什么是螺旋曲线，它与法线曲线有何不同？

我听说过“ 螺旋曲线 ”一词，用于描述一段在驾驶者眼中更美观的高速公路。但是，我相信我已经走了足够多的路，可以说我不能确切地确定任何给定曲线之间的差异，除了它的“清晰度”如何。

谁能解释一下如何确定高速公路上的一段曲线是否被归类为“螺旋”曲线，除了“使它看起来好”之外还有其他优点吗？

螺旋

螺旋曲线是一种几何特征，可以添加到规则的圆形曲线上。螺旋线提供了从直线移动到围绕点（或虎钳-反向）的曲线移动的逐渐过渡。

螺旋线的用途是使道路或轨道遵循车辆自然采用的相同形式。在汽车中，您不会直接从直行转为完全转弯。有一个过渡区域，您可以在其中缓慢转动方向盘。随着螺旋的进入，横向加速度逐渐增加，或者当螺旋离开时，横向加速度逐渐降低。

在下图中，螺旋线是红色部分。

_{维基百科图片}

高威

在高速公路上，车道足够宽，您只需从车道的一侧移到另一侧就可以驱动螺旋线。有时这被称为“拉直曲线”。因此，并非在高速公路的所有弯道上都使用螺旋线。

铁道

铁路行业是广泛使用螺旋的行业。公路上的汽车可以自由地从车道的一侧移到另一侧，而火车则没有那么豪华。火车被铁轨严格地引导，并且没有偏离的空间。

在铁轨上，除了极低速的曲线外，所有曲线在曲线的两侧都有螺旋形。这在横向加速度方面提供了平缓的过渡。这大大提高了乘客的舒适度。螺旋线用于货运线上，因为它们还可以减小作用在轨道组件本身上的力。

使用螺旋的一个缺点是增加了每个曲线所需的空间量。螺旋有效地延长了曲线。

这不是“美观”的问题，而是舒适性。

如果您的曲线只是一个圆弧，则在进入该曲线时，您会立即感觉到一个向心的向心力，该力与速度成正比，而与曲线的半径成反比。换句话说，您将不得不突然将方向盘移至允许您跟随弯道的位置，就像突然将其移回以重新整理。

取而代之的是，公路弯道具有“缓和”，这意味着它们遵循的形状是您逐渐转向弯道，然后逐渐转向弯道，从而逐渐感觉到了横向力的增大和减小。在数学上，这种曲线的形状是对数螺旋。

问：...如何确定高速公路上的某条曲线段是否被归类为“螺旋”曲线，除了“使它看起来好”以外还有其他优点吗？

答：螺旋或过渡曲线的目的与美学无关。它们最初是出于安全原因与超高一起在铁路上引入的，如下所述：有关过渡曲线和终点曲线的说明。在高速公路上，它们允许驾驶员随着方向盘偏转的逐渐增加/减少而进入/离开圆形曲线。螺旋的数学形式可能因管辖区的不同而不同，并且在最近几十年中可能已发生变化，因为手持计算器和其他计算设备取代了测量师曾经使用的硬拷贝字段表。一种常见形式是欧拉螺旋或回旋。我已经读到，在印度，通常的过渡曲线是三阶双曲线，有人告诉我，在德国，高速公路被设计为连续的一系列相连的回旋曲线，没有切线或圆形曲线。