用于公路或铁路三维选线的交点位置模型构建方法

摘要

本发明公开了一种用于公路或铁路三维选线的交点位置模型构建方法，以平面里程为纽带将平曲线交点和纵断面变坡点的模型相结合，实现了平纵面的同时优化；将该方法应用于走向线和三维线形的自动设计中，该方法自动确定了平纵交点个数而非人为指定交点个数，以及平面交点及纵断面变坡点的位置，对初始参数无需特殊要求；能够自动计算平面曲线和纵面曲线的曲线半径及缓和曲线长的整数值；完成公路或铁路走向线或三维线形的空间位置的确定。该方法简单、方便，实用性强，具有较大的推广价值。

主权项

一种用于公路或铁路三维选线的交点位置模型构建方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：构建平面切割线模型；1.1)设定平面切割线的起点S(x_S,y_S)和终点E(x_E,y_E)，得到连接S(x_S,y_S)与E(x_E,y_E)线段1.2)设定平面的初始交点个数为n_P，n_P根垂直于的平面切割线将等分为n_P+1段，O₁,O₂,...,O_np分别为平面切割线与线段的相交点，平曲线交点分别位于平面切割线Q₁,Q₂,...,Q_np上，平面切割线与线段SE的相交点O_i的全局坐标(x_Oi,y_Oi)按照以下公式获得：$\left[\begin{array}{c}{x}_{Oi}\\ y_{Oi}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\end{array}\right]+(i\times \frac{l_{\overline{SE}}}{n_p+1}+{{\mathrm{\Delta x}}^{\prime }}_{JDi})\times \left[\begin{array}{c}cos\theta \\ sin\theta \end{array}\right],(i=1,2,...,n_{p-1},n_p)$其中，θ为线段与x轴正方向的偏角，为线段的长度，Δx'_JDi为平面切割线间距调整变量，取值范围为$(-\frac{d_x}{2},\frac{d_x}{2}),d_x=\frac{l_{\overline{SE}}}{n_P+1};$1.3)按以下公式获得各平曲线交点JD_i的全局坐标(x_JDi,y_JDi)：$\left[\begin{array}{c}{x}_{JDi}\\ y_{JDi}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_{Oi}\\ y_{Oi}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-\Delta {y^{\prime }}_{JDi}\times sin\theta \\ \Delta {y^{\prime }}_{JDi}\times \cos \theta \end{array}\right],(i=1,2,...,n_{p-1},n_p)$其中，Δy'_JDi为平曲线交点JD_i在平面切割线Q_i上调整的量，取值范围为依据选线区域范围设定；步骤2：构建纵断面切割线模型；2.1)以平面折线的里程为x'轴，高程方向为z轴建立直角坐标系，设定纵断面切割线的起点S(x'_S,z_S)，终点是E(x'_E,z_E)；2.2)设定纵断面的初始变坡点数为n_Z，n_Z根垂直于x'轴的纵断面切割线将平面里程等分为n_Z+1段，是各纵断面切割线与线段的相交点，变坡点分别位于上，纵断面切割线与线段的相交点的全局坐标(x'_Zj,z_Zj)按以下公式获得：$\left[\begin{array}{c}{x^{\prime }}_{Zj}\\ z_{Zj}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x^{\prime }}_S\\ z_S\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}i\times \frac{{\mathrm{LC}}_P}{n_z+1}+{{\mathrm{\Delta x}}^{\prime }}_{BPDi}\\ {x^{\prime }}_{Zj}\times \frac{z_E-z_S}{{\mathrm{LC}}_P}\end{array}\right],(j=1,2,...,n_{z-1},n_z)$其中，LC_P为平面里程长度，Δx'_BPDj为纵断面切割线间距调整变量，取值范围为$d_{x^{\prime }}=\frac{{\mathrm{LC}}_P}{n_Z+1};$2.3)按以下公式获得变坡点的全局坐标(x'_BPDj,z_BPDj)：$\left[\begin{array}{c}{x^{\prime }}_{BPDj}\\ z_{BPDj}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x^{\prime }}_{Zj}\\ z_{Zj}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\Delta z}}_{BPDj}\end{array}\right],(j=1,2,...,n_{z-1},n_z)$其中，Δz_BPDj为变坡点BPD_j在纵断面切割线G_j上的调整量，依据选线区域范围设定。