5800曲线任意里程中边桩坐标正反算(线元法).doc

曲线任意里程中边桩坐标正反算(CASIO fx-5800P计算器)程序一、 程序功能及原理1.功能说明：本程序由一个主程序(TYQXJS)和五个子程正算子程序(SUB-ZS)、反算子程序(SUB-FS)等构成，可以根据曲线段直线、圆曲线、缓和曲线（完整或非完整型）的线元要素（起点坐标、起点里程、起点切线方位角、线元长度、起点曲率半径、止点曲率半径）及里程边距或坐标，对该曲线段范围内任意里程中边桩坐标进行正反算。本修改版程序既可实现正算全线贯通，亦可实现反算全线贯通。本程序在CASIO fx-5800P计算器运行。2计算原理：利用Gauss-Legendre 5点通用公式正算线路中边桩坐标、线外测点至曲线元起点和终点的垂距的符号是否相异（即DcaDcb该测点在其线元内）进行判断并利用该线元要素反算中桩里程、支距，最后计算出放样数据。二、源程序1.主程序(TYQXJS)Deg:fix 3119DimZ“INPUT(0) Or DATA(Else)”?ILbl 0:“1.SZ=XY,2.XY=SZ，3.TF=CK,4.SD=FY，5.TW=FY”?NIf N=1 Or N=5:Then Goto 1Else If N=2 Or N=3 Or N=4:Then Goto 2Else Goto 3IfEnd:IfEndLbl 1:“K(m)=”?SIf S0:Then Goto 0:IfEnd“JL(m)=”?ZIf Z0:Then “ANGLER(Deg)=”?M:IfEnd If I=0:Then Prog “DAT1”:Else Prog “DAT2”:IfEndS-OW:If WH:Then Goto 0:IfEnd:IfEndProg “SUB-ZS”:Prog “SUB-GC”If Z0:Then “XR(m)=”:X“YR(m)=”:YIf N=5:Then Prog “SUB-TW”:IfEndElse “X(m)=”:X“Y(m)=”:Y“Hs(m)=”:L“FWJ=”: FDMSIfEnd:IfEndGoto 1Lbl 2:“X(m)=”?X:If X0:Then Goto 0:IfEnd“Y(m)=”?YIf N=3 Or N=4:Then “H(m)=”?Z2:IfEnd XZ4:YZ5:90MIf I=0:Then Prog “DAT1”G+QEH(C+HD)F:1J:UZ8J:VZ8J+1G-MA:F-MB:Prog “SUB-ZX1”:Goto BG+MA:F+MB:Prog “SUB-ZX1”:Goto B:IfEnd0J:Lbl A: Isz JZ8J+3-MA:Z8(J+1)+3-MB:Prog “SUB-ZX1” If Z6Z70:Then JJ:Prog“DAT1” :Goto B:IfEndZ8J+3+MA:Z8(J+1)+3+MB:Prog “SUB-ZX1” If Z6Z70:Then JJ:Prog “DAT1” :Goto B:Else Goto A:IfEndLbl B:Prog“SUB-FS”O+WS:Prog “SUB-GC”“K(m)=”:S“Hs(m)=”:L“JL(m)=”:ZIf N=3:Then Prog “WIDE”:IfEndIf N=4:Then Prog “SDFY”:IfEndGoto 2Lbl 3:“TYQXJSEND”2. 正算子程序(SUB-ZS)0.1184634425A: 0.2393143352B:0.2844444444Z1:0.0469100770K:0.2307653449L:0.5Z3U+W(Acos(G+QEKW(C+KWD)+Bcos(G+QELW(C+LWD)+Z1cos(G+QEZ3W(C+Z3WD)+Bcos(G+QE(1-L)W(C+(1-L)WD)+Acos(G+QE(1-K)W(C+(1-K)WD)X V+W(Asin(G+QEKW(C+KWD)+Bsin(G+QELW(C+LWD)+Z1sin(G+QEZ3W(C+Z3WD)+Bsin (G+QE(1-L)W(C+(1-L)WD)+Asin(G+QE(1-K)W(C+(1-K)WD)YG+QEW(C+WD)+MFX+Zcos(F)X:Y+Zsin(F)YF-MF:If F0:Then F+360F:IfEndReturn3. 反算子程序(SUB-FS)G-MT:Abs(Y-V)cos(T)-(X-U)sin(T)W:0ZLbl C:Prog “SUB-ZS”T+QEW(C+WD)L:(Z5-Y)cos(L)-(Z4-X)sin(L)ZIf Abs（Z）D:Then 1C:Else -1C:IfEndIf ST:Then B+WLL:Else B+WL+C(T-L)22RL:IfEndReturn5. 垂距计算子程序(SUB-ZX1) (Z5-Z8J+1)cos(A)-(Z4-Z8J)sin(A)Z6 (Z5-Z8(J+1)+1)cos(B)-(Z4-Z8(J+1)sin(B)Z7Return6.曲线元要素数据库：DAT1(两条线路，可扩充为多条线路)If I=0:Then Goto E: Else If I=2:Then Goto F:IfEnd:IfEndJ=1=*Z8:*Z9:*Z10:*Z11:*Z12:*Z13:*Z14:* Z15：IfEndJ=2=*Z16:*Z17:*Z18:*Z19:*Z20:*Z21:*Z22:*Z23:IfEndJ=3=*Z24*Z25:*Z26:*Z27:*Z28:*Z29:*Z30:*31:IfEnd.Goto HLbl F: J=1=*Z8:*Z9:*Z10:*Z11:*Z12:*Z13:*Z14:* Z15：IfEndJ=2=*Z16:*Z17:*Z18:*Z19:*Z20:*Z21:*Z22:*Z23:IfEndJ=3=*Z24*Z25:*Z26:*Z27:*Z28:*Z29:*Z30:*31:IfEnd(注：如有多个曲线元要素继续添加入数据库DAT1中)Goto GLbl E:“X0=”?U:“Y0=”?V:“S0=”?O:“F0=”?G:“LS=”?H:“R0=”?P:“RN=”?R:“Q=”?QLbl G:1PC:(P-R)(2HPR)D:180E:Return7隧道放样子程序：SDFY5.5A:8.5B:L+1.5CIf I=1:Then -1K:Else 1K:IfEnd 给左右隧道符号赋值1.25KF:4.25KL:7.25KK 给各圆心距路线的偏距赋值Z2-CD 计算测点至圆心的高差D，If DA:Then Goto 1:Else If DK:Then Z-FE:Else Z+KE:IfEnd(D2+E2)W:W-BT “R(m)=”:W“Rc(m)=”:TIf EB:Then D-(B2-E2)C:E-(B2-D2)L 计算测点水平偏移量L、垂直偏移量C“Dh(m)=”:C 显示测点垂直偏移量C“DL(m)=”:L 显示测点水平偏移量LElse E-(B2-D2)L“DL(m)=”:L 显示测点水平偏移量LIfEnd:Return8曲线元要素判断数据库：DAT2(两条线路，可扩充为多条线路)If I=2:Then Goto A:IfEndIf S第一线元终点里程:Then 1J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第二线元终点里程:Then 2J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第三线元终点里程:Then 3J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第四线元终点里程:Then 4J:Prog “DAT1”:ReturnIfEnd:IfEnd:IfEnd:IfEndIf S第四线元起点里程And S第五线元终点里程：Then 5J：Prog “DAT1”：Return.Else If S第n线元里程：Then nJ：Prog “DAT1”：ReturnIfEnd:IfEnd:IfEnd:IfEndLbl AIf S第一线元终点里程:Then 1J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第二线元终点里程:Then 2J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第三线元终点里程:Then 3J:Prog “DAT1”:ReturnElse If S第四线元终点里程:Then 4J:Prog “DAT1”:ReturnIfEnd:IfEnd:IfEnd:IfEndIf S第四线元起点里程And S第五线元终点里程：Then 5J：Prog “DAT1”：ReturnElse If S49600 And S50300:Then 49840A:369.19B:100000R:2.45D:2.8E:ReturnElse If I=2:Then 49800A:368.21B:150000R:2.45D:2.7E:ReturnIfEnd:IfEndLbl A:“C PEG(m)=”?A“C H(m)=”?B“R(m)=”?R“I1=”?D“I2=”?EReturnLbl B49800A:368.21B:150000K:2.45D:2.7E:Return10.填方路基宽度检查子程序（WIDE）“WIDTH CHECK” “HMID(m)=”?A 起坡点与中桩高差常数“DISTMID(m)=”?B 起坡点与中桩距离常数“i=”?C 路基填筑坡度CAbs(Z2-L+A)DAbs(Z)-B-DE“DL(m)=”:E 显示实有宽度与应有宽度之差值Return11.坡口坡脚线坐标计算子程序:SUB-TW“TIANWA LINE”“DISTMID(m)=”?A 起坡点与中桩距离常数“HMID(m)=”?B 起坡点与中桩高差常数“T(1) Or W(Else)=”?C 填方边坡为1，其它为挖方边坡“i=”?E填方或挖方边坡坡度Abs(Z)-AD: DEKIf C=1:Then L-B-KW:Else L+B+KW:IfEnd“JS H(m)=”:W 计算出应有高程“SC H(m)=”？D 输入实测高程D-WT“GC(m)=”:T 显示实测高程与计算高程的差异Return三、使用说明1、规定 (1) 以道路中线的前进方向（即里程增大的方向）区分左右；当线元往左偏时，Q=-1；当线元往右偏时，Q=1；当线元为直线时，Q=0。 (2) 当所求点位于中线时，Z=0；当位于中线左侧时，Z取负值；当位于中线中线右侧时，Z取正值。 (3) 当线元为直线时，其起点、止点的曲率半径为无穷大，以10的45次代替。 (4) 当线元为圆曲线时，无论其起点、止点与什么线元相接，其曲率半径均等于圆弧的半径。 (5) 当线元为完整缓和曲线时，起点与直线相接时，曲率半径为无穷大，以10的45次代替；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。止点与直线相接时，曲率半径为无穷大，以10的45次代替；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。 (6) 当线元为非完整缓和曲线时，起点与直线相接时，曲率半径等于设计规定的值；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。止点与直线相接时，曲率半径等于设计规定的值；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。(7)曲线元要素数据库（DAT1）可根据线型不同分为各个线元段输入到DAT1中，即分为直线段、缓和曲线、圆曲线等。(8)正算时可仅输入里程Lp和边距Dp及右交角ANG全线计算，反算时通过输入测点的X、Y坐标和右交角ANG后计算器自动判断该点所属曲线元并利用该线元的曲线要素执行反算中桩里程Lp及支距Dp。2、输入与显示说明（一）、 输入部分： 1. SZ = XY 2. XY = SZ 1、 N ? 选择计算方式，输入1表示进行由里程、边距计算坐标 ；输入2表示由坐标反算 里程和边距。 2、X0 ？线元起点的X坐标(U) 3、Y0 ？线元起点的Y坐标(V) 4、S0 ？线元起点里程(O) 5、F0 ？线元起点切线方位角(G) 6、LS ？线元长度(H) 7、R0 ？线元起点曲率半径(P) 8、RN ？线元止点曲率半径(R) 9、Q ？ 线 元左右偏标志(左偏Q=-1，右偏Q=1，直线段Q=0) 10、S ？ 正算时所求点的里程 11、Z ？正算时所求点距中线的边距(左侧取负，值右侧取正值，在中线上取零) 12、ANG？正算边桩时左右边桩连线与线路中线的右交角 13、J？曲线元数据库曲线段判断系数（J=1、2.n） 14、X ？反算时所求点的X坐标 15、Y ？反算时所求点的Y坐标16、M?斜交右角17、Z1-测站点X坐标18、Z2- 测站点Y坐标19、A、B、N是Gauss-Legendre求积公式中的插值系数20、K 、L、Z3 是Gauss-Legendre求积公式中的求积节点21、J=1时：Z8、Z9、Z10、Z11、Z12、Z13、Z14、Z15分别是各曲线元的X、Y坐标、起始里程S0、初始方位角F0、线元长度Ls、起点半径R0、终点半径Rn、曲线偏向系数Q J=n时：Z8J、Z8J+1、Z8J+2、Z8J+3、Z8J+4、Z8J+5、Z8J+6、Z8J+7分别是各曲线元的X、Y坐标、起始里程S0、初始方位角F0、线元长度Ls、起点半径R0、终点半径Rn、曲线偏向系数Q23、正算中的Z18、Z26、Z34、Z42Z8（J+1）+2分别为各线元中的终点里程24、主程序中的“Defm 50”应视具体线元的数量，适当增加扩展变量。25、本次修改版不考虑CASIO fx-4500PA，因其容量太小，扩展变量实在太少而不能胜任。（二）、显示部分： XS= 正算时，计算得出的所求点的X坐标 YS= 正算时，计算得出的所求点的Y坐标 S= 反算时，计算得出的所求点的里程 Z= 反算时，计算得出的所求点的边距四、算例 某匝道的由五段线元（直线+完整缓和曲线+圆曲线+非完整缓和曲线+直线）组成，各段线元的要素（起点里程S0、起点坐标X0 Y0、起点切线方位角F0、线元长度LS、起点曲率半径R0、止点曲率半径RN、线 元左右偏标志Q）如下：S0 X0 Y0 F0 LS R0 RN Q500.000 19942.837 28343.561 125 16 31.00 269.256 1E45 1E45 0 769.256 19787.340 28563.378 125 16 31.00 37.492 1E45 221.75 -1806.748 19766.566 28594.574 120 25 54.07 112.779 221.75 221.75 -1919.527 19736.072 28701.893 91 17 30.63 80.285 221.75 9579.228 -1999.812 19744.038 28781.659 80 40 50.00 100.000 1E45 1E45 0 1、正算 （注意：略去计算方式及线元要素输入，请自行根据所求点所在的线元输入线元要素） S=700 Z=-5 计算得 XS=19831.41785 YS=28509.72590 S=700 Z=0 计算得 XS=19827.33592 YS=28506.83837 S=700 Z= 5 计算得 XS=19823.25398 YS=28503.95084 S=780 Z=-5 计算得 XS=19785.25749 YS=28575.02270 S=780 Z=0 计算得 XS=19781.15561 YS=28572.16358 S=780 Z= 5 计算得 XS=19777.05373 YS=28569.30446 S=870 Z=-5 计算得 XS=19747.53609 YS=28654.13091 S=870 Z=0 计算得 XS=19742.68648 YS=28652.91379 S=870 Z= 5 计算得 XS=19737.83688 YS=28651.69668 S=940 Z=-5.123 计算得 XS=19741. 59118 YS=28722.05802 S=940 Z=0 计算得 XS=19736.47687 YS=28722.35642 S=9