第十六章 平 交 口 设 计.doc

第一部分 纬地道路辅助设计系统教程第十六章 平 交 口 设 计16.1 平交口设计命令详细说明主对话框见图16-1。图16-116.1.1 路拱设置菜单：平交路拱设置命令：LG_SET主对话框见图16-2。路拱设置中路拱形式的选择，主要是为了确定标高计算线上标高点的计算方程。路拱形式可根据路面类型来选用，一般宽14m以下的次高级路面和中级路面可用二次抛物线；宽14m以上的高级路面采用三次抛物线。一次式为简化了的直坡路拱。路拱横坡坡度的输入，主要是为了系统在用户输入路脊线端点高程后，根据输入的路拱横坡坡度值，和系统搜索到的模型板块中相对应路边线端点与路脊线端点的距离，自动为相对应的路边线端点赋默认高程值。当然用户也可重新对路边线端点高程赋值。图16-216.1.2 创建平交口模型菜单：平交创建平交口模型命令：CREATE_PJK创建平交口模型命令主要是利用系统自动批量建立Face模型板块组，适用于常用的加铺转角式各类平交口。系统会提示用户依次选取路脊线，转角圆曲线和平交口设计范围线。其中路脊线支持直线和圆曲线，转角圆曲线也支持直线（如T形交叉时用最外边的长路边直线代替），平交口设计范围线须与所在位置路脊线垂直。16.1.3 添加模型单元菜单：平交添加模型单元命令：ADDF添加模型单元命令用于用户向Face模型板块组中新建立单个Face模型板块单元。提示用户依次选取路脊线、路边线和路边线上两点。系统会由路边线上的两点分别向路脊线作垂线，和路脊线、路边线共同建立一新的Face模型板块单元。16.1.4 删除模型单元菜单：平交删除模型单元命令：DELF删除模型单元命令用于用户在Face模型板块组中删除单个Face模型板块单元。用户仅需单击要删除模型单元范围内任一点即可。选择All，删除所有模型单元。16.1.5 编辑模型单元菜单：平交编辑模型单元命令：EDITF编辑模型单元命令用于改变任一Face模型板块单元的划分。用户在激活命令后，点选要编辑的模型单元，模型单元四个角点即高亮显示。用户既可点取任一角点沿原实体拖动，也可脱离原实体自由点选新位置。用户用Regen等图形显示命令可取消编辑状态的高亮显示。16.1.6 路脊线高程赋值菜单：平交路脊线高程赋值（批量、单点）命令：SETLJS/SETLJ路脊线高程赋值命令有两种类型：批量、单点。批量路脊线高程赋值时，系统依次高亮显示路脊线端点，并提示用户在命令栏输入高程值。此类型主要适用于创建平交口模型时，利用系统自动批量建立的Face模型板块组。单点路脊线高程赋值时，用户需点选要赋值的路脊线端点并在命令栏输入高程值。16.1.7 路边线高程赋值菜单：平交路边线高程赋值（批量、单点）命令：SETLBS/SETLB路边线高程赋值的使用类似于路脊线高程赋值，并且在完成路脊线高程赋值后，路边线高程已由系统计算出默认值，用户仅需对不合适的高程值进行修改。16.1.8 等高线设置菜单：平交等高线设置命令：PJK_SET_CONTOUR主对话框见图16-3。等高线设置提示用户输入等高线的等高距，等高距需根据纵坡度的大小和精度要求选定，一般为0.020.10m，习惯上取偶数为宜。输入计算精度是为了控制用Polyline模拟的等高线上基点的疏密，具体上指等高线所表示的高程与模拟等高线上任意相邻两基点连线中点的实际设计高程之差不大于的误差值，目前系统可支持误差值小至0.000000001m。“绘制颜色”让用户自由选择输出的等高线中计曲线、首曲线的颜色。图16-316.1.9 等高线输出菜单：平交等高线输出命令：DRAW_CONTOUR用户在创建平交口模型、路脊（边）线高程赋值及等高线设置完成以后，即可输出等高线。16.1.10 标注设置菜单：平交标注设置命令：BZ_SET对话框见图16-4。图16-4标注设置对话框主要用于标注网格和标注板块宽度时控制输出字符的格式。标注位置在标注网格时X、Y值分别表示标注字符相对于网格交叉线的偏移矢量。标注位置在标注板块宽度时X值不起作用，Y值表示标注字符相对于板块边线的平行偏移量。16.1.11 标注网格菜单：平交标注网格命令：BZ_PJK用户在创建平交口模型、路脊（边）线高程赋值完成以后，即可标注平交口板块网格线交叉点高程，使用时仅需根据提示利用点选或窗选方式选取网格线即可。16.1.12 标注板块宽度菜单：平交标注板块宽度命令：BZ_WGJL标注板块宽度命令使用前需已绘好板块网格线，选取任意两角点后，系统会完成两点连线间所有板块边线的宽度标注。此命令使用时对图形比例有要求，即必须是一个图形单位代表1m。16.1.13 等距批量复制菜单：平交等距批量复制命令：HCOPYS动态等距批量复制工具，虽是专为绘制板块网格线定制，但可与AutoCAD的其他绘图命令一样广泛应用。16.2 常见平交口模型建立过程16.2.1 四路交叉口（如图16-5所示）（1）在CAD下绘制平交口平面图（2）路拱设置（3）创建平交口模型1）根据提示分别选择两条路脊线。2）再提示“请选择第3条路脊线”时按Esc键。3）依次根据提示分别选择四条转角圆曲线。4）依次根据提示分别选择四条范围线（范围线必须与相交路脊线垂直）。（4）路脊高程赋值(批量)（5）路边线高程赋值图16-516.2.2 三路交叉口（如图16-6所示）（1）在CAD下绘制平交口平面图（2）路拱设置（3）创建平交口模型1）根据提示分别选择两条路脊线。2）再提示“请选择第3条路脊线”时按Esc键。3）依次根据提示分别选择三条转角圆曲线。4）依次根据提示分别选择三条范围线（范围线必须与相交路脊线垂直）。（4）路脊高程赋值(批量)（5）路边线高程赋值图16-616.2.3 部分交叉口1（如图16-7所示）（1）在CAD下绘制平交口平面图（2）路拱设置（3）创建平交口模型1）根据提示分别选择两条路脊线。2）再提示“请选择第3条路脊线”时按Esc键。3）依次根据提示分别选择两条转角圆曲线。提示第三条时按Esc键。4）依次根据提示分别选择三条范围线（范围线必须与相交路脊线垂直）。提示第四条时按Esc键。（4）路脊高程赋值(批量)（5）路边线高程赋值图16-716.2.4 部分平交口2（如图16-8所示）图16-8（1）在CAD下绘制平交口平面图（2）路拱设置（3）创建平交口模型1）根据提示分别选择两条路脊线。2）再提示“请选择第3条路脊线”时按Esc键。3）依次根据提示分别选择第一条转角圆曲线。提示第二条时按Esc键。4）依次根据提示分别选择二条范围线（范围线必须与相交路脊线垂直）。提示第三条时按Esc键。（4）路脊高程赋值(批量)（5）路边线高程赋值16.2.5 环型交叉口（参见图16-9和图16-10）1）在CAD下绘制平交口平面图。2）如图所示，将环型交叉分为四部分。3）路拱设置。4）按图中红线范围将环型作为四个三路交叉口处理。具体三路交叉模型建立过程参见16.2.2。5）如果环道为单向坡，按图中红线范围将环型作为四个部分平交口处理。具体部分平交口模型建立过程参见16.2.3。图16-9图16-1016.3 深入了解纬地平交口基本模型单元要使计算机实现辅助设计功能，必须首先建立适合计算机表达的模型，以便于计算机的处理和计算。平面交叉口由于其特殊性，不能用与公路主线类似的纵、横断面相组合的鱼骨式模型来表达。必须建立一个能精确描述交叉口立面设计面的曲面模型，在工程设计领域，常用的有三种数学表示方法：（1）双线性曲面 在单位正方形的参数空间内，以其相反边界进行线性插值而得到的面称为双线性曲面。（2）Coons（孔斯）曲面Coons曲面的主要思想是用多个”曲面片”拼接成一张复杂的曲面，每个曲面片由四条边界曲线和边界连续性条件来定义。（3）B样条曲面B样条曲面是B样条曲线的拓广，其中最常用的是双三次B样条曲面。这三种曲面模型广泛地应用于汽车、飞机及各部件外形等机械行业的计算机辅助设计与制造。但它们具有共同的特点，即模型的建立都是基于计算几何理论，是从纯数学模型角度考虑。数学理论过于复杂，应用者如果不具备较强的数学思维能力，在进行建模设置完成各种数学参数之前，在头脑中对结果就很难产生直观的感性模型。如果将这几种建模方法应用于平面交叉口的模型建立，则完全抛弃了传统的设计方法与思想，与以往的路拱横坡、纵坡等设计概念无丝毫联系，各种设计原则与指标无从应用。基于路脊线和路边线的Face单元为了实现用面向对象的计算机语言来描述平面交叉口的立面设计过程，系统首先构造了一个最底层的CFace类。为了表述的方便，如下为简化了的程序代码：class CFaceprivate:AcGeCurver3d LuJiXian;double HLuJiXianStart, HLuJiXianEnd;AcGeCurver3d LuBianXian;double HLuBianXianStart, HLuBianXianEnd;public:double GetHeightFromPoint(AcGePointEnt3d Point);AcGePointEnt3dArray GetPointArrayFromHeight(double Height);CFace类描述了一个仅由一条路脊线和一条路边线组成的最基本模型单元。类的私有数据成员包括两个AcGeCurver3d类型的路脊线和路边线对象，和描述它们四个端点高程的四个double类型数据。由于AcGeCurver3d类是AcGeLineSeg3d（线段）类、AcGeCircArc3d（圆弧）类、AcGePolyLine3d（多义线）类等的基类，所以FACE板块的路脊线、路边线就可适应道路设计中的直线、圆曲线、缓和曲线等任何线型和任意组合以构建实际板块（如图16-11所示）。图16-11CFace类中另外的两个公有函数则分别由AcGePointEnt3d类型的点求高程，由高程求AcGePointEnt3dArray类型的点数组。由AcGePointEnt3d类型的点求高程函数的编制过程，完全遵循了传统的平面交叉口立面设计方法，即首先确定已知点的标高计算线，为了尽量使所定标高计算线位置与车辆行驶方向垂直，并且也为了程序实现上的方便，系统采用优化了的等分法来实现标高计算线的确定，具体如图16-12所示。得到已知点的标高计算线后，再根据路脊线、路边线线性内差得到计算线两个端点的高程（本系统目前仅考虑平交口模型纵坡为直坡的情况，下一步将结合纬地的主线纵坡设计模块解决平交口模型纵坡为竖曲线的情形），最后根据路拱计算式中的线性、二次抛物线式或三次抛物线式计算得到已知点的高程。由高程求AcGePointEnt3dArray类型的点数组，其编制过程类似于上述传统的平面交叉口立面设计方法中由点求高程的逆过程。简单地描述就是遍历Face模型中的所有标高计算线，再求每一条标高计算线上等于已知高程的点，并把所有Face模型中等于已知高程的点组成点数组。当然，一个Face模型中求得的点数量理论上应该是无限的，在系统的编制过程中处理方法如图16-13所示。 图16-12 图16-13图中小方框表示所求得的点，很明显可以看出点的密度并不是均一的，它的间距随所在位置Face面的坡度变化缓急而调整，坡度变化缓的地方点比较稀，坡度变化急的地方点比较密。控制的条件是，仅需满足所给已知高程与任意求得相邻两点连线中点的实际设计高程之差不大于给定值，目前系统可支持差值小至0.000001m。这种编程方法既节省了用户计算机系统资源，又能远远满足设计、施工等对数据精度的要求。第十七章 系 统 设 置纬地系统菜单如图17-1所示图17-1下面逐一介绍系统菜单中各个命令选项的作用及使用方法。17.1 纬地系统的加载和卸载用户在使用纬地系统时，点击纬地系统的任意一个菜单命令，即可自动加载启动纬地系统；如果用户只想退出纬地系统，可不必关闭CAD的运行程序，点击系统菜单下的“卸载纬地v5.6”命令，即可关闭纬地系统。17.2 纬地系统的设置1） 纬地菜单设置此命令可以设置在启动ACAD系统时是否自动加载纬地系统菜单，用户可以选择自动加载或手工加载，系统默认为启动ACAD时自动加载纬地系统菜单。如果用户在打开ACAD后，没有自动加载纬地系统菜单条或者是手工关闭了该菜单条，可在ACAD命令行输入“hmenu”命令后回车，即可启动纬地系统的菜单条。纬地菜单设置的对话框如图17-2所示。图17-22） 图表字母缩写在平面设计绘图中，纬地系统的主点桩号名称的缩写有两种表示方式，一种是采用英文缩写，另一种是采用中文拼音的缩写。用户在平面设计绘图时，可根据需要任选一种表示方法。执行该命令，系统在CAD命令行提示：“请设置输出字母缩写类型英文/中文拼音:”，用户根据需要输入0或者1回车，然后重新进行平面设计的计算绘图，系统即根据设置重新绘制出新的主点桩号。3） 坐标显示在ACAD绘图平台中，ACAD采用的是数学坐标系，即X轴为横坐标，Y轴为纵坐标，在绘图屏幕区移动鼠标，在ACAD程序界面的左下角状态栏可看到动态显示的当前鼠标位置的坐标。而我们在进行公路平面设计时，一般均采用大地测量坐标，即X轴做为北方向，为纵坐标，刚好与ACAD的坐标系相反。在纬地系统中，可执行纬地“系统”菜单下的“坐标显示平面坐标”命令，即可在CAD系统平台的左下角状态栏看到鼠标所指位置的大地坐标值（N，E），即我们进行测量放线所使用的坐标，如图17-3a所示。17-3a在进行纵断面拉坡设计时，可执行纬地“系统”菜单下的“坐标显示纵面坐标”命令，即可在CAD系统平台的左下角增加当前鼠标所处位置的桩号和高程的动态显示，如图17-3b所示，以方便用户进行纵断面的拉坡设计。17-3b4） 图框表格模板设置在新版Hint5.6中，系统菜单下增加了“图框表格模板设置”功能。用户可将图框、表格模板进行修改并存放在其它位置，然后通过“图框表格模板设置”重新指定新的图框和表格模板，系统即可按照在这里重新指定的图框和表格模板文件进行图表的计算输出。如图17-4所示即为“图框表格模板设置”的对话框，此对话框的风格和项目管理器中的文件管理窗口很相似，其操作方法也基本相似。图17-45） 刷新已有图层设置如果用户对各个图层的颜色等设置进行了修改，此命令用于恢复使用纬地系统的默认颜色进行计算绘图。当选中该命令后，重新进行绘图时，系统会自动刷新并恢复纬地系统的默认颜色。6） 使用当前颜色绘图选中此命令，在进行计算绘图时，用户可以指定任一种颜色进行绘图。在进行平面调线和路线方案比较中应用此功能可以方便地使用不同颜色来区分不同路线。17.3 纬