Apa itu Kurva Spiral, dan Apa Bedanya dengan Kurva Normal?

Saya pernah mendengar istilah kurva spiral yang digunakan untuk menggambarkan bagian jalan raya yang lebih indah dipandang mata pengemudi. Namun, saya percaya saya telah mengemudi di jalan yang cukup untuk mengatakan bahwa saya tidak dapat secara pasti membedakan perbedaan antara kurva yang diberikan selain seberapa "tajam" itu.

Adakah yang bisa menjelaskan bagaimana orang dapat menentukan apakah bagian kurva pada jalan raya diklasifikasikan sebagai kurva "spiral", dan adakah keuntungan lain selain "membuatnya terlihat bagus"?

Spiral

Kurva spiral adalah fitur geometris yang dapat ditambahkan ke kurva melingkar biasa. Spiral memberikan transisi bertahap dari bergerak dalam garis lurus ke bergerak dalam kurva di sekitar suatu titik (atau sebaliknya).

Penggunaan spiral adalah tentang membuat jalan atau lintasan mengikuti bentuk yang sama seperti yang diambil kendaraan secara alami. Di dalam mobil, Anda tidak langsung pergi dari lurus ke belok penuh. Ada area transisi di mana Anda perlahan-lahan memutar setir. Akselerasi lateral perlahan meningkat saat spiral masuk, atau perlahan menurun saat spiral keluar.

Pada gambar di bawah, spiral adalah bagian merah.

_{Gambar Wikipedia}

Hghways

Di jalan raya, jalurnya cukup lebar sehingga Anda bisa menggerakkan spiral hanya dengan bergerak dari satu sisi jalur ke sisi lainnya. Terkadang ini disebut sebagai, "Meluruskan kurva." Karena alasan ini, spiral tidak digunakan pada semua kurva di jalan raya.

Jalur kereta api

Satu industri di mana spiral digunakan secara luas adalah industri kereta api . Mobil di jalan memiliki kebebasan untuk bergerak dari satu sisi jalan ke yang lain, kereta tidak memiliki kemewahan itu. Sebuah kereta dipandu dengan kaku oleh rel dan tidak memiliki ruang untuk menyimpang.

Pada rel kereta api, semua kurva kecepatan sangat rendah memiliki spiral di kedua sisi kurva. Ini memberikan transisi lembut dalam akselerasi lateral. Ini sangat meningkatkan kenyamanan penumpang. Spiral digunakan pada jalur pengangkutan karena mereka juga mengurangi kekuatan pada komponen trek itu sendiri.

Salah satu kelemahan penggunaan spiral adalah meningkatkan jumlah ruang yang dibutuhkan untuk setiap kurva. Spiral secara efektif memperpanjang kurva.

Ini bukan masalah "estetis di mata", tetapi lebih pada kenyamanan.

Jika Anda memiliki kurva yang hanya berupa busur lingkaran, saat memasuki kurva itu, Anda akan segera merasakan gaya centripedtal samping yang proporsional dengan kecepatan Anda dan berbanding terbalik dengan jari-jari kurva. Dengan kata lain, Anda harus tiba-tiba menyentak setir ke posisi yang memungkinkan Anda mengikuti lekukan, dan tiba-tiba menyentaknya kembali untuk meluruskan kembali.

Alih-alih ini, kurva jalan raya memiliki "kesenangan", yang berarti bahwa mereka mengikuti bentuk di mana Anda secara bertahap mengarahkan ke kurva dan kemudian secara bertahap menjauhi itu, memberikan peningkatan bertahap dan penurunan kekuatan samping yang dirasakan. Secara matematis, bentuk kurva seperti itu adalah spiral logaritmik.

T: ... bagaimana seseorang dapat menentukan apakah bagian kurva pada jalan raya diklasifikasikan sebagai kurva "spiral", dan adakah keuntungan lain selain "membuatnya terlihat bagus"?

A: Tujuan dari spiral atau kurva transisi tidak ada hubungannya dengan estetika. Mereka awalnya diperkenalkan di kereta api untuk alasan keamanan dalam hubungannya dengan superelevasi seperti yang dijelaskan di sini: Catatan tentang Kurva Transisi dan Terminal . Pada jalan raya kecepatan tinggi, mereka memungkinkan pengemudi untuk masuk / keluar kurva melingkar dengan peningkatan / penurunan defleksi kemudi secara bertahap. Bentuk matematika dari spiral dapat bervariasi dari yurisdiksi ke yurisdiksi, dan mungkin telah berubah dalam beberapa dekade terakhir ketika kalkulator genggam dan perangkat komputasi lainnya menggantikan tabel bidang hard copy yang pernah digunakan oleh surveyor. Salah satu bentuk yang umum adalah Euler Spiral atau clothoid. Saya telah membaca bahwa di India kurva transisi yang biasa adalah hiperbola orde ketiga, dan saya telah diberitahu bahwa di Jerman autobahn dirancang sebagai rangkaian berkesinambungan clothoids yang terhubung tanpa bagian tangensial atau kurva melingkar.