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  • grads计算距平

    2012-04-09 20:53:22
    grads软件里编程计算距平值,可选择时间作为气候态,原始资料可以是nc资料,易懂好学,适合新手使用,特此分享。
  • 地质剖面必备工具,可以通过指定坐标计算出两坐标之间方位角,坡角,平距等,给地质工作带来便利,节省开支及时间。
  • 自编圆曲线线元中反算里程和偏距计算 来源网络
  • 土方计算软件rc_setup

    2011-08-03 14:02:22
    一个土方计算的小软件 土方计算三要素:只要准备好 1、标准断面模板 2、地面线复测成果(桩号、平距、高程Excel文件) 3、设计高程(录入变坡点高程自动计算),就可以进行土方计算
  • 高速公路坐标高程计算软件是款专门用于公路、铁路等坐标高程计算。高速公路坐标高程计算软件可以计算桥梁桩基、立柱、支座垫石、护栏、桥面系及涵洞通道坐标高程。计算完成后可直接通过数据线导入全站仪或导入excel...

    一条高速公路的设计中需要考虑到许多因素,因此对于每一个坐标参数的计算都需要使用专业的科学计算工具进行反复的验证才能够保证这项大工程的顺利实施。高速公路坐标高程计算软件是款专门用于公路、铁路等坐标高程计算。高速公路坐标高程计算软件可以计算桥梁桩基、立柱、支座垫石、护栏、桥面系及涵洞通道坐标高程。计算完成后可直接通过数据线导入全站仪或导入excel进行打印。

    高速公路坐标高程计算软件特色介绍:

    它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用很大的精力和时间完成的计算。它能在工作中给予很大的方便,使你能从繁琐的计算工作中解脱出来,你只要按要求将已知的几个数据输入即可,并大大的提高了计算精确性和准确性。

    操作简便、实用,适合采用坐标法放样,如具有全站仪和测距仪的测量放线工作,快速准确定位,很有推广价值。高速公路坐标高程计算软件可以帮你完成直线、圆曲线、缓和曲线(完全缓和曲线和不完全缓和曲线)、S形曲线、复曲线、试车场高速环道布劳斯曲线的中桩和任意长度、任意角度边桩坐标和高程的计算,并可根据你有要求加任意点的坐标。

    计算方法根据曲线是否完整对称可以选择交点法计算和特殊点计算方法。生成的坐标成果可以直接通过数据线导入全站仪,也可以导入Excel中便于打印,导入AUTOCAD中生成DWG图形,根据线形是否平顺来检验坐标准确性。是施工放样和图纸坐标高程复核的好帮手,还可以用来复核工程上广泛应用的可编程计算器CASIO 5800坐标高程避免出错。

    高速公路坐标高程计算软件使用说明:

    一、线元法计算平曲线(主程序)

    1、J为起算点里程,C、D为起算点的X、Y坐标,F为起算点的切线方位角,R为圆曲线半径(左偏取负,右偏取正),A、B为第一、第二缓和曲线回旋参数,O为圆曲线长度,Ki为该分段的终点里程;

    2、对于直线段或圆曲线段,起算点可取直线或圆曲线上的任意一点;

    3、对于带第一、第二缓和曲线的平曲线段,起算点应取HY点;

    4、K为所求点的里程,T、P为第一偏距、偏角,S、Z为第二偏距、偏角,偏角取从该点的切线顺时针旋转的夹角;

    5、分段法则:直线单独分段;单一的圆曲线单独分段;缓和曲线1+圆曲线+缓和曲线2为一个整体单独分段,若不存在第一或第二缓和曲线(即不完全缓和曲线)仍然可以计算;若不存在圆曲线,则O取零;

    6、对于两圆夹一段缓和曲线分段这种类型,缓和曲线应该分到半径较小的那个圆上,因为程序算法本来就是从HY和YH点小半径R向大半径∞方向进行推算的,不同于以往从ZH或HZ点计算,从ZH或HZ点推算是从大半径∞向小半径R方向进行推算的。这种情况下回旋参数A=根号下√abs(Ls*R1*R2/(R1-R2)),Ls为缓和曲线长,R1,R2为半径。

    7、若第一或者第二缓和曲线不存在,此时A或B可取零;

    8、F、Q切线方位角输入输出均为度.分秒的格式,例如153°24′05.24″=153.240524。Q改变时,可按照新方位角为基准,结合第一第二偏距、偏角重新计算所求点;

    9、输入平曲线参数后,默认为计算全线坐标,可修改来计算某段曲线,默认间距也可修改;

    10、可参考CAD图《平曲线计算图例》;

    11、生成的中桩CAD脚本设置成在世界坐标系下生成,注意的是世界坐标系与大地测量坐标系的区别是XY坐标是互换的,否则画出的图与实际相反。先打开CAD,设置好图层名称、颜色,并设置为当前层,然后单击CAD的工具==>运行脚本==>选中生成的脚本文件即可。

    12、输出的坐标结果可以导入到EXCEL中,操作办法为:打开EXCEL,然后把坐标数据复制到单元格里,然后单击数据==>分列==>选中分隔符号==>下一步==>选中TAB键和逗号==>下一步==>完成即可。下一次可直接在此表中粘贴,数据自动分列。

    二、缓和曲线计算(辅助程序)

    1、本程序为辅助程序,用来从ZH点或HZ点计算整条完全的缓和曲线,若不知道HY点X、Y、Q参数,可用此程序计算出来,然后输入平曲线参数;

    2、参数设置参考平曲线计算;

    3、导出到EXCEL的办法同平曲线计算;

    三、直线计算(辅助程序)

    1、本程序为辅助程序,若已知P1(X1,Y1),P1-->P2的距离I及方位角J(度.分秒格式),可计算坐标P2(X2,Y2)。

    四、方位角计算

    1、已知两点的坐标,可计算P1-->P2的距离及方位角;

    2、角度可以进行加减运算。(单位:度.分秒格式)

    五、竖曲线计算(主程序)

    1、J为起算点里程,Y为起算点的高程,R为圆曲线半径(取绝对值),E、F为第一、第二坡度,不带%号,例如2.5%的坡度就输入2.5,上坡取正值,下坡取负值;

    2、K为所求点的里程,T为边桩到设计高程点的斜距,I为横坡,向外流水取正,向中心流水取负,G为边桩的高程;

    3、分段法则:以两竖曲线之间直线段中间的任意一点为分界,如上图中的K1、K2、K3;注意分离式路基一般要单独分段,分段时如果从起点就开始变坡,第一个分段起点必须与终点里程应相同或小1毫米,否则程序不能计算第一个分段的横坡;

    4、无论任何时候R不能取零,否则可能导致被零除的错误;

    5、可参考CAD图《竖曲线计算图例》;

    6、导出到EXCEL的办法同平曲线计算;

    六、交点法点计算平曲线(辅助程序)

    1、交点法计算平曲线功能,是用来计算对称的完全缓和曲线的,如果特征点里程与图纸不符,必须查明原因,比如是由断链或者不完全缓和曲线引起的。

    2、最后一个交点如果R、Ls、T、L如果不知道,R随便输入一个不为零的数字比如111,Ls、T、L输入零就可以了。

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  • 高速公路坐标高程计算软件是在多年的施工放样工作中总结出来的一个很有效的程序。它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用很大的精力和时间完成的计算。它能在工作中给予很大的方便,使你能从繁琐的...
  • 高速公路坐标高程计算软件 高速公路坐标高程计算软件是在多年的施工放样工作中总结出来的一个很有效的程序。 它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用很大的精力和时间完成的计算。 它能在工作中...
  • 这是累积距平的excel版本,数据之间粘进去就能使用,并可以通过excel折线图看累积距平后的情况,以判断数据的突变点在什么时候。
  • 用了就知道 介绍很详细 纬地横断面设计(平距、高差输入)
  • 卡西欧fx-5800P计算器公路设计与测量程序作...计算程序又包括路线测量计算、导线测量测量计算、路线设计计算、桥涵设计计算、检测计算、面积计算及材料试验计算等内容。本书可供从事公路工程设计、监理、施工、测量...

    卡西欧fx-5800P计算器公路设计与测量程序

    作 者:陶启粦,陶川,陶芬 主编

    出版时间:2012

    丛编项:卡西欧计算器公路编程系列

    内容简介

    《卡西欧fx-5800P计算器公路设计与测量程序》内容包括卡西欧fx—5800P计算器的使用方法及计算程序,计算程序又包括路线测量计算、导线测量测量计算、路线设计计算、桥涵设计计算、检测计算、面积计算及材料试验计算等内容。本书可供从事公路工程设计、监理、施工、测量、试验以及施工图复核、审查人员使用,也可供铁路、城市道路和其他土建专业的工程技术人员以及广大计算器用户参考。

    目录

    基本符号

    第一部分 卡西欧fx一5800P计算器的使用方法

    一、使用方法

    二、注意事项

    第二部分计算程序

    路线测 量计算

    1平曲线控制计算

    2平曲线要素及主点桩号计算

    3切线支距计算

    4偏角及弦长计算

    5路线交点坐标、交点间距及方位角计算

    6交叉点坐标计算

    7交点法中、边桩坐标计算

    8极坐标放样计算

    导线测量计算

    9导线严密平差计算

    高程测量计算

    10三、四等水准测量计算

    11水准路线严密平差计算

    路线设计计算

    12路幅变宽计算

    13中央带开口端部弹头形设计

    14超高及加宽计算

    15路拱计算

    16纵面设计

    桥涵设计计算

    17预应力钢束曲线坐标及长度计算

    18圆弧拱放样计算

    19二次抛物线拱放样计算

    20悬链线拱放样计算

    21锥形护坡放样计算

    22锥形护坡工程数量计算

    23侧墙、护拱及拱圈工程数量计算

    24八字翼墙工程数量计算

    25涵洞长度计算

    26螺旋箍筋长度计算

    检测计算

    27中线偏位计算

    28桩的偏位计算

    29单桩承载力计算

    30隧道开挖断面测量计算

    面积计算

    31多边形的面积计算

    材料试验计算

    32普通水泥混凝土配合比设计

    附录

    附录l常用单位换算表

    附录2公路勘测细则(JTG/T Cl0—2007)摘要

    附录3公路路线设计规范(JTG D20--2006)摘要

    附录4公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63--2007)摘要

    附录5悬链线拱计算用表

    附录6计算程序一览表

    参考文献

    展开全文
  • 计算方位角小软件

    2015-12-28 09:39:22
    用已知的两个坐标用坐标反算就能算出它的方位角、平距
  • 高速公路坐标高程计算软件3.3版本发布 高速公路坐标高程计算软件说明 高速公路坐标高程计算软件是在多年的施工放样工作中总结出来的一个很有效的程序。它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用...

    高速公路坐标高程计算软件3.3版本发布


    高速公路坐标高程计算软件说明

     高速公路坐标高程计算软件是在多年的施工放样工作中总结出来的一个很有效的程序。它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用很大的精力和时间完成的计算。它能在工作中给予很大的方便,使你能从繁琐的计算工作中解脱出来,你只要按要求将已知的几个数据输入即可,并大大的提高了计算精确性和准确性。操作简便、实用,适合采用坐标法放样,如具有全站仪和测距仪的测量放线工作,快速准确定位。

    高速公路坐标高程计算软件可以帮你完成直线、圆曲线、缓和曲线(完全缓和曲线和不完全缓和曲线)、S形曲线、复曲线、试车场高速环道布劳斯曲线的中桩和任意长度、任意角度边桩坐标和高程的计算,并可根据你有要求加任意点的坐标。计算方法根据曲线是否完整对称可以选择交点法计算和特殊点计算方法。生成的坐标成果可以直接通过数据线导入全站仪,也可以导入Excel中便于打印,导入AUTOCAD中生成DWG图形,根据线形是否平顺来检验坐标准确性。

    高速公路坐标高程计算软件应用于公路、铁路、等坐标高程计算,可用来计算桥梁桩基、立柱、支座垫石、护栏、桥面系及涵洞通道坐标高程,可计算试车场高速环道布劳斯曲线坐标,是施工放样和图纸坐标高程复核的好帮手,还可以用来复核工程上广泛应用的可编程计算器CASIO 5800坐标高程避免出错。

    他是一个免费软件,没有任何限制。附送CASIO4850,5800程序及算法。

    下载地址:百度“高速公路坐标高程计算”。

    1、坐标计算

    坐标计算有两种方法:交点法和线元法。

    交点法一般适用于对称的完全缓和曲线,计算流程是先在【交点法计算平曲线】标签中输入各交点坐标及曲线要素==>生成平曲线ini格式参数==>在【线元法计算】标签中导入生成的ini格式参数==>计算坐标。

    线元法适用于线形复杂的任意曲线,比如含有不完全缓和曲线的匝道,按照分段原则,先逐段输入各段起算点的坐标方位角及曲线要素==>保存==>计算坐标。

    1.1交点法计算坐标

    交点法计算平曲线功能,一般是用来计算对称的完全缓和曲线的,如果特征点里程与图纸不符,必须查明原因,比如是由断链或者不完全缓和曲线引起的。

    一般地,匝道用线元法,主线用交点法,因为匝道的线型不一定是标准的交点法线型,如果不是标准的交点法线型,用常规方法推算是不对的,交点法适用于缓1+圆+缓2这种线型,对于缓1+圆1+缓2+圆2这种,缓2是分到圆1还是圆2上是有区别的,如果缓2分到半径小的圆上就适用交点法,反之则不适用。

    交点法也能够推算不完全缓和曲线。在交点法计算中,如果遇到了不完全缓和曲线,只需要单击“手工输入AB”按钮,手工输入第一第二回旋参数就可以进行不完全缓和曲线计算。对于完全缓和曲线,A1=sqr(R*Ls1),对于不完全缓和曲线,A1=sqr(|Ls1*R1*R2/(R1-R2)|)。切线长、曲线总长,偏角根据输入的参数自动计算。

    一般交点法计算中,第一第二缓和曲线的半径都是靠近圆曲线方向半径减小,此时第一第二回旋参数AB取正值,对于两圆夹一缓这种卵形曲线,根据切点的选择位置不同,可能出现靠近圆曲线方向半径增大,此时AB应该输入负值,这种情况很少见。线元法中AB没有正负之分,取正值负值结果都一样。

    交点法输入的参数来源于图纸的《直线、曲线及转角一览表》、《曲线要素表》。如下图:

     

      

    交点法需要输入交点数目、起始交点号、交点里程Kjd、交点坐标XY、圆半径R(注意左偏取负,右偏取正)、缓1长Ls1、缓2长Ls2,输完每一个交点之后必须点【输入】按钮,软件会临时保存在数组中,单击【保存到文件】按钮,可以把参数保存为sct文件,便于下次载入。

     

      第一个交点的里程作为线元法计算的起点里程,其坐标作为定向用,不用输入半径和缓和曲线长参数。

    第二个交点的里程用来推算下一个里程。

    第三个交点及以后的交点输入坐标XY后,才能推算其里程,原理是K3=K2+D23-(T21+T22-Lz2),碰到断链修改即可。建议输完所有的坐标之后从第三个交点开始推算交点里程,如果推算的里程与设计图纸有误差(由四舍五入引起),就以设计图纸为准。这样做减少了参数输入的工作量,可以从直线曲线及转角一览表中任意截取一段来计算。

    最后一个交点里程是最后一段的HZ点,作为线元法计算的终点里程,坐标做定向用,不用输入半径和缓和曲线长参数。

    考虑到交点法计算各种类型的复杂性及计算的准确性,各交点的里程仍然通过手工输入,而不是通过只输入起点里程来推算,这样容易处理断链,而且不会出现因为某一个交点计算错误造成其后所有的特征点都计算错误的问题。

    输完所有的交点坐标之后,软件可以进行圆曲线半径的判定,左偏取负右偏取正,与线元法对半径的正负取值保持一致。建议输完所有的交点坐标之后再判定。

    软件提供了一个简单地生成交点CAD脚本的功能。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以画出交点位置。交点线和交点标注分别放在两个图层中。

    逐一核对各特征点坐标,确保无误后,单击【生成线元法平曲线参数】按钮,就可以生成线元法需要的ini格式参数,由于断链、某些图纸的交点里程不是真正的交点里程,而是曲中点里程等各种原因,线元法生成的ini格式参数仅作为减少线元法输入量参考使用,对于与图纸坐标不相符的,一定要弄清楚原因,在线元法参数中予以调整。

    1.2线元法计算坐标

    1.2.1坐标正算

    分段法则:直线单独分段;单一的圆曲线单独分段;缓和曲线1+圆曲线+缓和曲线2为一个整体单独分段,若不存在第一或第二缓和曲线(即不完全缓和曲线)仍然可以计算;若不存在圆曲线,则O取零。参考CAD图《平曲线计算图例》。

    对于两圆夹一段缓和曲线分段这种类型,缓和曲线应该分到半径较小的那个圆上,因为程序算法本来就是从HY和YH点小半径R向大半径∞方向进行推算的,不同于以往从ZH或HZ点计算,从ZH或HZ点推算是从大半径∞向小半径R方向进行推算的。这种情况下回旋参数A=根号下√abs(Ls*R1*R2/(R1-R2)),Ls为缓和曲线长,R1,R2为半径。

     

    对于有断链情况,需要在断链处断开并处理。实际里程短于设计里程叫短链;实际里程长于设计里程叫长链。长链会出现两个一模一样的桩号,注意这两个桩号的坐标是不一样的。短链就不一样了,你会发现中间会少一段。

    各参数意义(与CASIO计算程序一一对应):①已知参数,Ki为该分段的终点里程,J为起算点里程,C、D为起算点的X、Y坐标,F为起算点的切线方位角,R为圆曲线半径(左偏取负,右偏取正),A、B为第一、第二缓和曲线回旋参数,若第一或者第二缓和曲线不存在,此时A或B可取零;O为圆曲线长度。②所求参数,K为所求点的里程,T、P为第一偏距、偏角,S、Z为第二偏距、偏角,偏角取从该点的切线顺时针旋转的夹角;F、Q切线方位角输入输出均为度.分秒的格式,例如153°24′05.24″=153.240524。Q改变时,可按照新方位角为基准,结合第一第二偏距、偏角重新计算所求点。

         

    输完每一段之后必须点【输入】按钮,软件会临时保存在数组中,单击【保存到文件】按钮,可以把线元法参数保存为ini文件,便于下次载入。

    起算点的意义:线元法的每个分段必须知道一个点的坐标方位角及必要的曲线参数才能推算该分段每个点的坐标,这个已知点称为起算点。对于直线段或圆曲线段,起算点可取直线或圆曲线上的任意一点;对于带第一、第二缓和曲线的平曲线段,本软件起算点应取HY点,也就是说,每一个HY点的坐标方位角必须输入到程序中。

    如果HY点坐标方位角没有给出,单击【从圆曲线推算HY点】可以自己推算HY点坐标切线方位角。如下图有三种方法:

    PTR一点法:已知圆上任意一点P1的里程坐标,切线方位角T,圆半径R,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。

    PPR两点法:已知圆上任意两点P1,P2的里程坐标,圆半径R,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。【推荐采用】

    PPP三点法:已知圆上任意三点P1,P2,P3的里程坐标,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。

    注意输入的时候里程要依次输入,确保P1<P2<P3,这和在cad中画图类似。

     

     所有的线元法参数输入完毕之后,单击【检验Ki】按钮,可以对线元法参数进行简单的有效性检验,检验里程是否从小到大排列,检验两圆夹一缓类型分段终点是否有错误(正确的分段应该把缓分到半径小的圆)。

    载入ini平曲线参数后,默认为计算全线坐标,可修改来计算某段曲线,默认间距也可修改,批量计算坐标,可以设置小数位数,坐标结果可以输出csv格式,txt格式,excel格式。单击【计算起点】,可以某一点。

    坐标还能够生成cad脚本,cad脚本文件是非常灵活的图形生成方式,支持不同cad版本,也可以直接在脚本文件中修改文字样式高度style之后生成。生成的中桩CAD脚本设置成在世界坐标系下生成,注意的是世界坐标系与大地测量坐标系的区别是XY坐标是互换的,否则画出的图形与实际相反。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以画出线位图。生成脚本并在CAD中绘图的意义在于坐标复核,复核的方法很简单:中桩必须很平顺,如果有某个地方断开,一定要查明原因并修改参数。

     

     默认以脚本名字为基础,增加三个图层,分别为中桩、里程标注、特征点标注。例如如果输入生成脚本名字为AK,那么在cad中会增加AK中桩、AK里程标注、AK特征点标注三个图层,运行脚本后会把当前层设置为0层。可以在图层颜色的设置框进行设置,1红色 2黄色 3绿色 4青色 5蓝色 6洋红 7白 8灰,可以查看cad颜色索引1-249。

     

    批量计算中边桩坐标到excel,3.1版本开始支持WPS表格输出,如果没有安装office,选择输出到excel时自动打开WPS表格。CTRL+BREAK键可以终止输出。

    任意断面批量计算中边桩坐标:

     

    确定CAD线位图平顺,excel逐桩坐标与图纸相符后,单击【5800】按钮,软件可以全自动直接生成卡西欧5800主程序,便于校核!子程序ZX,HUAN,YUAN,PQX不可缺少(开始菜单组中《淮息5标CASIO5800坐标高程计算.doc》有范例)。注意角度F格式是度.分秒要正确输入!

     

    卡西欧程序用完了A~Z的26个字母变量,保证所有变量程序下次运行保留数值,对于系统专用微积分变量KLMN,以及系统极坐标算法的极径极角IJ有所保留,且没有扩充变量节约内存空间(一个变量占12字节)。尽可能用常用变量表达各参数意思,平竖曲线计算变量不冲突,各变量意义:平曲线:AB缓1缓2回旋参数,CD起算点坐标,EF起算点方位角,GH边桩坐标,I左右偏判定,J起算点里程,K所求点里程,L缓和曲线长,MN置镜点坐标,O圆曲线长,P第一偏角,Q切线方位角,R圆曲线半径,S第二偏距,T第一偏距,UV切线支距坐标系坐标,W判定第一第二缓和曲线,XY中桩坐标,Z第二偏角。

    边桩坐标计算:简单的采用一次偏距法,对于涵洞、承台、桥台等推荐用二次偏距法,一次偏距法有其局限性。下图的2#墩桩基可以直接用一次偏距法计算。3#桥台所有下部结构横向轴线为支座中心线,所有下部结构的布置必须按照支座中心线来布置,这时候,如果推算出第一排桩基和第二排桩基的里程,然后按照一次偏距法,就会得出错误的坐标,因为这样算可能会因为中线不是直线而导致两排桩基不平行,实际上这两排桩基应该是平行的,承台也是个矩形。同时一次偏距法也难以考虑墩台平行布置所拨的偏角问题,因为每个墩横向轴线与该处切线方位角所成的角度是不同的,不是一个固定偏角。

     

    二次偏距法如下图所示,T为第一偏距,P为第一偏角,S为第二偏距,Z为第二偏角。第一偏距推算到P1点(G1,H1),第二偏距推算到P2点(G,H),这样能够保证下部结构所有都按照支座中心线来布置。

     

    对于不同的偏距、偏角,软件提供了wsc格式输入。程序文件夹中有很多wsc范例。

     

    软件还可以直接从excel导入点号、里程、偏距偏角来计算桩位坐标,注意excel格式必须用设定好的格式,开始菜单有范例格式《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》(如下图),这个格式也可以通过建立wsc文件导出后获得,基准切线方位角,格式为度.分秒,例如230度04分05秒输入230.0405,若在[0,360]度之间表示平行布置,否则表示径向布置。路基一般为径向布置,就是与该点的切线方位角垂直,所以基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

     

     

    导入wsc或者指定格式的excel之后,可以生成这些坐标点的cad脚本,或者导出到excel中。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以描出点位图。

    1.2.2汽车试验场坐标计算

    参考李运胜博士《布劳斯曲线在高速环道几何设计中的应用》及《高速环道几何线形的运动学评价》,高速环道是汽车试验场中专供汽车进行连续高速行驶试验的闭合循环跑道,其常用的几何设计方法有布劳斯曲线设计法和麦克康纳尔曲线设计法。在以上两种高速环道几何设计方法中,我国道路设计工作者对麦克康纳尔曲线设计方法已经有所了解,但对布劳斯曲线的研究却少之又少。目前中国已经建成投产的试车场有海南汽车试验场、定远总后汽车试验场、襄樊汽车试验场、通县交通部公路交通试验场、农安一汽汽车试验场等,其高速环道几何设计都无一例外地采用了麦克康纳尔曲线,但李运胜博士的研究成果表明:在同等设计条件下如果几何线形改用布劳斯曲线,则其高速环道的运动特性可以得到全面的提高。因此,在今后中国高速环道几何设计中,他推荐优先考虑采用布劳斯曲线作为高速环道的几何线形,以获得比麦克康纳尔曲线更佳的运动学特性和行驶舒适性。

    利用泰勒展开式和积分,我终于首次完成了布劳斯曲线的坐标方程推导,并在程序中增加了布劳斯曲线的分段计算。主程序只需要按照原来的办法分段就行了,在ZH、HY、YH、HZ点断开,第一布劳斯曲线起算点是ZH点,第二布劳斯曲线起算点是HZ点,起算方位角是前进方向上的起算点方位角。中间圆曲线起算点可以是圆上的任意一点。

    3.2版本增加了汽车试验场高速环道麦克康纳尔曲线的平面坐标计算功能。麦克康纳尔曲线的算法得益于李运胜博士1992年发表的《高速试验环道的几何设计》、2002年发表的《高速环道几何线形的运动学评价》,上海市政工程设计研究总院高级工程师张海军2007年发表的论文《高速环道几何线形设计方法研究》,在此表示忠心的感谢。在这些理论的基础上,我采用了一元二次积分近似计算的新方法来计算MC曲线的平面坐标,这种方法的好处是可以同时用复合辛普森公式或复合高斯-勒让德求积公式快速地计算出任意一点的切线方位角,从而计算边桩坐标。

    试车场高速环道(SBA)设计时速160~300km/h,缓和曲线类型有回旋线、布劳斯曲线(Bloss曲线)、麦克康纳尔曲线(MC曲线)等类型。

    (1)高速环道回旋线(Cornu Spiral)设计方案多用于欧、美国家面积较大的汽车试验场。

    (2)布劳斯曲线(Bloss曲线)是最早由Bloss于1936年提出的以符合汽车行驶重心轨迹特性为目标的缓和曲线形式,1983年由德国的皮特(PeterSchuhr)先生才求得该缓和曲线数学模型的级数解后形成的高速环道设计新方法,德国OBERMEYER设计咨询公司开发了一整套用于高速环道几何设计及曲面施工成型控制的软件,并先后于1990和1993年将其运用于奥迪(AudiAG)公司的汽车试验场和戴姆勒奔驰公司汽车试验场高速环道的设计和施工中。德国汽车试验场较多采用Bloss曲线,中国于2003年8月8日建成的上海大众安亭汽车试验场是中国第一个轿车专用试验场,高速环道第一次采用了Bloss曲线。重庆长安试车场高速环道采用的也是Bloss曲线。

    (3)麦克康纳尔曲线(MC曲线)由美国福特公司车辆实验部主任麦克康纳尔(W.A.Mcconnell)在1957年提出,它是一种物理型的曲线,以人体能够感受到的侧摆运动自由度的特性极限值的经验数据为设计控制指标,来提高车辆在弯道行驶时人员乘坐的舒适性。美国、日本、中国汽车试验场多采用MC曲线,中国已经建成的试车场有海南汽车试验场、定远总后汽车试验场、襄樊二汽汽车试验场(160km/h)、通县交通部公路交通试验场、农安一汽汽车试验场、长城保定徐水汽车试验场等,其高速环道几何设计都无一例外地采用了麦克康纳尔曲线。他不同于以往纯数学型的缓和曲线,他的平曲线参数包括了缓和曲线起点的路面横坡i0(0.7~1.0%)、平衡车速v(120~300km/h)、重力加速度g(9.8或9.81m/s2)等参数。高速环道一般选取最外侧的高速环道的中线作为设计中线,中线坐标方位角的推导过程如下:

    ①根据设计平衡车速和力学平衡条件 ,确定圆曲线段的曲线半径R=v^2/(gtan(θ0+φ),得到相应的侧摆角φmax。

    ②求任意一点的切线方位角τ=∫[0,L]gtan(θ0+φ)/v^2dL,侧摆角φ=f(L),φ是L的分段连续三次多项式,把φ值代入,τ=f(L)是一个超越积分,原函数不能用任何一种已知的初等函数来表达,被积函数由于是三次多项式的分段正切函数,难以用泰勒公式展开为弧长的幂级数,这里用利用收敛速度较快的复合辛普森公式或复合高斯-勒让德求积公式计算任意定积分的近似值。

    ③利用二次积分近似计算的概念求出切线支距坐标系下的坐标u、v,u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL。把弧长L按照ΔL=0.4~0.5m左右的间距分成n0等份,对于每一等份有Δx=ΔL*cosτ,Δy=ΔL*sinτ,然后把他们累加起来就可以得到u、v。

    ④利用坐标旋转,求出大地坐标系下的坐标。X=C+WUcosE-IVsinE,Y=D+WUsinE+IvcosE,Q=E+W*I*τ,E=ZH或HZ点切线方位角,K为所求点的里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1。

    麦克康纳尔曲线不同于所有纯数学型的那些缓和曲线,由于切线方位角τ=f(L)是一个超越积分函数,造成了切线支距坐标系下的坐标u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL是一个一元二次积分函数,不能用一次积分函数或者初等函数来表达,所以只能进行定积分的近似计算,因而ΔL的取值不同会造成计算结果的很大差异,理论上ΔL取值越小计算结果越精确,但是ΔL取值越小计算时间越长,同时会造成累计误差,而高速环道下部为路基工程由于有超宽碾压部分,施工放样时±5cm的控制精度也满足施工要求,路面施工时则要求±3mm以内,所以选取合适的ΔL在精度满足条件的前提下尽可能减少计算时间是折衷的办法。一般情况下可选取ΔL=0.4~0.5m,然后对HY点或YH点的X坐标进行检验,调整步距ΔL直到HY点或YH点的X坐标与设计相吻合即可。从推导过程可以看出,麦克康纳尔曲线的解算并不严密,坐标解算的结果只是一个近似结果,是在一定条件下满足精度要求的、相对可接受的结果。

    3.0版本提供了CASIO fx-9750GII,9860程序的G1M和G2M格式全套坐标高程方位角源程序,5800改编成9750或者9860程序很简单,主要注意以下几点:

    ①9750不支持类似?A的变量输入命令,必须用?→A。

    ②9750计算器:有A~Z,r,θ,28个字母变量,不支持扩展变量,Pol函数和Rec函数的答案不使用任何字母变量。Pol和Rec函数结果存储在List Ans列表中,Pol(C-N,D-E),List Ans[1]→I:List Ans[2]→J取出距离。

    ③9750和9860原生不支持上次输入的变量显示,需要自己手工编写程序实现输入的变量回显。借用了网友wu525436发布的9750变量回显示范程序(支持多行)A1程序,在此表示感谢。用法如下:

    Filename:CEYI

    "Q="→str 1:1→θ↙

    Q→r:Prog "A1":r→Q↙

    "T="→str 1:2→θ↙

    T→r:Prog "A1":r→T↙

    "P="→str 1:3→θ↙

    P→r:Prog "A1":r→P↙

    "S="→str 1:4→θ↙

    S→r:Prog "A1":r→S↙

    "Z="→str 1:5→θ↙

    Z→r:Prog "A1":r→Z↙

    X+Tcos (Q+P)→U:Y+Tsin (Q+P)→V:U+Scos (Q+Z)→G:"G=":G↙

    V+Ssin (Q+Z)→H:"H=":H:Return

     

    Filename:JXZK

    Deg:"K="→str 1:1→θ↙

    K→r:Prog "A1":r→K↙

    If K≤37891.216:Then 35093.297→J:3805705.6572→C:506456.4048→D:157.54158→F:5500→R:Prog "YUAN":Goto 1:IfEnd↙

    If K≤40726.655:Then 40726.655→J:3800147.637→C:506470.657→D:187.03053→F:Prog "ZX":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:

    ④9750和9860源程序可直接用电脑与计算器连接软件FA-124录入后输入到计算器,也可以用FA-124软件导入别人输好的程序到计算器中,推荐从电脑录入或者导入的方法。fx-9750GII Manager PLUS是计算器的电脑模拟器,可用来进行测试。配套的子程序ZX,HUAN,YUAN,PQX,GC已录入好,可直接从g2m文件导入。

    坐标及高程主程序用软件生成txt文件后粘贴到电脑与计算器连接软件FA-124中,在FA-124中把所有的乱码对照txt程序清单修改为正确的符号及函数,注意角度F格式是度.分秒要正确输入!!!例如187.03053→F,应输入187°03°05.3°→F。OPTN-ANGEL-度分秒。

    在9750、9860程序中加入了反算功能,为了适应此更改,对5800程序进行了修改,把CEYI子程序从ZX、YUAN、HUAN中移出来,在主程序中直接调用,取消XYQ在ZX、YUAN、HUAN中的显示,改为在CEYI中显示变量结果。

    3.2版本增加了CASIO fx-9750 GII、fx-9860 GII解算布劳斯曲线、麦克康纳尔曲线平面坐标的子程序。由于麦克康纳尔曲线需要按照ΔL=0.5m分段计算,而且每个分段的切线方位角需要进行1-3次分段积分,计算量非常大,因此当计算到麦克康纳尔曲线弧长最大处,模拟器测试计算时间长达5分钟之久,没有实用价值,这里只是提供一个思路,如果想要计算速度快,可以用利用CASIO fx-9860G SDK软件开发工具包编写g1a格式的C语言外接应用程序,缩短计算时间,但9750不支持C语言。g1m是单个的程序文件,g2m则是多个程序及文件的打包,这里提供g2m格式程序包,程序可以在fx-9750 GII、fx-9860 GII模拟器上面进行测试,9750模拟器支持g1m和g2m格式文件,9860模拟器只支持g1m格式文件。FA-124是计算器与电脑连接的软件,支持g1m和g2m格式文件导入导出及查看,注意FA-124不支持长文件名。

    ①麦克康纳尔曲线主程序可由软件自动生成,例子:

    Deg:?K↙

    If K≤491:Then 0→J:4324243.197→C:368252.467→D:91°46°50.8°→F:580→R:66.6667→A:0.5729→B:491→O:Prog "MC":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:Prog "CEYI"

    各参数意义:K为所求点的里程,J为ZH或HZ点里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1,A=设计平衡车速,单位m/s;B=arctan(ZH或HZ点横坡),单位度;O=MC曲线长度。

    默认值ΔL=0.5m,有7处可根据误差调整修改:把(L÷0.5)改成(L÷0.46)这样子即可。

    ②布劳斯曲线主程序可由软件自动生成,例子:

    Deg:?K↙

    If K≤949.078:Then 549.078→J:3350080.905→C:441093.574→D:338°20°36.4°→F:400→R:400→A:Prog "BLOSS":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:Prog "CEYI"

    各参数意义:K为所求点的里程,J为ZH或HZ点里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,A=布劳斯曲线长度,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1,XYGH中边桩坐标,Q切线方位角,TPSZ第一偏距偏角第二偏距偏角。

    1.2.3坐标反算

    坐标反算就是已知坐标反算里程偏距。在线元法计算标签中单击反算按钮出现以下对话框:

    正算是反算的基础,正算的算法大家研究的很多了,判断点位落在哪个曲线段是通过正算程序来判断的,因此无论是那种线形,例如直线、圆、回旋线、麦克康纳尔曲线、布劳斯曲线等曲线,只要正算能算出来,都可以反算出里程偏距。

    可以从excel文件导入XYK批量反算里程偏距。excel格式开始菜单有范例《坐标反算zk格式模板.xls》,前两行是表头,第三行开始是数据行,内容依次为X坐标,Y坐标,大致里程Kd,反算里程K,反算偏距T,大致里程输入全线起点里程即可。

    在《坐标反算zk格式模板》excel文件中,2.9版本开始增加了对里程偏距高程的整理vba程序。根据全站仪或者GPS实测的XYZ坐标高程,可以反算准确的里程偏距,然后单击整理里程偏距高程就可以按顺序整理数据。如果没有测量XY坐标,用钢尺测量的偏距,用水准仪测量的高程,单击整理里程偏距高程后excel VBA也能够运行。小数位是设置的round函数位数,近似度2米可以根据情况修改,意思是里程前后2米被认为是同一个桩号,整理后自动生成地面线dmx数据文件,结合设计线sjx文件就可以生成cad断面图。

    1.3从ZH、HZ点计算缓和曲线(辅助程序)

      

    本程序为辅助程序,用来从ZH点或HZ点计算整条完全的缓和曲线,若不知道HY点X、Y、Q参数,可用此程序计算出来,该程序主要用于从大半径向小半径方向推算复核;参数设置参考平曲线计算;导出到EXCEL的办法同平曲线计算。

    1.4直线计算(辅助程序)

         

    本程序为辅助程序,若已知P1(X1,Y1),P1-->P2的距离I及方位角J(度.分秒格式),可计算坐标P2(X2,Y2)。

    1.5方位角计算(辅助程序)

         

    已知两点的坐标,可计算P1-->P2的距离及方位角;

    角度可以进行加减运算。(单位:度.分秒格式)

    1.6桥涵下部结构计算

    计算桥涵下部结构坐标时,首先必须要明确的是墩台是平行布置还是径向布置,这直接影响坐标计算结果的正确与否。

    1.6.1涵洞通道角点计算

    涵洞通道一般为平行布置,盖板等长,0号和1号墙身平行,以涵洞中心里程切线方位角为基准方位角,横向轴线与该基准方位角成一定角度,用二次偏距法计算。

     

    1.6.2桥梁墩台平行布置

    桥梁梁板长度相同,一般以桥梁中心桩号或者中心桩号前后的一个墩中心切线方位角为基准切线方位角,各墩台均与该基准方位角成一定角度,墩台平行,这种情况下是平行布置,该情况下墩台横向轴线与该墩台中心切线法方位角所成角度均不相等。

     

    墩台平行布置时,必须先了解设计意图,先计算基准切线方位角Q0,然后计算每个桥墩处的中桩坐标Xi,Yi,Qi,然后把每个Qi修改为Q0,输入偏距偏角来计算桩基中心级承台角点坐标。用开始菜单有范例格式《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》直接导入时,把基准切线方位角输入即可批量计算。如下图:

     

     

     1.6.3桥梁墩台径向布置

    每一处墩台的轴线都和本桩号处的切线方位角成一个固定夹角,内外侧梁板长度不等,或者梁板长度相等但湿接缝内外宽度不等,这种情况下是径向布置。计算单点的时候输入偏距偏角直接计算即可,批量计算时《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》中基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

     

     1.7桥涵上部结构计算

    桥梁上部结构一般采用弯桥直做或弯桥折做的形式,在翼缘板上面调整宽度,用每跨的直线梁板来近似拟合线路的曲线,公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)中桥梁总体实测项目中规定,桥面宽度允许偏差为±10mm,因此上部结构的桥面系内外边缘、防撞护栏的施工必须平行于中心线,才能保证线形顺畅,不能再按照下部结构平行布置方式来计算。

    1.8路基边桩计算

    路基一般为径向布置,就是每个点的边桩都与该点的切线方位角垂直,没有什么基准方位角的概念,所以批量计算路基边桩时,《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》中基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

    2、高程计算

     

    分段法则:以两竖曲线之间直线段中间的任意一点为分界,如上图中的K1、K2、K3;注意分离式路基一般要单独分段,分段时如果从起点就开始变坡,第一个分段起点必须与终点里程应相同或小1毫米,否则程序不能计算第一个分段的横坡。每输入一段竖曲线要素,必须点【输入】按钮临时保存到数组中,单击【保存到文件】可以把竖曲线参数保存为css文件,便于下次载入。

    J为起算点里程,Y为起算点的高程,R为圆曲线半径(取绝对值),E、F为第一、第二坡度,不带%号,例如2.5%的坡度就输入2.5,上坡取正值,下坡取负值;K为所求点的里程,T为边桩到设计高程点的斜距,I为横坡,向外流水取正,向中心流水取负,G为边桩的高程。可参考CAD图《竖曲线计算图例》。

    输入横坡参数就能计算任意偏距、任意交角的边桩高程,当然也能计算超高段高程。在路基横坡变坡点处断开,输入左右幅横坡,然后点【输入】按钮,软件会把横坡数据临时保存到数组,单击【保存到文件】按钮,就能把横坡参数保存到hpo文本文件中。

    导出到EXCEL的办法同平曲线计算。导出后一定要在每个分段上取1~2个点与设计图纸进行比对,确保计算正确。确保参数正确后单击【5800】按钮,就能够生成卡西欧5800竖曲线主程序,计算全线任意交角中边桩高程主程序,子程序GC不可缺少。(开始菜单组中《淮息5标CASIO5800坐标高程计算.doc》有范例)

    任意断面批量计算中边桩设计高程及横坡:

     

    5800竖曲线各参数意义:KV中边桩里程,J起算点里程,Y交点高程,R竖曲线半径,EF第一第二坡度不带百分号,T偏距左负右正,P偏角,H设计高程,G边桩高程。中间变量W坡度差,Q切线长,U曲线凸凹判定。

    3、路基宽度计算

     

    宽度参数扩展名kdu,每一段均可以选择超高类型。注意匝道连接部两条线路之间的路基宽度,与两条路线中心线之间的距离有关,不是简单的线性渐变或者抛物线渐变,分段距离参照图纸连接部间距来设置,分段间距过大与图纸误差较大。因为超高计算和加宽计算公式很简单,生成CASIO 5800程序没有使用通用公式,直接在具体分段上列出公式,这样正常段落计算更简练。

    4、路基横断面图生成

    在宽度计算标签中有横断面生成CAD脚本和导出到Excel表格的功能,即土石方戴帽子的功能。所谓的戴帽子就是将原地面测量结果用断面图表示,再将设计高程在相应的原地面断面上表示出来,用以计算每个断面的挖方和填方的数量。但只能计算单纯的挖方或者填方的横断面积和数量,不能计算半填半挖段落的横断面积和方量,半挖半填段落面积需要在cad图形中用aa或者area命令点选拐点后按F2查看面积。

    (1)设计线文件扩展名:sjx,格式如下:

    说明:前3行是说明行不能删除,第4行之后是数据行。平距左负右正。

    里程1,设计高程1,平距1,高差1,平距2,高差2,平距3,高差3……

    里程2,设计高程1,平距1,高差1,平距2,高差2,平距3,高差3……

    里程分段越小越好,一般间距为10米,间隔1米最好,可以由程序间隔一定距离自动生成,或者由excel表格配合“&”连接符号生成。

    设计高程可以是最终路面顶,也可以是路床顶部或其他路基控制层面高程。高差是距路基某一控制层面的差值。

    设计线文件最好通过excel生成,具体办法是首先载入宽度渐变参数,然后按照一定的间距或者lch里程文件生成左右幅的路基宽度,然后用excel计算路基某一控制层面的高度,利用excel的连接符“&”生成zap竖曲线点号、里程、偏距、偏角文件,在竖曲线中计算后分别生成左右幅设计标高,然后利用excel的连接符“&”生成设计线sjx文件。

    注意第一个平距和最后一个平距高差一般是边坡上的点,边坡坡长一定要足够长(可以按照坡度把平距高差加大),与原地面才有交点。最后不能有空行。

    (2)地面线文件扩展名:dmx,格式如下:

    说明:前3行不能删除,第4行之后是数据行。平距左负右正。

    里程1,平距1,高程1,平距2,高程2,平距3,高程3……

    里程2,平距1,高程1,平距2,高程2,平距3,高程3……

    地面线数据最好也通过excel生成,利用excel的连接符“&”直接生成以上格式。地面线数据里程要在设计线里程中存在才能计算横断面积。最后不能有空行。

    (3)运行cad脚本文件之前,首先应该检查脚本输入的优先级。在cad中单击工具→选项→用户系统配置→坐标数据输入的优先级→选中第二个【键盘输入】→确定。

    启动autocad→工具→运行脚本→选中生成的脚本文件之后就能够输出设计线各特征点的平距、高程、坡脚线或者开挖线的平距高程,生成地面线的平距高程,生成地面线和设计线。

    cad分层如下:

    中线:路基轴线放在这一层,长短划线。

    中线标注:路基里程、设计高程、中桩高程、填挖高、横断面积放在这一层。

    注意里程的格式可以在文本框中设置,类似excel,例如匝道的cad脚本可以设置为AK0+000、BK0+000……。

    设计线:用红色线标出设计线位置。

    设计线标注:绿色,标注引线、设计线各特征点的平距高程。

    坡脚线标注:绿色,标注坡脚的引线、平距高程。

    地面线:白色图层,存储地面线。

    地面线平距:浅红色,存储地面线平距。

    地面线标高:白色,存储地面线特征点标高。

    不同的标注放在不同的图层关闭或者显示便于打印。如果间距较小,生成cad脚本的时间可能较长。

    生成cad脚本默认的字体是true type仿宋字体,字体名是SimSun.ttc,但cad脚本只支持ttf和shx字体文件,ttc字体是通过字体名“宋体”来访问的,由于cad2008中采用宋体不能正常运行,所以默认字体采用仿宋字体,在脚本中可以把simfang.ttf修改为你想要的字体,必须是true type字体,例如华文仿宋.ttf等其他ttf字体即可。

    生成的横断面图如下:

     

    (4)自动计算路基土石方数量。

     

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/liuzhaoyzz3/p/4623927.html

    展开全文
  • 开发了凸轮廓形计算处理软件,对中心为80mm、转子摆动半径为50mm的余弦运动规律的4位共轭凸轮转位机构进行了计算验证及试制。计算结果及工业应用表明,该算法正确、可行,软件能够满足共轭凸轮廓形设计的要求。
  • 高速公路坐标高程计算软件下载...高速公路坐标高程计算软件说明 目录 前 言................................................................................................................................

    高速公路坐标高程计算软件下载地址
    http://pan.baidu.com/s/1i54qDW5

    高速公路坐标高程计算软件说明

    目录

    前  言........................................................................................................................................ 1

    1、坐标计算.............................................................................................................................. 4

    1.1交点法计算坐标............................................................................................................... 4

    1.2线元法计算坐标............................................................................................................... 8

    1.2.1坐标正算............................................................................................................... 8

    1.2.2汽车试验场坐标计算............................................................................................ 15

    1.2.3坐标反算............................................................................................................. 20

    1.3从ZH、HZ点计算缓和曲线(辅助程序)......................................................................... 21

    1.4直线计算(辅助程序)................................................................................................... 21

    1.5方位角计算(辅助程序)............................................................................................... 22

    1.6桥涵下部结构计算.......................................................................................................... 22

    1.6.1涵洞通道角点计算............................................................................................... 22

    1.6.2桥梁墩台平行布置............................................................................................... 23

    1.6.3桥梁墩台径向布置............................................................................................... 25

    1.7桥涵上部结构计算.......................................................................................................... 26

    1.8路基边桩计算................................................................................................................. 26

    2、高程计算............................................................................................................................ 26

    3、路基宽度计算.................................................................................................................... 29

    4、路基横断面图生成............................................................................................................ 30

    后  记...................................................................................................................................... 34

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    前  言

        高速公路、铁路上都有缓和曲线,计算用的电脑软件、卡西欧可编程计算器程序和算法多种多样。经济基础决定上层建筑,一个好的算法决定程序的品质,怎样才是最简单有效的呢?

    1、首先说下缓和曲线的类型

        国内高速公路所采用的缓和曲线多半为回旋线,回旋线在起点和终点处曲率不连续,存在突变,国内外都在研究高质量的缓和曲线,除了回旋线之外,圆曲线与直线或圆曲线相接有200多种缓和曲线,例如汽车试验场高速环道采用的就是麦克康纳尔曲线和布劳斯曲线,还有浙江交通设计师周一勤推导的改进型缓和曲线,与麦克康纳尔曲线很接近,李运胜博士对于麦克康纳尔曲线和布劳斯曲线有很深刻的研究。而我国道路设计、施工对回旋线研究较多,对于汽车试验场采用的高速环道研究很少,设计上被日本、美国、德国等国垄断,在技术上对中国实行技术封锁,中国人只能傻傻地拿到外国人的CAD坐标逐点量取,工程结束了甚至还不知道是什么曲线,知其然不知其所以然,这是很可悲的。

    2、交点法和线元法的关系与比较

        不用多说,交点法有很大的局限性,交点法计算完全缓和曲线是比较方便的,所谓完全缓和曲线就是缓和曲线的起点或者终点半径是无穷大∞的,只要是完全饱和的就好计算,无论缓1和缓2是否等长都好计算。而对于不完全缓和曲线,起点终点半径不等于无穷大,交点法要推算切线长就比较困难了,通过程序计算切线长虽然可以实现,但是需要考虑的东西太多太繁杂,手工输入切线长又增加了参数,而线元法实现起来是非常简单的,前面说到缓和曲线类型种类多样,但万变不离其宗,知道最基本的曲率方程,线元法很容易推算出坐标。交点法最终的本质还是要靠线元法来实现,无论哪种缓和曲线,线元法都可以用一个统一的公式来表达其坐标,所以线元法才是最通用的算法。

    3、交点法输入的参数

        目前很多软件交点法计算里程采用的是只输入起点里程,其他交点的里程通过程序推算,我不推荐用这种方式。因为不同的设计院设计风格不同,而且铁路公路对于小数位的取舍和精度要求不同,一个符合设计图纸要求的坐标才是最正确的,如果因为里程取舍问题与设计图纸误差较大是得不偿失的。另外一个方面,如果手工输入交点里程,基本上对于断链不需要处理,断链本身就是一个里程修改而已。我建议手工输入交点里程,同时可以通过一定的方式来进行推算复核交点里程。

    4、线元法的分段与设计思想

       其实线元法的设计就是一个分治思想(Divide and Conquer)的表达,分而治之,分段多细为好呢?一个程序员一定要有思想,这是Programmer与Coder最基本的区别。很多软件采用的是逐段分段,直线,缓,圆均单独分段(积木法),还有的把直线+缓1+圆+缓2+直线作为一个整体分段。

        我觉得还是把缓1+圆+缓2作为一个整体单独分段的好,因为直线具有这样的特点,只要知道其上任意一点的坐标方位角,就可以非常简单地推算任意一点的坐标方位角,直线的半径是无穷大,直线的已知参数不需要弧长这个参数,如果与圆或者缓和曲线放在一起处理,无穷大难以表达,在卡西欧可编程计算器中有些处理为10的高次方,有些用0来表达,都有些牵强。圆曲线与直线一样,只要知道其上任意一点的坐标方位角,就可以非常简单地推算任意一点的坐标方位角,圆的已知参数不需要弧长这个参数,因此圆曲线单独分段比较合理,圆曲线单独分段后,与任意一种不同类型的缓和曲线相接可以实现模块化设计的思想,便于维护。

        把缓1+圆+缓2作为一个整体进行分段处理,可以省略很多参数。如果按照积木法思想要分成三段,输入ZH、HY、YH、HZ点的4个起止里程坐标方位角,8个点半径,共28个参数,而且还要判断缓1缓2是否完全饱和,起点终点半径推算也麻烦。如果作为一个整体,只需要输入HY1个点的里程坐标方位角,1个圆半径,3个弧长即可(缓1缓2的弧长可以用回旋参数代替),共9个参数,省略了3个点的起止里程坐标方位角和4点的半径,省略了19个参数,简化了软件计算,对于卡西欧可编程计算器,给一个参数赋值平均需要占用11个字节,19×11=209字节,如果有20个交点,就有20条这样的曲线,节省的字节数=4180字节,4800的容量才4500字节,节省的字节数是非常可观的。对于路面施工,交点更多,节省的空间会更多,腾出来的空间可以用来计算路基设计高程、超高加宽等等。

        把缓1+圆+缓2作为一个整体,起算点选择在HY点,由于HY点作为起算点具有相对固定性,从小半径向大半径,从中间向两边推算,截去的哪一段,如果有就让他有,如果没有,不计算就是了,是否饱和根本不用判断,饱和不饱和已经不重要了,如果圆曲线长度为零一样计算。对于完全缓和曲线,A1=sqr(R*Ls1),对于不完全缓和曲线,A1=sqr(|Ls1*R1*R2/(R1-R2)|),仅此区别而已。

    5、边桩坐标的计算

        边桩坐标计算比较好的办法还是用二次偏距法,这种方法可以很轻松地计算桥涵结构物坐标,包括墩台径向布置和平行布置,路基边桩直接用一次偏距,第二偏距输入零就行了,一次偏距法还是有其局限性的。

        具体的算法基本都是用切线支距法结合坐标旋转,对于软件可以直接利用泰勒公式将超越函数(三角函数)展开为弧长的幂级数,也可以用定积分的近似计算方法来推导,定积分收敛较快的方法主要有抛物线法(辛普森Simpson法)、龙贝格Romberg法、牛顿-柯特斯Newton-Cotes求积公式、高斯Gauss求积公式,CASIO 4500、4800、4850的积分计算使用Simpson(辛普森)法,而5800使用Gauss(高斯)法,均可以与软件算法一一对应。

        以上所有的算法都体现在我编写的《高速公路坐标高程计算软件》中,不为名不为利,业余爱好而已,因此软件完全免费,同时提供生成对应的卡西欧5800程序功能,具体的算法有图例,有算法公式,有说明,算法得益于聂让主编的《全站仪与高等级公路测量》道路立交匝道的测设相关章节,布劳斯曲线计算得益于李运胜博士关于《布劳斯曲线在高速环道几何设计中的应用》及《高速环道几何线形的运动学评价》。

    对于同一个事物,不同的人有不同的看法,而且学无止境,借此机会抛砖引玉,与大家讨论缓和曲线坐标计算的算法。

    一点要求:这个软件最早写于2005年愚人节,写这个软件的原因是当时市面上一直没有一个免费的好用的坐标高程计算软件,写出来主要是自己和同事们用来进行复核图纸坐标高程用,前后差不多十年时间断断续续地更新,只是在每个版本的更新记录里面简单地写了下说明,没有这样系统地写个详细的说明,过程中不少网友来问软件怎么用的,迫使我下决心写个稍微详细的说明,希望用这个软件的人不要再来问一些很初级的问题,例如这个软件是怎么用的等等,这样的问题我一般懒得回复,安装文件夹中有太多的例子,请先把你的参数输齐了再说,我需要的是来点有建设性的意见或者建议,看完这个文档用不了你十分钟的时间,仔细地研读这个说明,本身是对自由软件作者的一种劳动成果的尊重,一般自由软件本身说明性的文档就不是那么完善,因为作者没有免费的义务为你做出解释。

     

     

     

    高速公路坐标高程计算软件说明

     高速公路坐标高程计算软件是在多年的施工放样工作中总结出来的一个很有效的程序。它是公路、铁路施工放样的好助手,可以帮你完成以前你用很大的精力和时间完成的计算。它能在工作中给予很大的方便,使你能从繁琐的计算工作中解脱出来,你只要按要求将已知的几个数据输入即可,并大大的提高了计算精确性和准确性。操作简便、实用,适合采用坐标法放样,如具有全站仪和测距仪的测量放线工作,快速准确定位。

    高速公路坐标高程计算软件可以帮你完成直线、圆曲线、缓和曲线(完全缓和曲线和不完全缓和曲线)、S形曲线、复曲线、试车场高速环道布劳斯曲线的中桩和任意长度、任意角度边桩坐标和高程的计算,并可根据你有要求加任意点的坐标。计算方法根据曲线是否完整对称可以选择交点法计算和特殊点计算方法。生成的坐标成果可以直接通过数据线导入全站仪,也可以导入Excel中便于打印,导入AUTOCAD中生成DWG图形,根据线形是否平顺来检验坐标准确性。

    高速公路坐标高程计算软件应用于公路、铁路、等坐标高程计算,可用来计算桥梁桩基、立柱、支座垫石、护栏、桥面系及涵洞通道坐标高程,可计算试车场高速环道布劳斯曲线坐标,是施工放样和图纸坐标高程复核的好帮手,还可以用来复核工程上广泛应用的可编程计算器CASIO 5800坐标高程避免出错。

    他是一个免费软件,没有任何限制。附送CASIO4850,5800程序及算法。

    下载地址:百度“高速公路坐标高程计算”。

    1、坐标计算

    坐标计算有两种方法:交点法和线元法。

    交点法一般适用于对称的完全缓和曲线,计算流程是先在【交点法计算平曲线】标签中输入各交点坐标及曲线要素==>生成平曲线ini格式参数==>在【线元法计算】标签中导入生成的ini格式参数==>计算坐标。

    线元法适用于线形复杂的任意曲线,比如含有不完全缓和曲线的匝道,按照分段原则,先逐段输入各段起算点的坐标方位角及曲线要素==>保存==>计算坐标。

    1.1交点法计算坐标

    交点法计算平曲线功能,一般是用来计算对称的完全缓和曲线的,如果特征点里程与图纸不符,必须查明原因,比如是由断链或者不完全缓和曲线引起的。

    一般地,匝道用线元法,主线用交点法,因为匝道的线型不一定是标准的交点法线型,如果不是标准的交点法线型,用常规方法推算是不对的,交点法适用于缓1+圆+缓2这种线型,对于缓1+圆1+缓2+圆2这种,缓2是分到圆1还是圆2上是有区别的,如果缓2分到半径小的圆上就适用交点法,反之则不适用。

    交点法也能够推算不完全缓和曲线。在交点法计算中,如果遇到了不完全缓和曲线,只需要单击“手工输入AB”按钮,手工输入第一第二回旋参数就可以进行不完全缓和曲线计算。对于完全缓和曲线,A1=sqr(R*Ls1),对于不完全缓和曲线,A1=sqr(|Ls1*R1*R2/(R1-R2)|)。切线长、曲线总长,偏角根据输入的参数自动计算。

    一般交点法计算中,第一第二缓和曲线的半径都是靠近圆曲线方向半径减小,此时第一第二回旋参数AB取正值,对于两圆夹一缓这种卵形曲线,根据切点的选择位置不同,可能出现靠近圆曲线方向半径增大,此时AB应该输入负值,这种情况很少见。线元法中AB没有正负之分,取正值负值结果都一样。

    交点法输入的参数来源于图纸的《直线、曲线及转角一览表》、《曲线要素表》。如下图:

     

     交点法需要输入交点数目、起始交点号、交点里程Kjd、交点坐标XY、圆半径R(注意左偏取负,右偏取正)、缓1长Ls1、缓2长Ls2,输完每一个交点之后必须点【输入】按钮,软件会临时保存在数组中,单击【保存到文件】按钮,可以把参数保存为sct文件,便于下次载入。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    第一个交点的里程作为线元法计算的起点里程,其坐标作为定向用,不用输入半径和缓和曲线长参数。

    第二个交点的里程用来推算下一个里程。

    第三个交点及以后的交点输入坐标XY后,才能推算其里程,原理是K3=K2+D23-(T21+T22-Lz2),碰到断链修改即可。建议输完所有的坐标之后从第三个交点开始推算交点里程,如果推算的里程与设计图纸有误差(由四舍五入引起),就以设计图纸为准。这样做减少了参数输入的工作量,可以从直线曲线及转角一览表中任意截取一段来计算。

    最后一个交点里程是最后一段的HZ点,作为线元法计算的终点里程,坐标做定向用,不用输入半径和缓和曲线长参数。

    考虑到交点法计算各种类型的复杂性及计算的准确性,各交点的里程仍然通过手工输入,而不是通过只输入起点里程来推算,这样容易处理断链,而且不会出现因为某一个交点计算错误造成其后所有的特征点都计算错误的问题。

    输完所有的交点坐标之后,软件可以进行圆曲线半径的判定,左偏取负右偏取正,与线元法对半径的正负取值保持一致。建议输完所有的交点坐标之后再判定。

    软件提供了一个简单地生成交点CAD脚本的功能。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以画出交点位置。交点线和交点标注分别放在两个图层中。

    逐一核对各特征点坐标,确保无误后,单击【生成线元法平曲线参数】按钮,就可以生成线元法需要的ini格式参数,由于断链、某些图纸的交点里程不是真正的交点里程,而是曲中点里程等各种原因,线元法生成的ini格式参数仅作为减少线元法输入量参考使用,对于与图纸坐标不相符的,一定要弄清楚原因,在线元法参数中予以调整。

    1.2线元法计算坐标

    1.2.1坐标正算

    分段法则:直线单独分段;单一的圆曲线单独分段;缓和曲线1+圆曲线+缓和曲线2为一个整体单独分段,若不存在第一或第二缓和曲线(即不完全缓和曲线)仍然可以计算;若不存在圆曲线,则O取零。参考CAD图《平曲线计算图例》。

    对于两圆夹一段缓和曲线分段这种类型,缓和曲线应该分到半径较小的那个圆上,因为程序算法本来就是从HY和YH点小半径R向大半径∞方向进行推算的,不同于以往从ZH或HZ点计算,从ZH或HZ点推算是从大半径∞向小半径R方向进行推算的。这种情况下回旋参数A=根号下√abs(Ls*R1*R2/(R1-R2)),Ls为缓和曲线长,R1,R2为半径。

     

     

     

    对于有断链情况,需要在断链处断开并处理。实际里程短于设计里程叫短链;实际里程长于设计里程叫长链。长链会出现两个一模一样的桩号,注意这两个桩号的坐标是不一样的。短链就不一样了,你会发现中间会少一段。

    各参数意义(与CASIO计算程序一一对应):①已知参数,Ki为该分段的终点里程,J为起算点里程,C、D为起算点的X、Y坐标,F为起算点的切线方位角,R为圆曲线半径(左偏取负,右偏取正),A、B为第一、第二缓和曲线回旋参数,若第一或者第二缓和曲线不存在,此时A或B可取零;O为圆曲线长度。②所求参数,K为所求点的里程,T、P为第一偏距、偏角,S、Z为第二偏距、偏角,偏角取从该点的切线顺时针旋转的夹角;F、Q切线方位角输入输出均为度.分秒的格式,例如153°24′05.24″=153.240524。Q改变时,可按照新方位角为基准,结合第一第二偏距、偏角重新计算所求点。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    输完每一段之后必须点【输入】按钮,软件会临时保存在数组中,单击【保存到文件】按钮,可以把线元法参数保存为ini文件,便于下次载入。

    起算点的意义:线元法的每个分段必须知道一个点的坐标方位角及必要的曲线参数才能推算该分段每个点的坐标,这个已知点称为起算点。对于直线段或圆曲线段,起算点可取直线或圆曲线上的任意一点;对于带第一、第二缓和曲线的平曲线段,本软件起算点应取HY点,也就是说,每一个HY点的坐标方位角必须输入到程序中。

    如果HY点坐标方位角没有给出,单击【从圆曲线推算HY点】可以自己推算HY点坐标切线方位角。如下图有三种方法:

    PTR一点法:已知圆上任意一点P1的里程坐标,切线方位角T,圆半径R,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。

    PPR两点法:已知圆上任意两点P1,P2的里程坐标,圆半径R,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。【推荐采用】

    PPP三点法:已知圆上任意三点P1,P2,P3的里程坐标,输入HY点里程就可以推算其坐标及切线方位角。

    注意输入的时候里程要依次输入,确保P1<P2<P3,这和在cad中画图类似。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    所有的线元法参数输入完毕之后,单击【检验Ki】按钮,可以对线元法参数进行简单的有效性检验,检验里程是否从小到大排列,检验两圆夹一缓类型分段终点是否有错误(正确的分段应该把缓分到半径小的圆)。

    载入ini平曲线参数后,默认为计算全线坐标,可修改来计算某段曲线,默认间距也可修改,批量计算坐标,可以设置小数位数,坐标结果可以输出csv格式,txt格式,excel格式。单击【计算起点】,可以某一点。

    坐标还能够生成cad脚本,cad脚本文件是非常灵活的图形生成方式,支持不同cad版本,也可以直接在脚本文件中修改文字样式高度style之后生成。生成的中桩CAD脚本设置成在世界坐标系下生成,注意的是世界坐标系与大地测量坐标系的区别是XY坐标是互换的,否则画出的图形与实际相反。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以画出线位图。生成脚本并在CAD中绘图的意义在于坐标复核,复核的方法很简单:中桩必须很平顺,如果有某个地方断开,一定要查明原因并修改参数。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    默认以脚本名字为基础,增加三个图层,分别为中桩、里程标注、特征点标注。例如如果输入生成脚本名字为AK,那么在cad中会增加AK中桩、AK里程标注、AK特征点标注三个图层,运行脚本后会把当前层设置为0层。可以在图层颜色的设置框进行设置,1红色 2黄色 3绿色 4青色 5蓝色 6洋红 7白 8灰,可以查看cad颜色索引1-249。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    批量计算中边桩坐标到excel,3.1版本开始支持WPS表格输出,如果没有安装office,选择输出到excel时自动打开WPS表格。CTRL+BREAK键可以终止输出。

    任意断面批量计算中边桩坐标:

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    确定CAD线位图平顺,excel逐桩坐标与图纸相符后,单击【5800】按钮,软件可以全自动直接生成卡西欧5800主程序,便于校核!子程序ZX,HUAN,YUAN,PQX不可缺少(开始菜单组中《淮息5标CASIO5800坐标高程计算.doc》有范例)。注意角度F格式是度.分秒要正确输入!

     

     

     

     

     


    卡西欧程序用完了A~Z的26个字母变量,保证所有变量程序下次运行保留数值,对于系统专用微积分变量KLMN,以及系统极坐标算法的极径极角IJ有所保留,且没有扩充变量节约内存空间(一个变量占12字节)。尽可能用常用变量表达各参数意思,平竖曲线计算变量不冲突,各变量意义:平曲线:AB缓1缓2回旋参数,CD起算点坐标,EF起算点方位角,GH边桩坐标,I左右偏判定,J起算点里程,K所求点里程,L缓和曲线长,MN置镜点坐标,O圆曲线长,P第一偏角,Q切线方位角,R圆曲线半径,S第二偏距,T第一偏距,UV切线支距坐标系坐标,W判定第一第二缓和曲线,XY中桩坐标,Z第二偏角。

     

     

    边桩坐标计算:简单的采用一次偏距法,对于涵洞、承台、桥台等推荐用二次偏距法,一次偏距法有其局限性。下图的2#墩桩基可以直接用一次偏距法计算。3#桥台所有下部结构横向轴线为支座中心线,所有下部结构的布置必须按照支座中心线来布置,这时候,如果推算出第一排桩基和第二排桩基的里程,然后按照一次偏距法,就会得出错误的坐标,因为这样算可能会因为中线不是直线而导致两排桩基不平行,实际上这两排桩基应该是平行的,承台也是个矩形。同时一次偏距法也难以考虑墩台平行布置所拨的偏角问题,因为每个墩横向轴线与该处切线方位角所成的角度是不同的,不是一个固定偏角。

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    二次偏距法如下图所示,T为第一偏距,P为第一偏角,S为第二偏距,Z为第二偏角。第一偏距推算到P1点(G1,H1),第二偏距推算到P2点(G,H),这样能够保证下部结构所有都按照支座中心线来布置。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    对于不同的偏距、偏角,软件提供了wsc格式输入。程序文件夹中有很多wsc范例。

     

     

     

     

     

     

     


    软件还可以直接从excel导入点号、里程、偏距偏角来计算桩位坐标,注意excel格式必须用设定好的格式,开始菜单有范例格式《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》(如下图),这个格式也可以通过建立wsc文件导出后获得,基准切线方位角,格式为度.分秒,例如230度04分05秒输入230.0405,若在[0,360]度之间表示平行布置,否则表示径向布置。路基一般为径向布置,就是与该点的切线方位角垂直,所以基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

     

     

     

     

     

     

     


    导入wsc或者指定格式的excel之后,可以生成这些坐标点的cad脚本,或者导出到excel中。生成CAD脚本之后,在CAD中单击工具下拉菜单→运行脚本→选中生成的脚本文件就可以描出点位图。

    1.2.2汽车试验场坐标计算

    参考李运胜博士《布劳斯曲线在高速环道几何设计中的应用》及《高速环道几何线形的运动学评价》,高速环道是汽车试验场中专供汽车进行连续高速行驶试验的闭合循环跑道,其常用的几何设计方法有布劳斯曲线设计法和麦克康纳尔曲线设计法。在以上两种高速环道几何设计方法中,我国道路设计工作者对麦克康纳尔曲线设计方法已经有所了解,但对布劳斯曲线的研究却少之又少。目前中国已经建成投产的试车场有海南汽车试验场、定远总后汽车试验场、襄樊汽车试验场、通县交通部公路交通试验场、农安一汽汽车试验场等,其高速环道几何设计都无一例外地采用了麦克康纳尔曲线,但李运胜博士的研究成果表明:在同等设计条件下如果几何线形改用布劳斯曲线,则其高速环道的运动特性可以得到全面的提高。因此,在今后中国高速环道几何设计中,他推荐优先考虑采用布劳斯曲线作为高速环道的几何线形,以获得比麦克康纳尔曲线更佳的运动学特性和行驶舒适性。

    利用泰勒展开式和积分,我终于首次完成了布劳斯曲线的坐标方程推导,并在程序中增加了布劳斯曲线的分段计算。主程序只需要按照原来的办法分段就行了,在ZH、HY、YH、HZ点断开,第一布劳斯曲线起算点是ZH点,第二布劳斯曲线起算点是HZ点,起算方位角是前进方向上的起算点方位角。中间圆曲线起算点可以是圆上的任意一点。

    3.2版本增加了汽车试验场高速环道麦克康纳尔曲线的平面坐标计算功能。麦克康纳尔曲线的算法得益于李运胜博士1992年发表的《高速试验环道的几何设计》、2002年发表的《高速环道几何线形的运动学评价》,上海市政工程设计研究总院高级工程师张海军2007年发表的论文《高速环道几何线形设计方法研究》,在此表示忠心的感谢。在这些理论的基础上,我采用了一元二次积分近似计算的新方法来计算MC曲线的平面坐标,这种方法的好处是可以同时用复合辛普森公式或复合高斯-勒让德求积公式快速地计算出任意一点的切线方位角,从而计算边桩坐标。

    试车场高速环道(SBA)设计时速160~300km/h,缓和曲线类型有回旋线、布劳斯曲线(Bloss曲线)、麦克康纳尔曲线(MC曲线)等类型。

    (1)高速环道回旋线(Cornu Spiral)设计方案多用于欧、美国家面积较大的汽车试验场。

    (2)布劳斯曲线(Bloss曲线)是最早由Bloss于1936年提出的以符合汽车行驶重心轨迹特性为目标的缓和曲线形式,1983年由德国的皮特(PeterSchuhr)先生才求得该缓和曲线数学模型的级数解后形成的高速环道设计新方法,德国OBERMEYER设计咨询公司开发了一整套用于高速环道几何设计及曲面施工成型控制的软件,并先后于1990和1993年将其运用于奥迪(AudiAG)公司的汽车试验场和戴姆勒奔驰公司汽车试验场高速环道的设计和施工中。德国汽车试验场较多采用Bloss曲线,中国于2003年8月8日建成的上海大众安亭汽车试验场是中国第一个轿车专用试验场,高速环道第一次采用了Bloss曲线。重庆长安试车场高速环道采用的也是Bloss曲线。

    (3)麦克康纳尔曲线(MC曲线)由美国福特公司车辆实验部主任麦克康纳尔(W.A.Mcconnell)在1957年提出,它是一种物理型的曲线,以人体能够感受到的侧摆运动自由度的特性极限值的经验数据为设计控制指标,来提高车辆在弯道行驶时人员乘坐的舒适性。美国、日本、中国汽车试验场多采用MC曲线,中国已经建成的试车场有海南汽车试验场、定远总后汽车试验场、襄樊二汽汽车试验场(160km/h)、通县交通部公路交通试验场、农安一汽汽车试验场、长城保定徐水汽车试验场等,其高速环道几何设计都无一例外地采用了麦克康纳尔曲线。他不同于以往纯数学型的缓和曲线,他的平曲线参数包括了缓和曲线起点的路面横坡i0(0.7~1.0%)、平衡车速v(120~300km/h)、重力加速度g(9.8或9.81m/s2)等参数。高速环道一般选取最外侧的高速环道的中线作为设计中线,中线坐标方位角的推导过程如下:

    ①根据设计平衡车速和力学平衡条件 ,确定圆曲线段的曲线半径R=v^2/(gtan(θ0+φ),得到相应的侧摆角φmax。

    ②求任意一点的切线方位角τ=∫[0,L]gtan(θ0+φ)/v^2dL,侧摆角φ=f(L),φ是L的分段连续三次多项式,把φ值代入,τ=f(L)是一个超越积分,原函数不能用任何一种已知的初等函数来表达,被积函数由于是三次多项式的分段正切函数,难以用泰勒公式展开为弧长的幂级数,这里用利用收敛速度较快的复合辛普森公式或复合高斯-勒让德求积公式计算任意定积分的近似值。

    ③利用二次积分近似计算的概念求出切线支距坐标系下的坐标u、v,u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL。把弧长L按照ΔL=0.4~0.5m左右的间距分成n0等份,对于每一等份有Δx=ΔL*cosτ,Δy=ΔL*sinτ,然后把他们累加起来就可以得到u、v。

    ④利用坐标旋转,求出大地坐标系下的坐标。X=C+WUcosE-IVsinE,Y=D+WUsinE+IvcosE,Q=E+W*I*τ,E=ZH或HZ点切线方位角,K为所求点的里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1。

    麦克康纳尔曲线不同于所有纯数学型的那些缓和曲线,由于切线方位角τ=f(L)是一个超越积分函数,造成了切线支距坐标系下的坐标u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL是一个一元二次积分函数,不能用一次积分函数或者初等函数来表达,所以只能进行定积分的近似计算,因而ΔL的取值不同会造成计算结果的很大差异,理论上ΔL取值越小计算结果越精确,但是ΔL取值越小计算时间越长,同时会造成累计误差,而高速环道下部为路基工程由于有超宽碾压部分,施工放样时±5cm的控制精度也满足施工要求,路面施工时则要求±3mm以内,所以选取合适的ΔL在精度满足条件的前提下尽可能减少计算时间是折衷的办法。一般情况下可选取ΔL=0.4~0.5m,然后对HY点或YH点的X坐标进行检验,调整步距ΔL直到HY点或YH点的X坐标与设计相吻合即可。从推导过程可以看出,麦克康纳尔曲线的解算并不严密,坐标解算的结果只是一个近似结果,是在一定条件下满足精度要求的、相对可接受的结果。

    3.0版本提供了CASIO fx-9750GII,9860程序的G1M和G2M格式全套坐标高程方位角源程序,5800改编成9750或者9860程序很简单,主要注意以下几点:

    ①9750不支持类似?A的变量输入命令,必须用?→A。

    ②9750计算器:有A~Z,r,θ,28个字母变量,不支持扩展变量,Pol函数和Rec函数的答案不使用任何字母变量。Pol和Rec函数结果存储在List Ans列表中,Pol(C-N,D-E),List Ans[1]→I:List Ans[2]→J取出距离。

    ③9750和9860原生不支持上次输入的变量显示,需要自己手工编写程序实现输入的变量回显。借用了网友wu525436发布的9750变量回显示范程序(支持多行)A1程序,在此表示感谢。用法如下:

    Filename:CEYI

    "Q="→str 1:1→θ↙

    Q→r:Prog "A1":r→Q↙

    "T="→str 1:2→θ↙

    T→r:Prog "A1":r→T↙

    "P="→str 1:3→θ↙

    P→r:Prog "A1":r→P↙

    "S="→str 1:4→θ↙

    S→r:Prog "A1":r→S↙

    "Z="→str 1:5→θ↙

    Z→r:Prog "A1":r→Z↙

    X+Tcos (Q+P)→U:Y+Tsin (Q+P)→V:U+Scos (Q+Z)→G:"G=":G↙

    V+Ssin (Q+Z)→H:"H=":H:Return

     

    Filename:JXZK

    Deg:"K="→str 1:1→θ↙

    K→r:Prog "A1":r→K↙

    If K≤37891.216:Then 35093.297→J:3805705.6572→C:506456.4048→D:157.54158→F:5500→R:Prog "YUAN":Goto 1:IfEnd↙

    If K≤40726.655:Then 40726.655→J:3800147.637→C:506470.657→D:187.03053→F:Prog "ZX":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:

    ④9750和9860源程序可直接用电脑与计算器连接软件FA-124录入后输入到计算器,也可以用FA-124软件导入别人输好的程序到计算器中,推荐从电脑录入或者导入的方法。fx-9750GII Manager PLUS是计算器的电脑模拟器,可用来进行测试。配套的子程序ZX,HUAN,YUAN,PQX,GC已录入好,可直接从g2m文件导入。

    坐标及高程主程序用软件生成txt文件后粘贴到电脑与计算器连接软件FA-124中,在FA-124中把所有的乱码对照txt程序清单修改为正确的符号及函数,注意角度F格式是度.分秒要正确输入!!!例如187.03053→F,应输入187°03°05.3°→F。OPTN-ANGEL-度分秒。

    在9750、9860程序中加入了反算功能,为了适应此更改,对5800程序进行了修改,把CEYI子程序从ZX、YUAN、HUAN中移出来,在主程序中直接调用,取消XYQ在ZX、YUAN、HUAN中的显示,改为在CEYI中显示变量结果。

    3.2版本增加了CASIO fx-9750 GII、fx-9860 GII解算布劳斯曲线、麦克康纳尔曲线平面坐标的子程序。由于麦克康纳尔曲线需要按照ΔL=0.5m分段计算,而且每个分段的切线方位角需要进行1-3次分段积分,计算量非常大,因此当计算到麦克康纳尔曲线弧长最大处,模拟器测试计算时间长达5分钟之久,没有实用价值,这里只是提供一个思路,如果想要计算速度快,可以用利用CASIO fx-9860G SDK软件开发工具包编写g1a格式的C语言外接应用程序,缩短计算时间,但9750不支持C语言。g1m是单个的程序文件,g2m则是多个程序及文件的打包,这里提供g2m格式程序包,程序可以在fx-9750 GII、fx-9860 GII模拟器上面进行测试,9750模拟器支持g1m和g2m格式文件,9860模拟器只支持g1m格式文件。FA-124是计算器与电脑连接的软件,支持g1m和g2m格式文件导入导出及查看,注意FA-124不支持长文件名。

    ①麦克康纳尔曲线主程序可由软件自动生成,例子:

    Deg:?K↙

    If K≤491:Then 0→J:4324243.197→C:368252.467→D:91°46°50.8°→F:580→R:66.6667→A:0.5729→B:491→O:Prog "MC":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:Prog "CEYI"

    各参数意义:K为所求点的里程,J为ZH或HZ点里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1,A=设计平衡车速,单位m/s;B=arctan(ZH或HZ点横坡),单位度;O=MC曲线长度。

    默认值ΔL=0.5m,有7处可根据误差调整修改:把(L÷0.5)改成(L÷0.46)这样子即可。

    ②布劳斯曲线主程序可由软件自动生成,例子:

    Deg:?K↙

    If K≤949.078:Then 549.078→J:3350080.905→C:441093.574→D:338°20°36.4°→F:400→R:400→A:Prog "BLOSS":Goto 1:IfEnd↙

    Lbl 1:Prog "CEYI"

    各参数意义:K为所求点的里程,J为ZH或HZ点里程,CD为ZH或HZ点坐标,EF为前进方向的直线方位角,A=布劳斯曲线长度,I=R/Abs(R),半径R右偏取正,左偏取负;W第一段取正1,第二段取负1,XYGH中边桩坐标,Q切线方位角,TPSZ第一偏距偏角第二偏距偏角。

    1.2.3坐标反算

    坐标反算就是已知坐标反算里程偏距。在线元法计算标签中单击反算按钮出现以下对话框:

     

     

     

     

     

     

     

    正算是反算的基础,正算的算法大家研究的很多了,判断点位落在哪个曲线段是通过正算程序来判断的,因此无论是那种线形,例如直线、圆、回旋线、麦克康纳尔曲线、布劳斯曲线等曲线,只要正算能算出来,都可以反算出里程偏距。

    可以从excel文件导入XYK批量反算里程偏距。excel格式开始菜单有范例《坐标反算zk格式模板.xls》,前两行是表头,第三行开始是数据行,内容依次为X坐标,Y坐标,大致里程Kd,反算里程K,反算偏距T,大致里程输入全线起点里程即可。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    在《坐标反算zk格式模板》excel文件中,2.9版本开始增加了对里程偏距高程的整理vba程序。根据全站仪或者GPS实测的XYZ坐标高程,可以反算准确的里程偏距,然后单击整理里程偏距高程就可以按顺序整理数据。如果没有测量XY坐标,用钢尺测量的偏距,用水准仪测量的高程,单击整理里程偏距高程后excel VBA也能够运行。小数位是设置的round函数位数,近似度2米可以根据情况修改,意思是里程前后2米被认为是同一个桩号,整理后自动生成地面线dmx数据文件,结合设计线sjx文件就可以生成cad断面图。

    1.3从ZH、HZ点计算缓和曲线(辅助程序)

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    本程序为辅助程序,用来从ZH点或HZ点计算整条完全的缓和曲线,若不知道HY点X、Y、Q参数,可用此程序计算出来,该程序主要用于从大半径向小半径方向推算复核;参数设置参考平曲线计算;导出到EXCEL的办法同平曲线计算。

    1.4直线计算(辅助程序)

     

     

     

     

     

     

     

     


    本程序为辅助程序,若已知P1(X1,Y1),P1-->P2的距离I及方位角J(度.分秒格式),可计算坐标P2(X2,Y2)。

    1.5方位角计算(辅助程序)

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    已知两点的坐标,可计算P1-->P2的距离及方位角;

    角度可以进行加减运算。(单位:度.分秒格式)

    1.6桥涵下部结构计算

    计算桥涵下部结构坐标时,首先必须要明确的是墩台是平行布置还是径向布置,这直接影响坐标计算结果的正确与否。

    1.6.1涵洞通道角点计算

    涵洞通道一般为平行布置,盖板等长,0号和1号墙身平行,以涵洞中心里程切线方位角为基准方位角,横向轴线与该基准方位角成一定角度,用二次偏距法计算。

     

     

     

     

     

     


    1.6.2桥梁墩台平行布置

    桥梁梁板长度相同,一般以桥梁中心桩号或者中心桩号前后的一个墩中心切线方位角为基准切线方位角,各墩台均与该基准方位角成一定角度,墩台平行,这种情况下是平行布置,该情况下墩台横向轴线与该墩台中心切线法方位角所成角度均不相等。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    墩台平行布置时,必须先了解设计意图,先计算基准切线方位角Q0,然后计算每个桥墩处的中桩坐标Xi,Yi,Qi,然后把每个Qi修改为Q0,输入偏距偏角来计算桩基中心级承台角点坐标。用开始菜单有范例格式《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》直接导入时,把基准切线方位角输入即可批量计算。如下图:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1.6.3桥梁墩台径向布置

    每一处墩台的轴线都和本桩号处的切线方位角成一个固定夹角,内外侧梁板长度不等,或者梁板长度相等但湿接缝内外宽度不等,这种情况下是径向布置。计算单点的时候输入偏距偏角直接计算即可,批量计算时《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》中基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1.7桥涵上部结构计算

    桥梁上部结构一般采用弯桥直做或弯桥折做的形式,在翼缘板上面调整宽度,用每跨的直线梁板来近似拟合线路的曲线,公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)中桥梁总体实测项目中规定,桥面宽度允许偏差为±10mm,因此上部结构的桥面系内外边缘、防撞护栏的施工必须平行于中心线,才能保证线形顺畅,不能再按照下部结构平行布置方式来计算。

    1.8路基边桩计算

    路基一般为径向布置,就是每个点的边桩都与该点的切线方位角垂直,没有什么基准方位角的概念,所以批量计算路基边桩时,《不规则里程偏距坐标复核格式wsc.xls》中基准方位角随便输入一个负值例如【-1】即可。

    2、高程计算

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    分段法则:以两竖曲线之间直线段中间的任意一点为分界,如上图中的K1、K2、K3;注意分离式路基一般要单独分段,分段时如果从起点就开始变坡,第一个分段起点必须与终点里程应相同或小1毫米,否则程序不能计算第一个分段的横坡。每输入一段竖曲线要素,必须点【输入】按钮临时保存到数组中,单击【保存到文件】可以把竖曲线参数保存为css文件,便于下次载入。

    3.4版本对竖曲线高程输入参数、参数格式等进行了更新,3.3以下版本竖曲线计算时,需要手工输入分段终点Ki、变坡点里程Ji、变坡点高程Y、竖曲线半径R、第一坡度E(%)、第二坡度F(%)共6个参数,3.4版本以后只需要输入变坡点里程Ji、变坡点高程Y、竖曲线半径R共3个参数即可,其他的交给软件自动计算,这样做一方面大大减少了参数输入工作量,减小了出错概率,也解决了由于第一第二坡度EF精度取值对于设计标高的计算误差,一般需要取道小数点后5~6位。3.4版本对以前版本的竖曲线参数做了最大化的兼容性处理,以前版本生成的参数在3.4版本中可以直接载入,新保存的参数格式直接保存为3.4版本格式。需要注意的是,3.4版本的竖曲线参数,第1个和最后一个变坡点(第n个)只作为定向用,确定第一段和最后一段的竖曲线纵坡,其起点里程J1和终点里程Jn决定竖曲线计算的范围,即(J2-T2)~(Jn-1+Tn-1)以及前后的直线段=J1~Jn,这和以前版本是有区别的,第一个和最后一个变坡点参数(J1,Y1)、(Jn,Yn)必须要输入。【检验】按钮对竖曲线里程J1~Jn的大小进行有效性检验,一般地,要求J1~Jn按照从小到大的顺序进行输入,在载入参数的时候如果发现异常,程序会进行检验并给出提示。

    J为起算点里程,Y为起算点的高程,R为圆曲线半径(取绝对值),E、F为第一、第二坡度,不带%号,例如2.5%的坡度就输入2.5,上坡取正值,下坡取负值;K为所求点的里程,T为边桩到设计高程点的斜距,I为横坡,向外流水取正,向中心流水取负,G为边桩的高程。可参考CAD图《竖曲线计算图例》。

    输入横坡参数就能计算任意偏距、任意交角的边桩高程,当然也能计算超高段高程。在路基横坡变坡点处断开,输入左右幅横坡,然后点【输入】按钮,软件会把横坡数据临时保存到数组,单击【保存到文件】按钮,就能把横坡参数保存到hpo文本文件中。

    导出到EXCEL的办法同平曲线计算。导出后一定要在每个分段上取1~2个点与设计图纸进行比对,确保计算正确。确保参数正确后单击【5800】按钮,就能够生成卡西欧5800竖曲线主程序,计算全线任意交角中边桩高程主程序,子程序GC不可缺少。(开始菜单组中《淮息5标CASIO5800坐标高程计算.doc》有范例)

     

     

     

    任意断面批量计算中边桩设计高程及横坡:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    5800竖曲线各参数意义:KV中边桩里程,J起算点里程,Y交点高程,R竖曲线半径,EF第一第二坡度不带百分号,T偏距左负右正,P偏角,H设计高程,G边桩高程。中间变量W坡度差,Q切线长,U曲线凸凹判定。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3、路基宽度计算

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    宽度参数扩展名kdu,每一段均可以选择超高类型。注意匝道连接部两条线路之间的路基宽度,与两条路线中心线之间的距离有关,不是简单的线性渐变或者抛物线渐变,分段距离参照图纸连接部间距来设置,分段间距过大与图纸误差较大。因为超高计算和加宽计算公式很简单,生成CASIO 5800程序没有使用通用公式,直接在具体分段上列出公式,这样正常段落计算更简练。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    4、路基横断面图生成

    在宽度计算标签中有横断面生成CAD脚本和导出到Excel表格的功能,即土石方戴帽子的功能。所谓的戴帽子就是将原地面测量结果用断面图表示,再将设计高程在相应的原地面断面上表示出来,用以计算每个断面的挖方和填方的数量。但只能计算单纯的挖方或者填方的横断面积和数量,不能计算半填半挖段落的横断面积和方量,半挖半填段落面积需要在cad图形中用aa或者area命令点选拐点后按F2查看面积。

    (1)设计线文件扩展名:sjx,格式如下:

    说明:前3行是说明行不能删除,第4行之后是数据行。平距左负右正。

    里程1,设计高程1,平距1,高差1,平距2,高差2,平距3,高差3……

    里程2,设计高程1,平距1,高差1,平距2,高差2,平距3,高差3……

    里程分段越小越好,一般间距为10米,间隔1米最好,可以由程序间隔一定距离自动生成,或者由excel表格配合“&”连接符号生成。

    设计高程可以是最终路面顶,也可以是路床顶部或其他路基控制层面高程。高差是距路基某一控制层面的差值。

    设计线文件最好通过excel生成,具体办法是首先载入宽度渐变参数,然后按照一定的间距或者lch里程文件生成左右幅的路基宽度,然后用excel计算路基某一控制层面的高度,利用excel的连接符“&”生成zap竖曲线点号、里程、偏距、偏角文件,在竖曲线中计算后分别生成左右幅设计标高,然后利用excel的连接符“&”生成设计线sjx文件。

    注意第一个平距和最后一个平距高差一般是边坡上的点,边坡坡长一定要足够长(可以按照坡度把平距高差加大),与原地面才有交点。最后不能有空行。

    (2)地面线文件扩展名:dmx,格式如下:

    说明:前3行不能删除,第4行之后是数据行。平距左负右正。

    里程1,平距1,高程1,平距2,高程2,平距3,高程3……

    里程2,平距1,高程1,平距2,高程2,平距3,高程3……

    地面线数据最好也通过excel生成,利用excel的连接符“&”直接生成以上格式。地面线数据里程要在设计线里程中存在才能计算横断面积。最后不能有空行。

    (3)运行cad脚本文件之前,首先应该检查脚本输入的优先级。在cad中单击工具→选项→用户系统配置→坐标数据输入的优先级→选中第二个【键盘输入】→确定。

    启动autocad→工具→运行脚本→选中生成的脚本文件之后就能够输出设计线各特征点的平距、高程、坡脚线或者开挖线的平距高程,生成地面线的平距高程,生成地面线和设计线。

    cad分层如下:

    中线:路基轴线放在这一层,长短划线。

    中线标注:路基里程、设计高程、中桩高程、填挖高、横断面积放在这一层。

    注意里程的格式可以在文本框中设置,类似excel,例如匝道的cad脚本可以设置为AK0+000、BK0+000……。

    设计线:用红色线标出设计线位置。

    设计线标注:绿色,标注引线、设计线各特征点的平距高程。

    坡脚线标注:绿色,标注坡脚的引线、平距高程。

    地面线:白色图层,存储地面线。

    地面线平距:浅红色,存储地面线平距。

    地面线标高:白色,存储地面线特征点标高。

    不同的标注放在不同的图层关闭或者显示便于打印。如果间距较小,生成cad脚本的时间可能较长。

    生成cad脚本默认的字体是true type仿宋字体,字体名是SimSun.ttc,但cad脚本只支持ttf和shx字体文件,ttc字体是通过字体名“宋体”来访问的,由于cad2008中采用宋体不能正常运行,所以默认字体采用仿宋字体,在脚本中可以把simfang.ttf修改为你想要的字体,必须是true type字体,例如华文仿宋.ttf等其他ttf字体即可。

    生成的横断面图如下:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    (4)自动计算路基土石方数量。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    后  记

        一个好的程序,程序的正确性、健壮性、可靠性、效率、易用性、可读性(可理解性)、可扩展性、可复用性、兼容性、可移植性是软件所应具备的基本特征。《高速公路坐标高程计算软件》是卡西欧4800、4850、5800计算程序的有效补充和增强,与同类软件相比,他具有以下特点:

    1、算法优化。坐标高程计算由于很多人都参考教材上的算法,一般采用切线支距法来计算坐标,一般是从大半径向小半径方向推算坐标,起算点一般为ZH或HZ点,铁路放样很简单,一般没有问题,对于高速公路有不完全缓和曲线,计算起来就很不方便了,ZH或HZ点不存在,需要判断曲线是否是完全缓和曲线,这种算法我在2003年的时候已经抛弃了。《高速公路坐标高程计算程序》采用的是从小半径向大半径方向推算坐标的方法,选取一个特殊点即HY点作为起算点,来推算整条缓和曲线的办法,把【缓1+圆+缓2】作为一个整体进行计算,由于HY点的相对固定性,不用判断缓和曲线是否是完全的,直接输入HY点的坐标方位角及回旋参数,圆曲线长就能计算整条缓和曲线,这种算法是软件首创的。而采用这种算法的卡西欧4800、4850、5800计算器,能够很大限度地减少程序参数输入,节约计算器空间。

    2、模块化设计。把线形分为直线、圆曲线、缓1+圆+缓2、布劳斯曲线几种基本线形,说到缓和曲线,种类挺多的,有200多种,高速公路常用的是回旋线,汽车试验场高速环道常用的是麦克康纳尔曲线和布劳斯曲线,由于国外的技术封锁,这两种曲线的坐标高程计算软件上实现均为商业软件,价格较为昂贵。布劳斯曲线也可以和圆曲线作为一个整体,考虑到卡西欧可编程4800、4850、5800计算器性能,高次方计算时间较长,把布劳斯曲线起算点设定在ZH点。模块化设计让程序可读性强,算法容易理解,加入其它线形也方便,可扩展性很强。在卡西欧可编程计算器上实现也很简单,既可以采用泰勒展开式的公式,也可以直接利用卡西欧4800、4850、5800计算器中集成的积分函数功能来推导,这些都与软件功能相对应,便于复核。如果把不同线形生搬硬套地糅合在一起,直线半径要通过输入0或者高次方,这些未免有些牵强。对于直线和圆曲线,起算点应该可以选定其上的任意一点。1.6版可以直接生成卡西欧5800坐标高程计算主程序。

    3、程序开发平台选定。选用Excel+VBA输入界面不统一,不直观,对于VBA这种傍大款的开发我很不喜欢。Vs.net平台运行库太大,一个2兆左右的计算程序,运行库100多兆肯定是得不偿失的。选用Delphi或者VC对于非计算机专业的有难度,一个体积不大的小型计算程序,选择VB6.0作为快速开发工具是很合理的。

    4、程序正确性。与图纸的误差均在1到2毫米之内满足精度要求。由于交点法计算平曲线只能计算对称型曲线,线元法具有通用性,参数输入以线元法为主,交点法为辅,为了减小和设计图纸的误差,对交点法进行了分段,交点桩号采用图纸桩号进行逐段推算,切线长、缓和曲线长、曲线总长均采用设计图纸的舍入方法进行取舍。

    5、程序健壮性与可靠性。从2005年愚人节发布1.0版本开始至今,程序陆续在增加新功能,但各种功能一直非常稳定可靠,程序健壮性与可靠性在不断提高。对于断链的处理采用分开计算的方法。

    6、程序易用性。程序所有界面均在一个表单里面,form里面用frame进行分组标识,输入输出参数一目了然。参数的载入用不同的扩展名进行过滤,一个项目所有的平曲线竖曲线参数放在一起,载入不会混淆,而且载入后直接显示可计算里程段落,即使是新手上手也很快。平曲线批量计算采用从wsc或excel文件输入的方式,可以批量计算任意里程偏距偏角坐标,对于结构物角点计算采用第一第二偏距,可以计算任意桩号墩台平行布置和径向布置坐标。竖曲线支持任意交角边桩高程计算,这对斜交桥涵高程计算很方便。

    7、程序的兼容性。输出到txt格式,稍加修改可导入到全站仪中。由于未引用Excel支持控件,所以支持不同版本Excel输出。CAD输出采用脚本方式输出,支持不同CAD版本,脚本可以根据需要随意修改文字高度、图层、颜色等,是一种非常灵活的图形生成方式。CAD和Excel输出的时候可以批量输出全线特征点坐标。

    8、完全免费,所有版本的源代码都已全部公开,同时发布配套的卡西欧4800、4850、5800计算程序。

    9、程序需要完善的部分:①汽车试验场高速环道麦克康纳尔曲线坐标计算精度还需要进一步完善,缺乏布劳斯曲线和麦克康纳尔曲线抛物面高程计算。②竖曲线参数输入过多,实际上很多较多可以省略交由程序计算,例如分段终点、第一坡度和第二坡度,主要是为了和5800计算器对应。(3.4版本电脑程序已修改)。③只能在PC电脑上运行,不能在智能手机上运行。④9750、9860程序没有采用串列编程,数据输入上稍微麻烦点,没有兴趣和动力改进了。

    我悄悄地写着,在拥挤的人群之中。

    你投射过来异样的眼神,

    诧异也好,欣赏也罢;

    并不曾使我的代码凌乱。

    因为令我飞扬的,不是你注视的目光,

    而是我,业余程序员的心。

    ----双心软件·代码飞扬

    2016年1月23日

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空空如也

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