第九章道路平面设计.doc

第九章 道路平面设计
简述：道路线形设计的两种方法:
² 传统平纵横设计方法——把一个空间三维设计问题转化为三个两维问题。但是三者会相互影响，彼此牵制。因此，设计返工率较高。
² 三维空间线形设计方法——它可以借助软件一次性完成三维线形的设计。目前，此方法正在探索之中。
计算机处理公路线形设计遵循传统的平纵横设计方法！适合我们的设计习惯！

9-1 平面线形设计系统的总体设计
平面线形设计中定线是最关键、最复杂的工作，它可分为实地定线和纸上定线：
实地定线：路线平面设计系统的任务是验算曲线要素和主点桩号、进行超高和加宽计算、绘出平面设计图。
定线工作由选线师根据经验在现场完成！计算机只是作后期计算和出图工作。
纸上定线：路线平面设计系统的任务是计算导线偏角、人机交互中线设计、曲线要素和主点桩号、进行超高和加宽计算、绘出平面设计图。
定线工作由选线师在图纸或计算机中通过与计算机交互操作，共同完成。

平面线形设计系统流程图：

平面线形设计系统的结构组成：
★　数据输入与维护：导线、交点、曲线数据
★　数模技术：各种平曲线
★　中线设计：主要部分
★　进出口和雨水口设计（限城市道路）
★　超高、加宽设计：计算、分析
★　成果输出：表格、图纸

9-2 道路中线的布设
中线设计是平面设计中的核心问题！
中线设计方法：
★　导线法
★　曲线法
★　线元法

基于导线的平面设计模型——导线法
一、方法概述：
首先确定一系列由直线组成的折线作为道路中线的导线（通过“以点定线，以线交点”的原则确定），然后对每个转折点（交点）敷设合适的平曲线，构成完整的道路中心线

这是传统的方法，目前在公路线形设计中仍然广泛被使用！

二、平曲线模型：详见路勘教材
★　单交点对称型，即基本型（Ls+Ly+Ls）
★　单交点不对称型（Ls1+Ly+Ls2）
★　双交点（两点虚交）：在实地定线中经常遇到
★　复曲线（Ls1+R1+Lf+R2+Ls2）
★　S型曲线
★　C型曲线
以上曲线设计模块请参考我院廖正环主编的《公路使用电算》教材

基于曲线的平面设计模型——曲线法
一、方法概述：
首先在需要设置弯道的地方根据地形的要求（约束条件）布设一系列圆曲线（直线被看作半径等于无穷大的曲线），然后在这些圆曲线之间用回旋曲线或直线连接，构成完整的道路中心线。

导线法简单、直观、计算方便、模型简单，为人们广泛接受。但是，它存在不够灵活的缺点！当约束条件较多时，线形不好控制（两点决定一条导线）。

二、平曲线模型：
　直线与圆弧连接P100

★　两同向圆弧间的连接

一圆内包含另一圆 两同向圆互不包含

★　两反向圆弧间的连接

基于基本元素的平面设计方法——线元法
一、方法概述：
首先确定一系列基本元素段,设计路中线的最后位置和形式根据这些基本元素来确定,这里的基本元素指的是直线和圆曲线.缓和曲线不作为独立的基本元素,而只是圆曲线的附属部分。

线元法其实是前面两种方法的综合（导线法+曲线法）

二、工作步骤：
分三步走：确定基本元素段→→基本元素的连接（通过旋转、移动等操作）→→设计路中线的计算
确定基本元素段通常有四种方法；基本元素的连接又有四种模式。详见P103。

平面曲线的内部模型——样条曲线
导线法、曲线法、线元法都是面向用户CAD系统的外部表现，称为外部模型。
内部模型是计算机内部对某一对象的描述，它注重数学描述，记录储存和运算，尽可能是统一的模型。

公路中心线在计算机内部的模型可以用样条曲线来表示（即ACAD中的Spline）。在此从简。

9-3 平面法线方向的图形展开
¡ 等距曲线
与某条曲线（道路中心线）保持等距离的曲线，称为等距曲线，如直线路段或全加宽路段的道路边线。

等距曲线>>
在ACAD中用OFFSET命令创建的曲线就是等距曲线！

等距曲线方程
Xt=X-[B+E(l)]*sin(β)
Yt=Y+[B+E(l)]*cos(β)
X Y 是道路中线坐标；B—路面宽度；
E(l)—加宽值；β—为切线方位角。

规律:直线的等距线仍然是直线,圆弧的等距曲线仍然是圆弧,回旋曲线的等距曲线不再是回旋曲线!

¡ 变距曲线
与某条曲线（道路中心线）的距离按一定规律变化的曲线，称为变距曲线。如加宽过渡路段。