[发明专利]一种高速环道曲面构建及土方估算方法

说明书

本发明提供一种高速环道曲面构建及土方估算方法，包括以下步骤：S1、确定高速环道的直线段和曲线段；S2、根据缓和曲线计算公式以及设计的高速环道的横断面形式，计算曲线段上的三维坐标点；S3、将曲线段的三维坐标点展点至civil3d中，构建曲线段道路曲面，根据地形图建立地形曲面并对曲线段道路曲面进行内外侧放坡，形成曲线段边坡曲面，曲线段道路曲面和曲线段边坡曲面组成曲线段曲面；S4、建立直线段道路模型，并构建直线段曲面；S5、合并直线段曲面与曲线段曲面形成高速环道曲面；S6、根据地形图建立地形曲面，利用civil3d三角网体积曲面功能计算高速环道曲面与地形曲面的差异，得到土方量。使用该方法计算高速环道的土方更加准确，符合实际。

技术领域

本发明涉及的技术领域，具体涉及一种高速环道曲面构建及土方估算方法。

背景技术

高速环道是专供汽车进行高速行驶试验的闭合循环跑道，在很大程度上代表着汽车试验场的建设水平和规模，也是汽车试验场的核心设施，其形式多种多样，目前较多采用的是椭圆形。作为整个汽车试验场中的重要一环，其对高速行驶车辆的安全性、舒适性要求较高，同时受场地条件等因素的限制，因此曲线半径和超高指标与一般道路大大不同。相较于一般公路市政道路而言高速环道缓和曲线多采用麦克康纳尔曲线和布劳斯曲线，其断面形式多种多样，适应的平衡车速的范围也较广(120～300km/h)，因此高速环道弯道多为大超高曲面。现阶段高速环道土方计算方法多为断面法，其计算结果相较实际偏差较大，为此提出利用civil3d曲面法进行高速环道曲面的构建及土方量的估算。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种高速环道曲面构建及土方估算方法，通过该方法计算得到的土方量更为准确，符合实际。

本发明提供一种高速环道曲面构建及土方估算方法，包括以下步骤：

S1、确定高速环道的直线段和曲线段，其中曲线段包括缓和曲线和圆曲线；确定高速环道的组成、全长、设计最高平衡车速v、缓和曲线长度S以及圆曲线半径R。

S2、根据缓和曲线计算公式以及设计的高速环道的横断面形式，计算曲线段上的三维坐标点；

S3、将曲线段的三维坐标点展点至civil3d中，构建曲线段道路曲面，根据地形图建立地形曲面并对曲线段道路曲面进行内外侧放坡，形成曲线段边坡曲面，曲线段道路曲面和曲线段边坡曲面组成曲线段曲面；

S4、建立直线段道路模型，并构建直线段曲面；

S5、合并直线段曲面与曲线段曲面形成高速环道曲面；

S6、根据地形图建立地形曲面，利用civil3d三角网体积曲面功能计算高速环道曲面与地形曲面的差异，得到土方量。

进一步地，所述步骤S2包括：根据设计的高速环道的横断面形式，利用切线支距法计算出曲线段任意点的偏斜角，利用任意点的偏斜角和麦克康纳尔曲线缓和曲线计算公式，计算曲线段各步长处的二维坐标点，根据高速环道各步长处的设计高程结合横断面形式计算得到曲线段各步长处对应的横断面的若干三维坐标点。

进一步地，所述步骤S3包括：构建曲线段道路曲面后对曲线段道路曲面进行调整，使得曲线段道路曲面的边界与路面边界线重合。

进一步地，对曲线段道路曲面进行调整包括：根据曲线段的三维坐标点绘制曲线段的路面边界线，将曲线段道路曲面的样式调整为三角网模式，以路面边界线为基准，删除曲线段道路曲面超出路面边界线的区域，增加曲线段道路曲面的缺角区域。

进一步地，所述步骤S3包括：对曲线段边坡曲面进行调整，使得曲线段边坡曲面与道路模型的边坡边界线重合。

进一步地，根据曲线段道路曲面、地形曲面生成道路模型，道路模型包括边坡边界线，将曲线段边坡曲面的样式调整为三角网模式，以边坡边界线为基准，删除曲线段边坡曲面超出边坡边界线的区域，增加曲线段边坡曲面的缺角区域。