角大，则后几项由于存在很大的计算误差，仍然不准确。

如有不妥，望批评指正！

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第四节 圆曲线加缓和曲线及其主点测设
§11—4 圆曲线加缓和曲线及其主点测设 一、缓和曲线的概念
二、缓和曲线方程 三、缓和曲线常数
四、圆曲线加缓和曲线的综合要素及主点测设 一、缓和曲线的概念
1、为什麽要加入缓和曲线 ？
(1)在曲线上高速运行的列车会产生离心力,为克服离心力的影响，铁路在曲线部分采用外轨超高的办法,即把外轨抬高一定数值.使车辆向曲线内倾斜,以平衡离心力的作用,从而保证列车安全运行。
图11-10(a).(b）为采用外轨超高前、后的情况。
外轨超高和内轨加宽都是逐渐完成,这就需要在直线与圆曲线之间加设一段过渡曲线——缓和曲线.
缓和曲线: 其曲率半径ρ 从∞逐渐变化到圆曲线的半径R 。 2、缓和曲线必要的前提条件（性质）：
在此曲线上任一点P 的曲率半径ρ与曲线的长度l成反比,如图11-12所示,以公式表示为：
ρ ∝ 1l 或ρ. l = C (11-4)
式中: C 为常数,称曲线半径变更率。 当 l= lo 时， ρ= R ，按（11-4）式，应有 C = ρ.l= R .lo (11-5)
符合这一前提条件的曲线为缓和曲线，常用的有辐射螺旋线及三次抛物线，我国采用辐射螺旋线。
3、加入缓和曲线后的铁路曲线示意图 （见图11-J）

二、缓和曲线方程

1
、加入缓和曲线后的切线坐标系

坐标原点：以直缓
(ZH)
点或缓直
(HZ)
点为原点；

X
坐标轴：直缓
(ZH)
点或缓直
(HZ)
点到交点
(JD)
的切线方向；

Y
坐标轴：过直缓
(ZH)
点或缓直
(HZ)
点与切线垂直的方向。

点的缓和曲线总长；
2、缓和曲线方程式:
根据缓和曲线必要的前提条件推导出缓和曲线上任一点的坐标为

实际应用时, 舍去高次项, 代入C=R*lo ， 采用下列公式：
三、缓和曲线常数 1、缓和曲线的插入
前提条件：转向角不变，即直线的方向不变。插入的方法： （1）圆曲线半径不变，圆心内移；铁路曲线采用。 （2）圆心不动，圆曲线半径变小；公路曲线采用。 不论哪种方法插入，所用数学公式都一样。
b）图是没有加设缓和曲线的圆曲线。 为了在圆曲线与直线之间加入一段缓和曲线lo,原来的圆曲线需要在垂直于其切线的方向移动一段距离p.其变化:
1）圆心由O移动到O1，而原来的半径R 保持不变， O-O1在过O1点到切线垂线上的投影为P：P = OO1*cosα/2 ；
2）加入了两个缓和曲线长lo , 圆曲线lo变短了,整个曲线变长了。 3）切线变长了；
4）曲线的主点有五个：直缓点（ZH）、缓圆点(HY)、曲中点(QZ)、圆缓点(YH)、缓直点(HZ)。