專利名稱：一種道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及道路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
:傳統(tǒng)的交叉口豎向設(shè)計(jì)的軟件一般是在AutoCAD系統(tǒng)內(nèi)手動(dòng)構(gòu)建交叉口面片，然后手動(dòng)計(jì)算并輸入面片封閉線的設(shè)計(jì)高程，利用AutoCAD的3DFACE實(shí)體拼接形成的計(jì)算網(wǎng)來(lái)計(jì)算高程和坡度；軟件的適用性和自動(dòng)化程度都不高，雖然能繪出等高線圖，但不能生成等分線圖，雖然建立了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)象模型，但采用的模型不能完全滿足交叉口行車和排水要求
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于研究出一種道路平面交叉口豎向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法:能實(shí)現(xiàn)交叉口面片自動(dòng)構(gòu)建，構(gòu)建能精確模擬交叉口豎向設(shè)計(jì)的三維計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型及用戶模型(模型之間可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換)，面片封閉空間曲線的高程數(shù)據(jù)除了用戶輸入外還能從道路平縱線形設(shè)計(jì)中自動(dòng)獲取和自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種道路平面交叉口豎向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:A、顯示交叉口初始構(gòu)造圖，并自動(dòng)構(gòu)造出交叉口面片集合，所述每個(gè)交叉口面片由若干條直線和圓弧首尾連接形成的封閉空間曲線組成，分別由2條路脊線、2條路端線及I條路邊線組成；B、根據(jù)輸入的交叉口面片構(gòu)造參數(shù)以及封閉空間曲線的高程，從道路縱斷面設(shè)計(jì)得到對(duì)應(yīng)的路脊線設(shè)計(jì)高程，然后利用三維昆式曲面計(jì)算模型得到對(duì)應(yīng)的路邊線高程；C、根據(jù)輸入的交叉口面片封閉空間曲線高程及面片構(gòu)造參數(shù)，自動(dòng)構(gòu)建三維昆式曲面，采用三維昆式曲面計(jì)算模型，進(jìn)行排水坡度分析，判斷是否滿足排水最小坡度要求，如否則返回步驟B，如果是則直接進(jìn)入步驟D ;D、完成等高線的繪制、等分線繪制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可克服現(xiàn)有技術(shù)中的一些不足，幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、可視化。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的不足:(I)計(jì)算機(jī)內(nèi)部模型為Coons曲面模型，無(wú)用戶外部模型，不利于模型計(jì)算及轉(zhuǎn)換；(2)只能手工構(gòu)建交叉口面片；(3)面片封閉空間曲線的高程只能手工計(jì)算輸入；(4)沒(méi)有提供等分線設(shè)計(jì)表達(dá)方法。本方法具有設(shè)計(jì)速度快、方便、所見(jiàn)即所得等特點(diǎn)，大大提高了道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。


:圖1為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)流程圖。圖2為T字形交叉口面片劃分圖。圖3為十字形交叉口面片劃分圖。
圖4為環(huán)形交叉口面片劃分圖。圖5為交叉口面片基本圖示。圖6為十字形交叉口面片封閉線高程設(shè)置圖。圖7為十字形交叉口等分線設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施方式
:道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法的計(jì)算機(jī)程序流程如圖1所示。該方法包括四個(gè)步驟。步驟一:用戶需選擇交叉口構(gòu)造線，確定路脊線(中心線)交點(diǎn)，程序自動(dòng)會(huì)構(gòu)造出交叉口面片集合。每個(gè)交叉口面片由若干條直線和圓弧首尾連接形成的封閉空間曲線組成，分別由2條路脊線1 、2條路 端線2及I條路邊線3組成，每個(gè)交叉口面片分解為兩個(gè)Coons (昆式)曲面，如圖2 5所示；T字形交叉的交叉口由3(或2)個(gè)交叉口面片組成，十字形交叉的交叉口由4個(gè)交叉口面片組成，環(huán)形路口由4個(gè)T字形路口組成。每個(gè)面片為一個(gè)封閉的曲線組成，分別由2條路脊線+2條路端線+1條路邊線構(gòu)成。封閉空間曲線的平面計(jì)算模型為現(xiàn)有技術(shù)，具體可參考相關(guān)文獻(xiàn)文獻(xiàn)1:Ρ521-525，袁勝?gòu)?qiáng)，道路平面線形設(shè)計(jì)對(duì)象模型，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997.10。步驟二:用戶輸入交叉口面片構(gòu)造參數(shù)以及封閉空間曲線的高程。其中封閉空間曲線的高程輸入有兩種方式，方式一為手工計(jì)算，然后輸入，效率低；方式二，自動(dòng)從道路縱斷面設(shè)計(jì)得到對(duì)應(yīng)的路脊線設(shè)計(jì)高程，該方法為現(xiàn)有技術(shù)，具體的縱斷面計(jì)算模型可參考相應(yīng)文獻(xiàn)文獻(xiàn)2:Ρ27-29,袁勝?gòu)?qiáng)，道路縱斷面設(shè)計(jì)對(duì)象模型及軟件開發(fā)，上海公路，1997.12，然后利用新型的三維Coons曲面計(jì)算模型(參見(jiàn)模型I)得到對(duì)應(yīng)的路邊線高程。以十字形交叉口為例，面片封閉空間曲線高程結(jié)果如圖6所示。面片封閉空間曲線的高程包括面片的路脊線、路邊線、路端線的標(biāo)高。步驟三:根據(jù)輸入的交叉口面片封閉空間曲線高程及面片構(gòu)造參數(shù)，程序自動(dòng)構(gòu)建三維Coons曲面，采用模型1，進(jìn)行排水坡度分析，用戶可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行判斷，如果不滿足0.3%的排水最小坡度要求或設(shè)計(jì)者確定的最小坡度要求，可以返回步驟二，如果滿意直接進(jìn)入步驟四。步驟四:根據(jù)需要程序完成等高線的繪制、等分線繪制(計(jì)算參見(jiàn)模型I)等。以十字形交叉口為例，等分線設(shè)計(jì)見(jiàn)圖7。圖7表示為十字形交叉口等分線設(shè)計(jì)圖。交叉口區(qū)域每個(gè)面片按路脊線、路邊線等分進(jìn)行連線，自動(dòng)標(biāo)注等分線上的標(biāo)高。計(jì)算模型:模型I三維Coons曲面計(jì)算模型(參見(jiàn)圖5)
權(quán)利要求
1.一種道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:A、顯示交叉口初始構(gòu)造圖，并自動(dòng)構(gòu)造出交叉口面片集合，所述每個(gè)交叉口面片由若干條直線和圓弧首尾連接形成的封閉空間曲線組成，分別由2條路脊線、2條路端線及I條路邊線組成；B、根據(jù)輸入的交叉口面片構(gòu)造參數(shù)以及封閉空間曲線的高程，從道路縱斷面設(shè)計(jì)得到對(duì)應(yīng)的路脊線設(shè)計(jì)高程，然后利用三維昆式曲面計(jì)算模型得到對(duì)應(yīng)的路邊線高程；C、根據(jù)輸入的交叉口面片封閉空間曲線高程及面片構(gòu)造參數(shù)，自動(dòng)構(gòu)建三維昆式曲面，采用三維昆式曲面計(jì)算模型，進(jìn)行排水坡度分析，判斷是否滿足排水最小坡度要求，如否則返回步驟B，如果是則直接進(jìn)入步驟D ;D、完成等高線的繪制、標(biāo)高查詢和標(biāo)注、等分線繪制。
2.如權(quán)利要求1所述的道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于:其中三維昆式曲面計(jì)算模型為:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法,其特征在于在分別建立了道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)對(duì)象外部模型和設(shè)計(jì)對(duì)象計(jì)算機(jī)三維內(nèi)部模型基礎(chǔ)上，自動(dòng)構(gòu)建交叉口面片集合，提供了靈活多樣的面片封閉線(包括路脊線、路邊線、路端線)的標(biāo)高輸入及轉(zhuǎn)換計(jì)算模式，自動(dòng)生成等高線及等分線。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的不足。本方法具有設(shè)計(jì)速度快、方便、所見(jiàn)即所得等特點(diǎn)，大大提高了道路平面交叉口豎向設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103207923SQ201210007570
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者袁勝?gòu)?qiáng) 申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司