コーナーリングを科学しよう【クロソイド曲線のコーナリングワーク】

【クロソイド曲線とは・・・】

なんでこんな物理というか数学みたいな話題になったかというと、
先日三国峠を越えたときに見つけたこの石碑。

「クロソイド曲線」ってのは知っていましたが、
それがこんなところで石碑になっていることに驚きました。

で、クロソイドって何かって？
それは、私が説明するよりここを見てください↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%82%BD%E3%82%A4%E3%83%89%E6%9B%B2%E7%B7%9A

 【クロソイド曲線のコーナリング】

「コーナリング＝カーブを曲がる＝ハンドルを切る」

「一般的にハンドルを９０°回して曲がる」となれば、
０°～３０°～６０°～９０°と時間を追って無段階に「切り足して」いくことになり、
車両が進むにつれて回転半径が小さくなっていくことになります。
例外として停車時に予めハンドルを曲げておく「ため切り」の場合は、
一気に回転が始まるので、半径は一定なわけですので違いはお解りでしょうか。
この例外とは「コーナリング」では無く、「車庫入れ」のテクニックになります。

すなわち、車が走っていて普通にハンドルを切ってコーナーリングすれば、
必ずクロソイド曲線を描いて車は曲がっていくワケです。

[図：国土交通省　高崎河川国道事務所より引用]

一方、タイヤのグリップを考えた場合でもクロソイド曲線を描いていれば、
横方向のタイヤの滑りは、序々に増えていくので、
いきなり曲がりきれないなんてこともなくなります。

 

 【道路とクロソイド曲線】

そういったことから、三国峠のカーブは、カーブの入口と出口にクロソイド曲線を取り入れて、
誰もがセンターラインに沿ってハンドルを切っていれば安全に曲がれるように作られたことが
当時は画期的だったワケで、あの石碑が建つほどの出来事だったのでしょう。

しかし、ちょっと車を知っている人なら、out-in-outやCPなんていう「うんちく」とともに、
自然と、突っ込みと立ち上がりの２種類のクロソイド曲線を頭に描いた走行ラインをトレース
するので、普通のカーブでもスムーズに、早く曲がっているのです。

そんな理論を考えながら走っていた自分ですが、走り方を悩ませるカーブが存在し、
クロソイド曲線を考えながらも、いろんなラインを試しても、しっくりいかなかった場所がありました。

それはインターチェンジ。

特に２７０°回るようなインターチェンジのカーブでは
どうやっても舵角が定まらず、ふらついたように曲がっていましたが、
ほとんどのインターチェンジは上手に曲がれるようになりました。 

 【インターチェンジをスムーズに走るために・・・】

ほとんどのインターチェンジのカーブはクロソイド曲線で作られているようで、
下手な小細工するよりも、下りは慣性に任せ、登りは車速一定で、
ひたすら「切り足して」いく方法で弱アンダーを出しながら、
クロソイド曲線を描くとスムーズに曲がれるようです。

実際に航空写真なんかでインターを確認すると、丸くにしか見ていなかったカーブが
出口側にカーブのピークをずらしたクロソイド曲線を描いているようです。

実際に走ってみても車線中央で少しずつ切り足して行くように曲がり、
出口が見える頃からハンドルを戻しつつ加速してくとスムーズに曲がれました。

走りを覚えた方は、立ち上がり優先で早めにピークを作ってＣＰを先にしようとしがちですが、
一般の人は突っ込みが早く、曲がりながらブレーキの人が大半ですから、
一般の人が「安全に曲がれる」という設計は、「早く曲がれる」とは異なる設計であると
気づかされたのでした。

 

石碑を見たら思い出したのでネタにしてみました。