単曲線やクロソイド曲線の計算ソフトで、快適な線形計画を

04 cc0111 - 単曲線やクロソイド曲線の計算ソフトで、快適な線形計画を 測量計算 ソフト

道路における曲線部の役割とは

道路構造令において、車道の屈曲部の形状は曲線形と定められています。
これは、自動車の交通の安全性・円滑性を確保するために定められているものです。

さらに道路構造令では、設計速度に対応する曲線部の最小半径を定めており、道路線形を設計する際には、これらの基準を満たす必要があります。

曲線部の計算式を使って平面線形を計画してみましょう。

道路の平面線形の設計には、直線だけでなく曲線が使われます。
曲線部の線形には、単曲線とクロソイド曲線を組み合わせて用いるのが一般的です。

このダウンロードサイトのリンク集には、曲線部の計算を行うソフトがいろいろ準備されています。
曲線を決定する計算式のパラメータを適切に設定して、道路構造令の最小半径や設計速度、交差点や用地の制約、保全対象といったコントロールポイントの条件なども満たしながら、安全で快適な道路線形を設計してみましょう。

また、基準を満たすだけでなく、地形に調和させたり、環境に配慮したりなどの+αができると、付加価値の高い設計になるのではないでしょうか。

そこで、このページでは、道路の平面線形の設計を手助けしてくれるソフトをいろいろ紹介しています。
まずは、ご自分の作業にぴったりなソフトを探してみてください。


記事の後半では、道路の曲線部の設計の際に留意する点について、ご紹介していきます。


平面線形の設計ソフトもいろいろ多種多彩

曲率を滑らかに変化させるのが、クロソイド曲線です。

曲線部の設計で、最も一般的に使われる単曲線は、コンパスで描いた円のように曲率(曲線半径)が一定の単曲線です。

直線部に単曲線を直接繋げると、カーブの始まりで曲率が一気に変わり、ステアリングも曲率に合わせて一気に切らなくてはなりません。
そのため、急なハンドル操作が必要になったり、同乗者へ衝撃を与えることになったりします。

このような状態を避けるため、単曲線と直線との間に、異なる曲率の曲線を挟んで、曲率(半径の逆数)を滑らかに変化させます。
これを緩和曲線と言い、最も一般的なものが、クロソイド曲線と呼ばれる曲線です。

クロソイド曲線は、直線(曲線半径 = ∞)から曲率(曲線半径)が次第に変化して、やがて所定の円曲線に到達するような曲線です。
等速で走行しながらハンドルを等角速度で回すと、走行軌跡はクロソイドになることから、クロソイドは道路に非常に適していると言えます。


道路線形計算ソフトを使って、実際の設計にチャレンジ

直線や曲線をうまく組み合わせ、事故のない道路形状を設計する

道路線形を計算する市販のソフトもいろいろありますが、価格も機能もピンからキリまであります。
実際にソフトを使って設計してみないと、必要な機能や使い勝手もイメージできないのが現実です。
高いソフトを購入して、ほとんどの機能を使っていないなんて無駄なことにもなりかねません。

また、概略設計のような段階で、代表点の座標だけあればいいような場合、道路計画のソフトを持っていなくても、このリンク集のソフトで対応することができます。

このリンク集からダウンロードできるソフトを使って、実際の設計にチャレンジしてみましょう!


続いて、単曲線とクロソイド曲線の計算ソフトを使って、安全で地形や環境にも配慮した平面線形を計画するポイントについてお伝えします。


安全で地形や環境に配慮した道路平面線形を計画する

どうすれば事故の少ない平面線形となるのか

自動車事故は、曲率半径が小さい下り勾配でよく発生します。
事故の少ない平面線形を設計するために、以下の点に注意しましょう。

・緩和曲線は、前後の円曲線の半径とバランスをとり、車線に沿って走行しやすい線形にしましょう。
・連続した円曲線相互の曲率半径の比を適当なものにして、線形の連続性を確保しましょう。
・設計速度80km/h以下では、大円の半径は小円の半径の2倍以下としましょう。
・同方向に屈曲する曲線の間に短い直線を入れると、直線が浮いて見えるため避けましょう。
 ブロークンバックカーブにならないようにしましょう。
・長い直線の終端に曲率半径が小さい円曲線を入れる、急な平面曲線と急な平面曲線を接続する、下り勾配で直線の先に急な平面曲線を接続するなどは、走行が困難となるため避けましょう。
・道路交角が小さい場合(7度未満)に曲線長が短い円曲線を入れると、曲率が実際より大きく見え、錯覚の原因となるため避けましょう。
・運転者の注意が散漫となるため、長い直線はできるだけ避けましょう。

地形に調和した平面線形とするにはどうすべきか

曲線をうまく取り入れた線形は、地形にも調和し、景観保全の観点からも重要です。
地形に調和した線形を検討する際の留意点を、以下にまとめます。

・周辺の等高線の曲り方と同じ方向に曲る平面曲線が支配的になるようにしましょう。
・そのため、道路線形は周辺の大スケールの等高線の曲り具合に概ね等しいか、それより大きい平面曲線半径を選択しましょう。
・縦断線形は、高さのコントロールポイントに留意しつつ、地盤高と計画高との差が小さくなるように計画しましょう。
・平面曲線の数は地形の急峻さに応じて増減させましょう。

環境に配慮した平面線形に求められるものは何か

・景観に配慮した線形計画として、線形自体を美しいものにするとともに、のり面や盛土に代表される地形の改変量を最小にする線形計画にしましょう。
・既存の植生にも配慮して、現況保全が必要な場合は改変量を最小にするなど、線形計画の調整で環境の保全に努めましょう。
・動植物の生息地を避けたルートに変更したり、事業により失われる環境と同等の環境を新たに整備したりするなどの方法もあります。
・ルート上に橋梁や高架橋がある場合、その形が美しく見えるような線形計画を検討しましょう。
・保全すべき大木や石碑、一里塚などは、街路の終点や結節点に配置して、アイストップとして活用する方法もあります。

以上のポイントに注意して、単曲線とクロソイド曲線の計算ソフトを使って、安全で地形や環境にも配慮した平面線形を計画しましょう。


まとめ/単曲線とクロソイド曲線の計算ソフトを使って、快適な平面道路線形を計画する

クロソイド曲線の計算ソフトを使うメリットは…

・道路設計専用のソフトを準備しなくても、平面線形の計算が可能になります。
・概略設計の段階では、代表する座標だけ把握できればよく、本サイトのソフトで十分対応できます。
・道路計画の市販のソフトを購入する前に、必要な機能や使い勝手がイメージできます。

安全な平面線形とするには…

・緩和曲線は、前後のバランスや連続性に注意して、車線に沿って走行しやすい線形にしましょう。
・長い直線の終端に曲率半径が小さい円曲線を入れる、急な平面曲線と急な平面曲線を接続するなどは、走行が困難となるため避けましょう。
・運転者の注意が散漫となるため、長い直線はできるだけ避けましょう。

地形や景観に配慮した平面道路線形を計画するには…

・周辺の等高線の曲り方と同じ方向に曲る平面曲線が支配的になるようにしましょう。
・景観に配慮した線形計画として、線形自体を美しいものにするとともに、のり面や盛土に代表される地形の改変量を最小にする線形計画にしましょう。
・既存の植生に配慮し、現況保全が必要な場合は改変量を最小にするなど環境の保全に努めましょう。
・動植物の生息地を避けたルートに変更したり、事業により失われる環境と同等の環境を新たに整備したりするなどの方法もあります。
・ルート上に橋梁や高架橋がある場合、その形が美しくなるような線形計画を検討しましょう。

これらのポイントに注意して、快適で高機能な平面道路線形を計画しましょう。



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