地铁车站桩号坐标计算程序的编写思路

地铁车站桩号坐标计算程序的编写思路

地铁隧道通常分为左右线，主要由直线和曲线组成。线路坐标计算比较复杂。尤其是在曲线段为了隧道不加宽,常采用隧道中线偏移的方法(南京地铁一号线是采用从圆缓点到缓直点朝直线方向延伸12m来代替隧道加宽),这就造成设计线路中心曲线与施工的隧道中心曲线不一致的情况,这也是地下工程的特点,有别于地面上的曲线计算。以前测量行业多用PC-1500,PC-E500S来进行计算,但非专业人员很少会操作。现在微机比较普及,为了更多人员能进行坐标查询或计算,故采用BASIC语言编写了在微机上应用的计算程序。1稳定测量程序的实现根据里程求坐标有很多种方法,如果为了程序的通用性,半径、起始坐标等原始数据就不能事先输进程序。但地铁工程的工期长达几年,如果每次计算都要将原始数据输一遍,势必要输N次,这将造成很大的浪费,而且还容易出错,另外也不方便非专业人员进行坐标查询。所以本程序目标定为:只要输入里程就给出坐标,不必再输任何数据。将源程序的起算数据进行改动,就可以成功应用到所有类似工程中去,如高等级公路,大型桥梁、公路隧道等,通用性很强。2曲线分段(1)将地铁左右线分开编程,避免干扰。只要编好了左线程序,右线程序基本照抄,因为左右线的线形和方位角基本相同。数据改动量较少。一条线路是由若干段直线和曲线构成的。可以先只考虑一段直线和曲线的编程。(2)一段曲线又可细化为缓和曲线一(从直缓点到缓圆点,以下简称缓一)、圆曲线(简称圆曲)和缓和曲线二(从圆缓点到缓直点,简称缓二)。曲线沿线路前进方向的偏移方向分为两种,一种是左偏,一种是右偏。针对直线、缓一、圆曲、缓二分别编程。缓一、圆曲、缓二的编程时还要考虑到沿线路前进方向左偏与右偏的符号相反的问题。(3)盾构施工的隧道中心偏移量是相对于线路中心来说的,按长度比例线性内插求得,偏移方向沿曲线径向指向圆心。所以可以先求线路中心的坐标,再求此点的径向方位角和径向偏移长度,即可算出偏移的△X、△Y值。3偏移量的计算(1)直线段的坐标计算比较简单,采用如下公式:XM(2)缓和曲线的(缓一)坐标计算如图1所示。以过ZH(或HZ)点的切线方向为X轴建立临时坐标系式中x,y为缓和曲线上待求点的直角坐标;β为缓和曲线上待求点的偏角(弧度);LLhr为缓和曲线上的点到ZH点的直线距离。其中β左偏为负值、右偏为正值(单位是弧度);A转换回设计图纸所采用的坐标系后,得到:其中Xzh、Yzh是直缓点的坐标。(3)圆曲线上的坐标计算,先求出该点到HY点的弦长和该点到HY点的方位角,再利用HY点坐标就可求出X,Y值。其中Xhy、Yhy是缓圆点的坐标。Lhr、A分别是HY点到待求点的弦长和方位角。(4)缓二上的坐标计算,与缓一公式基本相似。唯一不同的是要逆着前进方向利用缓二后面的HZ点来倒求。方位角A=A1+β其中β左偏为负值、右偏为正(逆前进方向,单位是弧度)。A1为过HZ点的切线方位角(逆前进方向,单位是弧度)。其中Xhz、Yhz是缓直点的坐标Lhr、A分别是HZ点到待求点的距离和方位角。(5)偏移量的计算。①在直缓点前12m(偏移起点)到直缓点之间,其中e1是图纸给出的在ZH点上的偏移值;M、M1分别为待求点和偏移起点的里程(桩号)。②在ZH点到HY点之间其中e1、e2分别是ZH点和HY点的偏移值;M、M1分别为待求点和HZ点的里程(桩号);L③在HY点到YH点之间的圆曲线段是定值:E=e2④在YH点到HZ点之间,其中e1、e2分别是ZH点和HY点的偏移值;M、M1分别为待求点和HZ点的里程(桩号)。⑤在缓直点到缓直点后12m(偏移终点)之间,其中e1是图纸给出的在ZH点上的偏移值;M、M1分别为待求点和偏移终点的里程(桩号)。待求点的法线方位角根据待求点的切线方位角求出此点法线方位角A,再根据求出的偏距E,即可求出偏移的△X、△Y值。(1)确定公里的方法各线型的计算方法确定之后,就可以进行整体拼装了。先输入待求点的里程,根据里程判断出待求点属于哪个线型,再根据线型来选用相应公式求坐标。然后判断该点是否处于隧道偏移的范围,如果不是则在屏幕上显示线路坐标,如果是,则求出偏移量,同时显示线路和隧道中心坐标。(2)程序正误的检验BASIC代码程序在编写时中应加上一些必要的备注,方便以后的阅读、调试和修改。编完程序后应该用图纸上的百米桩号坐标来验证程序的正误,纠正错漏之处。经过检