[发明专利]基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法

权利要求书

1.一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，获取需要施工的道路工程的坡道参数；

步骤S2，使用基于四次型曲线的竖曲线将相邻的直线道路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，所述竖曲线按照如下方程设计：

其中z为连接直线道路的竖曲线的坐标值，z轴的方向为垂直于水平面；式中以直线道路与竖曲线引入点的交点为原点，x轴为直线道路的延长线方向；L为竖曲线水平投影长度，i₁、i₂分别是竖曲线引入端的坡度和引出端的坡度；(0，L)表示z所对应的直角坐标x的取值范围。

3.根据权利要求1所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，所述步骤S1中的坡道参数包括：上、下坡度、车辆行驶速度、最大加速度。

4.根据权利要求2所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，所述步骤S2中的基于四次型曲线的竖曲线的获取方法包括如下步骤：

步骤S21，以竖曲线引入点为坐标原点，水平为x轴，竖直向上为z轴，竖曲线二阶导数形如：

z″＝ax²-aLx (2)

L为竖曲线长度；对(2)式积分得到：

步骤S22，设竖曲线引入端坡道斜率为i₁，引出端坡道斜率为i₂，在边界条件为z′|x＝0＝i₁，z′|x＝L＝i₂的情况下，代入式(2)解出竖曲线一阶导数为：

步骤S23，对(3)式积分并应用边界条件,z|_x＝0＝0，得竖曲线方程：

步骤S24，对(3)式求导得到竖曲线的二阶导数：

5.根据权利要求2所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，还包括：

步骤S3，对加速度限值进行验证。

6.根据权利要求5所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，当车辆以匀速v通过坡道时，竖向加速度a_s＝v²z″，则竖向最大加速度为：

7.根据权利要求6所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，还包括：

步骤S4，对曲线长度进行验证。

8.根据权利要求7所述的一种基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法，其特征在于，由最大竖向加速度限值决定的竖曲线长度限值：

9.一种道路坡道，其特征在于：所述道路坡道的竖曲线采用权利要求1-8中任一项所述的基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法进行设计。

10.一种铁路坡道的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取需要施工的铁路坡道的参数；

步骤2、利用权利要求1-8中任一项所述的的基于四次型曲线的道路工程纵断面竖曲线设计方法获取立面竖曲线方程，根据坡道实际应用时所连接坡道的坡点，以x为横坐标，z为纵坐标，计算出立面竖曲线上的每个点对应的数值坐标，多个点的数值坐标形成数值列表；

步骤3、根据步骤2中获取的具体数据的数值列表和设计规范要求，应用坐标法设计路基、道床和铺设轨道，然后进行轨道铺设。