《道路平面交叉口竖向设计软件开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路平面交叉口竖向设计软件开发（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、道 路 平 面 交 叉 口 竖 向 设 计 软 件 开 发徐 敏 1 程 建 川 2 李 宁 3 董 苏 波 4(东 南 大 学 1 3 南 京 210096) (苏 州 科 技 学 院 4 苏 州 215011)摘 要 分 析 了 目 前 平 面 交 叉 口 竖 向 设 计 软 件 中 存 在 的 问 题 ,阐 述 了 基 于 Coons 曲 面 模 型的 道 路 平 面 交 叉 口 竖 向 设 计 软 件 的 开 发 过 程 。 本 软 件 能 够 实 现 平 交 口 的 竖 向 设 计 和 绘 制 等 高 线和 三 维 曲 面 模 型 。关 键 词 平 面 交 叉 口 ;计 算 模 型
2、;竖 向 设 计 ;Coons 曲 面Abstract :This paper analyzes the problems existing in vertical design software of intersection , andillustrates the development process of the vertical design software of intersection based on the coons mod2el. The software can be applied to completing the vertical design of inte
3、rsection , plotting contour linesand making the 3D design surface model of intersection.Key words :intersection ; computing model ; vertical design ; coons surface0 引 言公 路 和 城 市 道 路 的 平 面 交 叉 口 竖 向 设 计 软 件品 种 虽 多 ,却 难 有 完 美 之 作 。 首 先 ,平 面 交 叉 口 类型 繁 多 ,有 加 铺 转 角 式 、 分 道 转 弯 式 、 扩 宽 路 口 式 、环 形 交 叉 等
4、,不 同 类 型 的 交 叉 口 各 具 特 点 ,较 难 统一 到 一 个 软 件 中 ;其 次 ,作 为 交 叉 口 竖 向 设 计 关 键的 标 高 ,计 算 线 网 的 方 法 较 多 ,却 没 有 哪 一 种 适 用于 所 有 的 交 叉 口 。 水 泥 路 面 一 般 采 用 方 格 网 法 ,以 便 于 放 样 、 施 工 ;而 沥 青 路 面 一 般 采 用 圆 心 法 和等 分 法 ,因 为 标 准 的 路 拱 横 断 面 是 与 车 辆 行 驶 方向 垂 直 的 ,这 样 按 路 拱 方 程 计 算 出 的 标 高 能 准 确地 反 映 路 拱 形 状 ;另 外 ,平 面
5、交 叉 的 竖 向 设 计 还 要考 虑 排 水 的 通 畅 和 行 车 的 舒 适 及 安 全 。 据 此 ,笔者 开 发 出 适 用 性 广 、 实 用 性 强 的 道 路 平 面 交 叉 口CAD 软 件 。1 平 面 交 叉 口 数 学 模 型1. 1 平 面 交 叉 口 数 学 模 型 的 选 定道 路 平 面 交 叉 口 立 面 设 计 CAD 软 件 开 发 的关 键 技 术 是 建 立 适 合 计 算 机 表 达 的 设 计 对 象 模型 。 国 内 不 少 学 者 对 于 平 面 交 叉 口 设 计 模 型 进 行了 深 入 研 究 ,归 纳 起 来 有 : 传 统 立 面
6、设 计 方 法(方 格 网 设 计 方 法 、 设 计 等 高 线 法 等 ) 的 程 序 化 ;SDL Pmx ( DQRecAry , CjfA , CjfW , tBP , tStart ,t End ,LmT ,side) ; / / 绘 制 立 面 图tBP. y = tRect. ButtomRight. y + 20 ;SDL Pmx ( DQRecAry , CjfA , CjfW , tBP , tStart ,t End ,PmT ,side) ; / / 绘 制 平 面 图Len - = L ; tStart + = L ;SDHdmT(DQRecAry , yellow
7、 ,side) ; / / 输 出 横 断 面图 及 工 程 数 量 表return true ;3 结 束 语本 程 序 利 用 AutoCAD 所 提 供 的 ObjectARX收 稿 日 期 :2003211220接 口 ,实 现 了 挡 墙 的 交 互 式 设 计 ;采 用 了 自 动 作图 、 分 图 技 术 ,直 接 生 成 可 供 打 印 的 设 计 图 纸 ,具有 较 高 的 自 动 化 程 度 。 软 件 界 面 直 观 ,使 用 方 便 ,在 实 践 中 ,运 用 此 软 件 可 以 显 著 提 高 设 计 效 率 ,降低 设 计 人 员 劳 动 强 度 ,基 本 满 足
8、了 挡 墙 设 计 需 要 。参 考 文 献1 David J . Kruglinski ,Scot Wingo , George Shepherd ,etal.Visual C + + 6. 0 技 术 内 幕 . 北 京 :北 京 希 望 电 子 出 版社 ,1999. 147 1552 交 通 部 第 二 勘 察 设 计 院 . 公 路 设 计 手 册 路 基 . 北京 :人 民 交 通 出 版 社 ,1996. 637 7313 老 大 中 ,赵 占 强 1AutoCAD 2000 ARX二 次 开 发 实 例 精粹 1 北 京 :国 防 工 业 出 版 社 ,2001. 41 452
9、8 交 通 与 计 算 机 2004 年 第 3 期 第 22 卷 (总 第 118 期 ) 三 角 网 模 型 ; 双 线 性 Coons 曲 面 模 型 ; 双 三次 Coons 曲 面 模 型 等 。传 统 立 面 设 计 方 法 采 取 手 工 计 算 方 式 ,其 开发 的 程 序 无 论 是 适 用 性 ,还 是 自 动 化 程 度 都 不 高 ,传 统 立 面 设 计 对 象 模 型 还 没 有 上 升 到 数 字 地 面 模型 的 高 度 ,采 用 数 字 地 面 模 型 可 以 计 算 任 意 平 面点 的 设 计 高 程 ,可 以 方 便 地 绘 出 平 面 交 叉 口 的
10、 设计 面 等 高 线 图 和 三 维 表 面 模 型 图 ;三 角 网 模 型 多采 用 数 字 地 面 模 型 ,但 不 适 用 于 平 面 交 叉 口 ,因 为平 面 交 叉 口 的 设 计 面 要 求 精 度 高 ,且 已 知 的 控 制点 较 少 ;双 线 性 Coons 曲 面 模 型 和 双 三 次 Coons曲 面 模 型 都 属 于 自 由 曲 面 类 型 ,后 者 虽 然 在 曲 面的 光 滑 性 上 比 前 者 要 好 ,然 而 它 与 现 行 的 设 计 方法 并 不 相 同 ,从 平 面 交 叉 口 立 面 设 计 的 目 标 来 看 ,主 要 满 足 行 车 和 排
11、 水 的 要 求 ,交 叉 口 设 计 表 面 光滑 性 的 要 求 并 不 高 。 双 线 性 Coons 曲 面 模 型 所 需的 已 知 控 制 点 仅 为 边 界 顶 点 ,边 界 线 可 采 取 道 路的 路 脊 线 和 路 边 线 。 因 此 ,选 定 以 双 线 性 Coons曲 面 模 型 为 本 程 序 开 发 的 设 计 对 象 模 型 。1. 2 双 线 性 Coons 曲 面 模 型 在 平 交 口 中 的 应 用Coons 曲 面 通 过 曲 线 网 格 把 曲 面 分 成 拓 扑 矩形 曲 面 片 集 合 ,每 一 片 以 两 条 u 线 和 两 条 w 线 为边
12、界 。 双 线 性 Coons 曲 面 , u 和 w 沿 有 关 边 界 从0 线 性 变 到 1 ,如 图 1 所 示 。其 中 : P(0 , 0) , P(0 , 1) , P(1 , 0) , P(1 , 1)为 Coons 曲 面 片 的 已 知 4 个 角 点 ; P( u , 0) ,P( u , 1) , P(0 , w ) 和 P(1 , w ) 为 Coons 曲 面 片的 已 知 4 条 边 界 曲 线 ,而 P( u , w ) 表 示 为 曲 面片 的 内 部 1 。 双 线 性 Coons 曲 面 (以 下 简 称Coons 曲 面 )可 由 矩 阵 式 (1)表
13、 示 :P ( u , w ) = - ( - 1 ,1 , - u , u)0 P( u ,0) P( u ,1)P(0 , w ) P(0 ,0) P(0 ,1)P(1 , w ) P(1 ,0) P(1 ,1)- 11 - ww(1)图 1 Coons 曲 面 示 意 图根 据 式 (1)给 定 ( u , w ) (0 u , w 1) ,即可 计 算 出 相 对 应 的 ( x , y , z) 的 值 。 因 此 ,只 要 建立 了 平 面 交 叉 口 的 Coons 曲 面 模 型 ,就 可 以 计 算交 叉 口 内 任 何 一 点 处 的 坐 标 值 。 可 以 按 以 下 的
14、 规则 建 立 平 面 交 叉 口 的 Coons 曲 面 片 :以 路 脊 线 为P( u , 0) , 起 始 桩 号 处 角 点 为 P(0 ,0) , 终 止 桩 号处 角 点 为 P(1 ,0) ,同 理 P( u ,1) 是 与 P( u ,0) 相对 应 的 路 边 线 , P(0 ,1) 和 P(1 ,1) 是 与 P(0 ,0) 和P(1 ,0) 相 对 应 的 路 边 线 上 的 点 ; P(0 , w ) 与P(1 , w ) 是 曲 面 片 起 止 桩 号 处 的 横 断 面 线 。 平 面交 叉 口 处 的 道 路 中 线 与 边 线 的 平 面 线 形 组 合 尽
15、管种 类 较 多 ,但 始 终 是 直 线 、 圆 曲 线 、 缓 和 曲 线 3 种组 合 ,而 竖 向 线 形 为 直 线 和 抛 物 线 ;横 断 面 的 平 面线 形 一 般 为 直 线 ,而 竖 向 线 形 种 类 繁 多 ,常 用 的 横坡 路 拱 形 式 有 直 线 式 、 二 次 抛 物 线 、 三 次 抛 物 线 。因 此 可 将 任 一 平 面 交 叉 口 看 作 是 多 个 Coons 曲 面片 的 拼 接 ,在 同 一 曲 面 片 内 每 条 边 界 曲 线 具 有 特定 的 一 种 三 维 线 型 。 在 软 件 实 现 时 采 用 了 面 向 对象 的 程 序 设
16、计 方 法 ,建 立 了 适 合 计 算 的 Coons 类 。Coons 类 的 属 性 主 要 包 括 4 个 角 点 信 息 和 4 条 边界 信 息 及 起 止 桩 号 等 ,其 方 法 有 Point ( u , w ) 、Stake ( u) 。 Point 方 法 是 在 给 定 ( u , w ) 后 计 算该 点 处 的 ( x , y , z) 值 ,而 Stake 方 法 是 计 算 给 定u 所 对 应 的 桩 号 ,这 样 在 一 个 曲 面 片 中 通 过 以 上两 种 方 法 可 以 计 算 任 何 给 定 点 的 竖 向 设 计 高 程 、路 脊 线 和 路 边 线 上 点 的 桩 号 、 同 一 桩 号 处 的 路 拱横 坡 ,及 两 点 间 距 离 。2 程 序 的 总 体 流 程本 软 件 的 总 体 流 程 如 图 2 所 示 。 在 湖 州 市 三环 北 路 东 延 工 程 平 面
