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纬地软件用户手册


第一部分 纬地道路辅助设计系统教程
( HintCAD V5.0~6.0 )

第一章
1.1 系统主要功能
1.1.1 路线辅助设计

系统主要功能及常规应用步骤

(1)平面动态可视化设计与绘图 系统沿用传统的导线法(交点法)经典理论,可进行任意组合形式的公路平面线形设计计算和多种 模

式的反算。用户可在计算机屏幕上交互进行定线及修改设计,在动态拖动修改交点位置、曲线半径、 切线长度、缓和曲线参数的同时,可以实时监控其交点间距、转角、半径、外距以及曲线间直线段长度 等技术参数。而使用纬地智能布线技术,可以将已确定的直线、圆曲线等控制单元自动衔接为完整的路 线,并可以对路线中任一控制单元(均为 CAD 的线元实体)方便地进行平移、旋转、缩放等操作调整, 从而直观快捷并准确地确定出路线线位。在平面设计完成的同时,系统可自动完成全线桩号的连续计算 和平面绘图。 系统支持基于数字化地形图(图像)上的上述功能,同时也可方便地将低等级公路外业期间已经完 成的平面线形导入本系统。 (2)断面交互式动态拉坡与绘图 系统在自动绘制拉坡图的基础上,支持动态交互式完成拉坡与竖曲线设计。用户可实时修改变坡点 的位置、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数;对设计者指定的控制点高程或临界坡度,受控处系 统可自动提示控制情况。另外纬地针对公路改扩建项目,将在以后版本中增加自行回归纵坡(点)数据 的功能。 系统支持以“桩号区间”和“批量自动绘图”两种方式绘制任意纵、横比例和精度的纵断面设计图 及纵面缩图,自动标注沿线桥、涵等构造物,绘图栏目也可根据用户需要自由取舍定制。 以上功能不仅适用于公路主线,同样适用于互通式立交匝道的纵断面设计与绘图。 (3)超高、加宽过渡处理及路基设计计算 系统支持处理各种加宽、超高方式及其过渡变化,进而完成路基设计与计算、方便、准确地输出路 基设计表,可以自动完成该表中平、竖曲线要素栏目的标注。系统在随盘安装的“纬地路线与立交标准 设计数据库”的基础上,通过“设计向导”功能自动为项目取用超高和加宽参数,并建立控制数据文件。 另外,系统最新版中路基的断面型式(包括城市道路的多板块断面)可由用户随意指定或修改。 (4)参数化横断面设计与绘图 系统支持常规模式和高等级公路沟底纵坡设计模式下的横断面戴帽设计,同时准确计算并输出断面 填挖方面积以及坡口、坡脚距离等数据,并可以根据用户选择准确扣除断面中的路槽面积(包括城市道 路的多板块断面的路槽) 。用户可任意定制多级填挖方边坡和不同形式的边沟排水沟。新版中提供了横 断面修改和土方数据联动功能, 。 系统直接根据用户设定自动分幅输出多种比例的横断面设计图,并可自动在图中标注断面信息和断 面各控制点设计高程。 V4.0 以后版本中新增横断面设计中的支挡防护构造物处理模块, 可自动在横断面设计图中绘出挡土
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墙、护坡等构造物,并可设置支挡构造物根据路基填土高度自动变换墙高度或自动变换填土高度,并在 断面中准确扣除其土方数量。 (5)土石方计算与土石方计算表等成果的输出 系统利用在横断面设计输出的土石方数据,直接计算并输出 Excel 或 word 格式的土石方计算表, 方便用户打印输出和进行调配、累加计算等工作。系统可在计算中自动扣除大、中桥,隧道以及路槽的 土石方数量,并考虑到松方系数、土石比例及损耗率等影响因素。 特别是系统直接为最新开发完成的纬地系列软件“纬地土石方可视化调配系统”提供原始数据,用 户在方便、直观的鼠标拖曳操作中完成土石方纵向调配,系统自动记录用户的每一次操作(可无限制返 回) ,并据此直接绘制完成全线的土石方纵向调配图表。 (6)公路用地图(表)与总体布置图绘制输出 基于公路几何设计成果,系统批量自动分幅绘制公路用地边线,标注桩号与距离或直接标注用地边 线上控制点的平面坐标,同时可输出公路逐桩用地表(仅供参考)和公路用地坐标表。 同样,系统还可基于路线平面图,直接绘制路基边缘线、坡口坡脚线、示坡线以及边沟排水沟边线 等,自动分幅绘制路线总体布置图。 系统新版中可区别跨径与角度自动标注所有大、中型桥梁、隧道、涵洞等构造物。 (7)路线概略透视图绘制(以及全景透视图) 系统可直接利用路线的平、纵、横原始数据,绘制出任意指定桩号位置和视点高度、方向的公路概 略透视图(线条图) 。 另外,在系统的数模版中,系统可直接生成全线的地面模型和公路全三维模型,可得到任意位置的 三维全景透视图,并可使用纬地实时漫游系统方便地渲染制作成三维动态全景透视图(三维动画) ,并 模拟行车状态或飞行状态。 (8)路基沟底标高数据输出沟底纵坡设计 系统的横断面设计模块中可直接输出路基两侧排水沟及边沟的标高数据,新版软件中,用户可交互 式完成路基两侧沟底标高的拉坡设计。 (9)平面移线 平面移线功能主要针对低等级公路项目测设过程中发生移线情况而开发,系统可自动计算搜索得到 移线后的对应桩号、左右移距以及纵、横地面线数据。 1.1.2 互通式立交辅助设计 (1)立交匝道平面线位的动态可视化设计与绘图 系统采用曲线单元设计法和匝道起终点智能化自动接线相结合的立交匝道平面设计思路,方便、快 捷地完成任意立交线形的设计和接线。特别是系统在任意曲线单元和起点接线约束时,可实时拖动其它 曲线单元,匝道终点动态接线更为直观、灵活。立交匝道平面线位的动态可视化设计是纬地系统的核心 和精髓。 与主线平面绘图相同,系统在立交平面设计完成的同时,完成立交平面线图的绘制,用户可根据出 图需要控制其标注方向、内容和字体大小;同时可直接在线位图中绘制输出立交曲线表和立交主点坐标 表。 (2)任意的断面型式、超高加宽过渡处理 系统采用独特而精巧的路幅变化描述和超高变化描述方式,可支持处理任意路基断面变化型式(如
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单、双车道变化、分离式路基等)和各种超高变化。 同样基于已随盘安装的“纬地路线与立交标准设计数据库” , “设计向导”功能也可为匝道项目自动 建立超高和加宽变化控制数据。 (3)立交连接部设计与绘图 纬地系统除支持处理立交设计中各种形式的加宽和超高过渡外,还可自动搜索计算立交匝道连接部 (加、减速车道至楔形端)的横向宽度变化。在绘制连接部图时根据用户指定可批量标注桩号及各变化 段的路幅宽度,自动搜索确定楔形端位置及相关线形的对应桩号。 (4)连接部路面标高数据图绘制 在连接部设计详图(大样图)的基础上,系统可批量计算、标注各变化位置及桩号断面的路基横向 宽度、各控制点的设计标高及横坡等数据。由于系统内部采用同一计算核心模块,所以自动保证立交连 接部处路基设计表、横断面图和路面标高图等输出成果的一致性。 (5)立交绘图模板的设置与修改 在绘制连接部图和路面数据标高图时,系统内置有多套不同比例和不同型式的绘图模板供用户选 用。用户还可以完全按照自己的要求,定制增加或修改标准模板,以得到不同风格的设计图纸。 (6)分离式路基的判断确定 用以自动判断确定互通式立交中主线与匝道之间、匝道与匝道之间、或高速公路分离式路基左右线 之间的路基边坡相交位置,准确计算出相交位置至中线的距离,并可在横断面图中搜索绘制出相邻路基 断面的桩号和路基设计线。 纬地系统的开发设计首先是基于互通式立交设计的,系统 V1.0~V2.0 版只有互通式立交设计部分 的内容, Hint3.0 以后版本发展为同时兼顾路线和互通式立交辅助设计两套功能的专业软件。 前面所述及 的关于路线设计部分的所有功能,如纵断面设计与绘图、路基设计、横断面设计与绘图、土石方计算等 均同时适用于互通式立交设计,这里不再重复。 1.1.3 数字化地面模型应用(DTM) (1)支持多种三维地形数据接口(来源)

系统支持 AutoCAD 的 dwg / dxf 格式、 Microstation 的 dgn 格式、 Card/1 软件的 asc/pol 格式,以及 pnt/dgx/dlx 格式等多种三维地形数据来源(接 口) ,三维地形数据既可以是专业测绘部门航测后提供的,也可以是用户 自行对地形图扫描矢量化后得到的。
(2)自动过滤、剔除粗差点和处理断裂线相交等情况 系统自动过滤并剔除三维数据中的高程粗差点,自行处理平面位置相同点和断裂线相交等情况,免 去繁多的手工修改工作。 (3)快速建立最优化三角网的三维数字地面模型(DTM) 以独特的内存优化模块和最快的点排序方法为引擎,纬地系统建立最优化三角网状数字地面模型的 速度是国外其他同类软件的两倍以上,并且突破了其他软件在处理公路带状长大数模时存在的限制,没 有可处理点数上限。 (4)系统提供多种数据编辑、修改和优化功能 系统不仅提供多种编辑三角网的功能,如插入、删除三维点,交换对角线或插入约束段,另外系统 专门开发了自动优化去除平三角形的数模优化等模块。
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(5)系统快速、准确地完成路线纵、横断面地面线插值(或剖切) 系统可根据用户需求快速插值计算(或剖切) ,并输出路线纵、横断面的地面线数据。用户可立即 在计算机上完成纵断拉坡设计、路基设计、横断面设计,进而直接得到土石方工程量,使大范围的路线 方案深度比选和优化成为现实。 (6)系统提供对两维平面数字化地形图的三维化功能

系统提供多种命令工具,可快速将两维状态的数字化地形图转化为 三维图形,进而建立数字地面模型。
1.1.4 公路三维真实模型的建立(3DRoad) 1)基于三维地模快速建立公路全线地面三维模型。 2)基于横断面设计建立真实的公路全三维模型(包括护栏、标线、波型梁等) 。 3)自动根据公路全三维模型完成对原地面模型的切割(挖除) 。 4)方便地制作公路全景透视图和公路三维动态全景透视图(三维动画) 。 建立在数字化地面模型基础上的公路三维模型才是真正意义上的公路三维模型。 1.1.5 平交口自动设计 1) 可以自动计算输出平交口等高线图; 2) 自动标注板块的尺寸及板角设计高程等。 1.1.6 其他功能 1)估算路基土石方数量与平均填土高度; 2)外业放线计算; 3)任意地理坐标系统的换带计算; 4)桥位和桩基坐标表输出及设计高程计算; 5)立交连接部鼻端(楔形端)位置自动搜索; 6)任意桩号坐标自动查询等; 7)绘制任意桩号法线; 8)查询任意点至中线距离及桩号; 9)查询任意桩号的设计高程及填挖; 10)查询任意线元的信息; 11)图纸的批量打印功能; 12)路面上任意点位的标高计算功能。 1.1.7 数据输入与准备

纬地系统中所有的平、纵、横基础数据录入均开发有实用、方便的 录入工具(软件) ,如:平面数据(交点)导入/导出、纵断面数据输入、 横断面数据输入等,减少了数据输入错误,方便用户使用。
1.1.8 输出成果 (1)绘图部分
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1)路线平面设计图; 2)路线纵断设计图; 3)横断面设计图; 4)公路用地图(表) ; 5)路线总体布置图; 6)路线概略与全景透视图; 7)互通式立交平面线位数据图; 8)立交连接部设计详图; 9)立交连接部路面标高图。 纬地系统版可批量、高效输出路线平、纵、横等所有相关图纸,用户可单张、多张或一次性输出打 印所有图纸。 (2)出表部分 1)直线及曲线转角一览表; 2)主点坐标表; 3)逐桩坐标表; 4)立交曲线表与路线平面曲线元素表; 5)纵坡与竖曲线表; 6)路基设计表; 7)超高加宽表; 8)路面加宽表; 9)路基排水设计表; 10)公路用地表; 11)土石方计算表; 12)边沟、排水沟设计表; 13)总里程及断链桩号表; 14)主要经济技术指标表。 15)水准点表 以上输出的表格均可由用户自由选择输出方式(AutoCAD 图形、WORD、EXCEL 三种方式) ,并 自动分页,方便打印。

1.2 系统应用常规步骤
使用 HintCAD V5.8 版进行公路路线及互通立交的设计工作,一般步骤如下。 1.2.1 常规公路施工图设计项目(对于工程可行性研究或初步设计项目,根据需要简略应用下述有关内容) 1)点击“项目”→“新建项目” ,指定项目名称、路径,新建公路路线设计项目。 2)点击“设计”→“主线平面设计” (也可交互使用“立交平面设计” ) ,进行路线平面线形设计与 调整;直接生成路线平面图,在“主线平面设计” (或“立交平面设计” )对话框中点击“保存”得到*.jd 数据和*.pm 数据。
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3)点击“表格”→“输出直曲转角表”功能生成路线直线及曲线转角一览表。 4)点击“项目”→“设计向导” ,根据提示自动建立:路幅宽度变化数据文件(*.wid) 、超高过渡 数据文件(*.sup) 、设计参数控制文件(*.ctr) 、桩号序列文件(*.sta)等数据文件。 5)点击“表格”→“输出逐桩坐标表”功能生成路线逐桩坐标表。 6)使用“项目管理”或利用“HintCAD 专用数据管理编辑器”结合实际项目特点修改以下数据文 件:路幅宽度变化数据文件(*.wid) 、超高过渡数据文件(*.sup) 、设计参数控制数据文件(*.ctr)等, 这些数据文件控制项目的超高、加宽等过渡变化和纵面控制条件等情况。 7)点击“数据”→“纵断数据输入”输入纵断面地面线数据(*.dmx) ; “数据”→“横断数据输入” 功能输入横断面地面线数据(*.hdm) ;并在项目管理器中添加该数据文件。 8)点击“设计”→“纵断面设计”进行纵断面拉坡和竖曲线设计调整,保存数据至*.zdm 文件中。 9)点击“设计”→“纵断面绘图”生成路线纵断面图,同时根据设计参数控制文件(*.ctr) ,标注 各类构造物,点击“表格”→“输出竖曲线表”计算输出纵坡、竖曲线表。 10)点击“设计”→“路基设计计算” ,生成路基设计中间数据文件(*.lj) ;并可由路基设计中间数 据文件,点击“表格”→“输出路基设计表”计算输出路基设计表。 11)点击“设计”→“支挡构造物处理”输入有关挡墙等支挡物数据,并将其保存到当前项目中。 12) 点击 “设计” → “横断设计绘图” , 绘制路基横断面设计图, 同时直接输出土石方数据文件 (*.tf) 、 根据需要输出路基横断面三维数据文件 (*.3DR) 和左右侧边沟沟底标高数据 (C:\Hint58\Lst\zgdbg.tmp) 、 (C:\Hint58\Lst\ygdbg.tmp) 。 13)点击“数据”→“控制参数输入”修改设计参数控制数据文件中关于土石比例分配的控制数据, 点击“表格”→“输出土方计算表”计算输出土石方数量计算表和每公里土石方表。 14)点击“绘图”→“绘制总体布置图”绘制路线总体设计图。 15)点击“绘图”→“绘制公路用地图”可绘制公路占地图。 1.2.2

低等级公路设计项目

一般低等级公路项目需在外业期间现场进行平面线形设计,所以对于低等级公路项目应用纬地系统 的步骤如下: 1)点击“项目”→“新建项目” ,指定项目名称、路径,新建公路路线设计项目。 2)根据外业平面设计资料,点击“数据”→“平面数据导入” (或“平面交点导入” )功能,输入 平面设计数据,并点击“导入为交点数据”将平面数据导入为纬地所支持的“平面交点数据” (对应文 件后缀*.jd,关于如何应用平面导入功能,请参阅教程中的 3.12 和 3.13 节的内容) 。 3)点击“项目”→“项目管理器”中的“文件”管理页,选择“平面交点文件”一栏,指定平面 导入生成的平面交点文件(*.jd)并添加到项目中,点击“项目文件”菜单的“保存退出” 。 4)启动“主线平面设计”便可自动打开交点数据, “计算绘图”后可直接在 AutoCAD 中生成平面 图形。点击“保存”按钮,系统自动将交点数据(*.jd)转化为平面曲线数据(*.pm) 。 5)以下同 1.2.1 节中第 3)步以后的内容。 编者:为了更好的引导帮助新用户上手使用纬地系统进行低等级公路的设计绘图,我们又专门针对 低等级公路的设计用户,编写了《低等级道路计算机设计指南》一文,供用户参考。

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1.2.3 互通式立交设计项目 1)新建互通式立交设计项目,并指定项目名称(如“×××立交×匝道” ) 、路径等。 2)用“立交平面设计”功能进行匝道平面线位设计(保存后得到*.pm 文件) 。 3)生成匝道“曲线表”和“主点坐标表” 。 4) 启用 “设计向导” , 根据提示自动建立: 路幅宽度变化数据文件 (*.wid) 、 超高过渡数据文件 (*.sup) 、 设计参数控制文件(*.ctr) 、桩号序列文件(*.sta)等数据文件。 5)使用“生成逐桩表”功能生成路线逐桩坐标表。 6)利用“连接部图绘制”功能,进行立交连接部图绘图和路线平面图绘图,特别是对于加宽设计 区间。 7)使用“项目管理”或利用“HintCAD 专用数据管理编辑器”结合实际修改以下数据文件:路幅 宽度变化数据文件(*.wid) 、超高过渡数据文件(*.sup) 、设计参数控制文件(*.ctr) 。 8)利用“纵断数据输入程序”输入纵断面地面线数据文件(*.dmx) ;利用“横断数据输入”功能 输入横断面地面线数据文件(*.hdm) ;保存文件后系统自动将数据文件添加到当前项目。 9)利用“纵断面设计”功能进行纵断面拉坡和竖曲线设计调整(保存至*.zdm 文件) ,同时可直接 输出“纵坡竖曲线表” 。 10)绘制纵断面设计图,同时根据设计参数控制文件(*.ctr) ,标注各类构造物。 11)进行“路基设计计算” ,输出路基设计中间数据文件(*.lj) ;并可由路基设计中间数据文件直接 生成路基设计表。 12)基于连接部设计图,利用“路面标高图绘制”功能进行路面标高图绘制。 13)利用“挡土墙录入”功能输入有关挡墙等支挡物数据,并将其保存到当前项目中。 14)进行“横断面设计绘图” ,系统同时自动计算输出土石方数据文件。 15)修改设计参数控制文件(*.ctr)中关于不同路段土石比例分配的控制数据,系统计算输出土石 方数量计算表。 16)依据土石方数据文件(*.tf)中的路基左右侧坡口坡脚至中桩的距离,利用“路线总体设计图” 程序,绘制路线总体设计图,同时可绘制公路占地图。

1.3 系统版本及安装说明
1.3.1 系统安装要求(原则上以能正常安装并使用 AutoCAD 为标准) 计算机:台式或笔记本式计算机均可。 CPU:PII200 以上。 内存: 64M 以上。 操作系统: Windows 95 / 98 / me / Se / NT / 2000 /XP 均可。 图形平台: AutoCAD R14(包含 Bonus 菜单)或者 AutoCAD R2000(包含 Express 菜单)或 AutoCAD R2002 中英文版 AutoCAD R2004/R2005 中英文版 AutoCAD R2006 中英文版 Civil 3D R2005/2006 中英文版 推荐用户最好使用 AutoCAD R2000 以上版本。
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Office 环境: Office 97/2000/XP/2003 均可(以 Word 和 Excel 格式出表) 。 1.3.2 系统版本划分 1)从功能上划分,纬地三维道路 CAD 系统根据不同用户层面的需求,分为三种版本:标准版、专 业版、数模版。各版本主要功能划分如下: a、 标准版:各等级公路路线的平、纵、横设计和所有图表的绘制输出,特别适合于各等级公路的 常规路线设计。 b、 专业版:包含标准版的全部功能,在标准版的基础上增加了互通式立交设计功能和平交口设计 功能,可进行互通式立交的线位设计、连接部处理和相关图表输出, 适合高等级公路和互通式立交的设计。 c、 数模版:包含标准版、专业版的全部功能,在专业版的基础上增加 了高速建立细致、准确的公路带状(上百公里)三维数字地面模型 (DTM),直接剖切纵、横断地面线,进而得到土方数量。基于数模 和横断面设计,直接建立公路和地面全三维模型,可渲染制作成公 路全景透视图。数模版中另外增加了纬地最新研发的平面智能布线 技术。 纬地三维道路 CAD 各功能版本如图 1-1 所示。 2) 从使用方式来划分,纬地三维道路 CAD 系统又分为单机版和网络版。 a、 单机版,就是仅能在一台计算机上使用,由一只加密锁控制,软件可以在任何计算机上安装, 但运行时需要专门的软件锁支持(该软件锁可以插在计算机的并口或 USB 端口上) 。 b、 网络版,需在局域网上使用,由局域网上的任意一台计算机做为网络支持(安插加密锁) ,来 控制软件使用和用户数目(节点数) ,该局域网内的其它计算机通过 IP 地址授权使用。 1.3.3 单机版安装 从纬地道路 5.3 版开始,新的安装盘已将不同版本的软件集成到一个安装包中,可以选择不同的盘 符和目录进行安装。 在安装中用户需根据所授权的版本选择安装本系统的标准版、 专业版、 数模版软件。 安装时,用户只需直接双击运行软件目录下的“Setup.exe”或“HintSetup.msi” ,按安装向导程序提示可 完成安装。一般安装程序启动后会自动搜索计算机所使用的操作系统以及 AutoCAD R14、R2000/R2002、 R2004/R2005、R2006 或者 Civil 3D2005/ 2006 的安装版本、位置和 Office97/2000/XP/2003 中的 Word 和 Excel 的安装版本和位置,以及数据支持的版本类型等,然后自动安装支持不同操作系统下,不同 AutoCAD 版本以及 Excel 和数据库的支持程序和纬地系统。在安装程序的最后将自动安装系统的软件加 密锁驱动程序(试用版除外) 。纬地道路 5.8 版改变了原来直接从 autocad 启动挂接的方式,改为使用 纬地系统自己的桌面图标启动方式。系统安装后,在桌面和开始菜单自动建立对应 Auto CAD 不同版本 安装的纬地系统的快捷方式图标,用户直接点击桌面(或开始菜单中的)纬地快捷图标启动纬地系统, 也只有这样才加载纬地软件菜单环境,避免与其他 CAD 平台软件的可能冲突。 注意:对于 USB 软件锁(包括网络版) ,用户在安装软件时先不要插上软件锁,如果先插上软件锁, Windows 系统会立即给该软件锁安装其它的驱动程序,导致纬地系统所带驱动程序不能正常安装,使软 件无法运行。待程序安装完成后再插上软件锁,系统会自动搜索该软件锁的驱动程序并进行安装,然后 方可开始使用。
8 图 1-1
数 模 版 专 业 版 标 准 版

(8)系统安装目录和文件说明 安装程序除将一些动态库安装到操作系统的系统目录下,其他所有纬地系统程序、文档、模版均安 装到所在盘符的 Hint58 目录下,大小约 65M。 “\Help”目录下为纬地在线帮助程序和《用户手册》文档。在线帮助可以直接运行查阅, “用户手 册.doc”是通用的 Word 格式文档,用户可自由打印阅读。 “\示例 1”目录下为利用纬地系统完成的一段高速公路设计的所有数据示例。 “\示例 2”目录下为一段三级公路改建项目的所有数据示例(其中设有断链) 。 用户在学习和练习时,可参考“\示例 1”和“\示例 2”目录下的两个示例项目,了解本系统的数据 文件格式。 当用户安装纬地系统 V5.8 数模版后,系统目录(Hint58)下将自动生成“\数模”目录,其下又有 “15t” 、 “asc-pol” 、 “dwg-dxf”和“pnt-dgx-dlx”等子目录, “15t” 目录下为利用三维数模进行高速公 路设计的示例,其中数据为“ASC 和 POL”文件格式;其他分别安装有系统所支持的几种三维地形数 据接口的示例(均为实际工程示例,具体应用请参见本用户手册第十五章关于数模部分的说明) 。 纬地系统的所有图表的图框和模板均安装到所在盘符的 Hint58 目录下,主要有: Tk_hdmt.dwg tk_pmt.dwg Tk_zdmt.dwg 平面图框.dwg 低等路基表.dwg 低等路基表 G.dwg 高等路基表.dwg 高等路基表 G.dwg 路基表板块 R14.dwg 路基表板块 R14G.dwg 低等路基表 R20.dwg 低等路基表 R20G.dwg 高等路基表 R20.dwg 高等路基表 R20G.dwg 路基表板块 R20.dwg 横断面设计图的图框 平面图的图框(适用于平面裁图功能) 纵断面设计图框 平面图的图框(适用于平面自动分图功能) 低等级公路项目的路基设计表模板 (当用户选择 R14 方式时) 低等级公路项目的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R14 方式时) 高等级公路项目的路基设计表模板 (当用户选择 R14 方式时) 高等级公路项目的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R14 方式时) 路基断面包括附加板块的路基设计表模板 (当用户选择 R14 方式时) 路基断面包括附加板块的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R14 方式时) 低等级公路项目的路基设计表模板 (当用户选择 R2000 以上方式时) 低等级公路项目的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R2000 以上方式时) 高等级公路项目的路基设计表模板 (当用户选择 R2000 以上方式时) 高等级公路项目的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R2000 以上方式时) 路基断面包括附加板块的路基设计表模板
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(当用户选择 R2000 以上方式时) 路基表板块 R20G.dwg 路基超高加宽表.xls 路面加宽表.xls 土方计算表.xls 直曲表.xls 低等级直曲表.xls 高等级直曲表.xls 竖曲线表.xls 用地表.xls 用地表无坐标.xls 主要经济技术指标表.xls 总里程及断链桩号表.xls 边沟排水沟设计表.xls 低等级直曲表.doc 低等路基表.doc 高等路基表.doc 公路逐桩用地表.doc 土方计算表.doc 直曲表.doc 逐桩坐标表.doc 纵坡竖曲线表.doc 路基断面包括附加板块的路基设计表模板(断面各点高差以高程表示) (当用户选择 R2000 以上方式时) Excel 格式的路基逐桩超高加宽表模板; Excel 格式的路面加宽表模板; Excel 格式的土方数量计算表模板 Excel 格式的直曲转角表模板(交点带坐标) Excel 格式的直曲转角表模板(不带坐标) Excel 格式的直曲转角表模板(坐标复杂型) Excel 格式的纵坡竖曲线表模板 Excel 格式的公路逐桩用地表模板 Excel 格式的公路逐桩用地表模板(不带坐标) Excel 格式的主要经济技术指标表模板 Excel 格式的总里程及断链桩号表模板 Excel 格式的边沟、排水沟设计表模板 Word 格式的直曲转角表模板 Word 格式的低等级公路项目路基设计表模板 Word 格式的高等级公路项目路基设计表模板 Word 格式的公路逐桩用地表模板 Word 格式的土方数量计算表模板 Word 格式的直曲转角表模板 Word 格式的逐桩坐标表模板 Word 格式的纵坡竖曲线表模板

以上所有图表的图框和模板,用户均可根据实际工程项目需要修改其图框内容和表头文字,如设计 单位名称、图号、编制、复核、项目名称等等,但不能修改图框大小、位置以及表格行列数。 在纬地系统 5.5 版以后,系统输出图表支持存放在不同路径和盘符的图框表格模板,用户只需要在 纬地道路 CAD 的“系统”菜单中指定所需模板的保存路径即可。

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第二章
2.1 纬地设计向导
菜单:项目——设计向导 命令:Hwizard

纬地设计向导与项目管理

纬地系统 V3.0~V5.8 版在国内首先建立起基于现行《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》 的纬地路线与立交设计专用标准数据库,并研制开发“纬地设计向导”功能。该功能在路线平面设计确 定后,引导用户完成整个项目诸多标准和参数的确定和取用。可自动为不同等级和标准的设计项目选取 超高与加宽过渡区间、数值,以及填挖方边坡、边沟排水沟等设计控制参数,引导用户更加快捷、方便 地完成路线与互通式立交设计工作。这些通用标准数据可由用户自行修改(结合《公路工程技术标准》 和《公路路线设计规范》修改) ,所取用的设计控制参数,用户还可使用“控制参数输入”功能结合实 际工程情况加以修改调整。 该部分功能的研制开发成功,是纬地系统向部分智能化辅助设计方向探索的重要一步。 在纬地系统 V5.5 以后,根据设计项目的要求,在设计向导中可以将一个项目划分为若干个不同公 路等级标准的项目分段,从而避免用户将同一项目分成多个项目进行设计。还可根据同一项目不同的等 级标准分段自动计算建立超高、加宽、路幅断面、填挖方边坡等技术参数。并且支持三四级公路不设置 缓和曲线时自动在直线段和圆曲线内过渡等情况,系统能够根据超高渐变率和加宽渐变率自动计算并确 定过渡段。 纬地设计向导启动后,第一步对话框如图 2-1 所示,程序自动从项目中提取“项目名称” 、 “平面线 形文件”以及“项目路径”等数据。用户需选择项目类型(公路主线或互通式立体交叉) ,并且指定设 置本项目设计起终点范围——进行最终设计出图的有效范围,该范围可能等于平面线形设计的全长,也 可以是其中的某一部分。在其它设置栏中可以输入本项目的桩号标识(如输入 A,则所有图表的桩号前 均冠以字母 A)和桩号精度(桩号小数的保留位数) 。单击“下一步”进入本项目第一个分段的设置。

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图 2-1

项目分段 1 第一步:首先输入本项目第一段的分段终点桩号,系统默认为平面设计的终点桩号。如 果整个项目不分段,即只有一个项目分段,则不修改此桩号。其次选择“公路等级” ,根据公路等级程 序自动从数据库中提出其对应的计算车速,其对话框如图 2-2。单击“下一步”进入项目分段 1 第二步 的设置。

图 2-2

项目分段 1 第二步:设计向导提示出对应的典型路基横断面型式和具体尺寸组成,用户可直接修改 并调整路幅总宽;针对城市道路,用户还可在原公路断面的两侧设置左右侧附加板块,来方便地处理多 板块断面。对话框如图 2-3 所示。单击“下一步”进入项目分段 1 第三步。

图 2-3

项目分段 1 第三步、第四步引导用户完成项目典型填、挖方边坡的控制参数设置。用户可根据需要 设置可处理高填与深挖断面的任意多级边坡台阶。对话框分别如图 2-4 和图 2-5 所示。 项目分段 1 第五步、第六步引导用户进行路基两侧边沟、排水沟型式及典型尺寸设置,用户可以根
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据需要设置矩形或梯形边沟,对于排水沟还可设置挡土堰等。对话框分别如图 2-6 和图 2-7 所示。

图 2-4

图 2-5

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图 2-6

图 2-7

项目分段 1 第七步提示用户选择确定该项目分段路基设计所采用的超高和加宽类型、超高旋转、超 高渐变方式及外侧土路肩超高方式(纬地新版中增加的功能,用户可以根据需要选取“曲线外侧土路肩 不超高”和“曲线外侧土路肩随行车道一起超高”两种方式) 、曲线加宽位置及加宽渐变方式,对话框 如图 2-8 所示。点击“下一步”则开始项目的第二个分段的设置,如此循环直到所有项目分段设置完成, 则进入纬地设计向导最后一步自动计算超高和加宽过渡段。如果只有一个项目分段,点击“下一步” , 则直接进入纬地设计向导最后一步。

图 2-8

纬地设计向导最后一步:点击“自动计算超高加宽”按钮,系统将根据前面所有项目分段的设置结 合项目的平面线形文件自动计算出每个交点曲线的超高和加宽过渡段,其对话框如图 2-9 所示。对于过 渡段长度不够或曲线半径太小的线元,系统将以红色显示,便于用户进行检查。用户可以展开每一个曲 线单元查看其超高和加宽设置,并且可以修改超高和加宽过渡段的位置和长度。 (用户也可使用鼠标右
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键菜单的复制功能,将自动计算设置的超高与加宽等计算信息复制到文本编辑器中,以备后续的检查或 修改时参考) 关于系统自动计算设置超高和加宽过渡段的设置原则详见本节后面的设置说明。点击“下一步” , 出现设计向导结束对话框。

图 2-9

纬地设计向导结束对话框如图 2-10 所示。用户可设定逐桩桩号间距(如 20m) ,程序将以此间距自 动生成桩号序列文件,并增加所有曲线要素桩。程序把将要自动生成的四个数据文件列于对话框中,用 户在这里还可以修改所输出数据文件的名称。点击“完成”按钮,系统即自动计算生成路幅宽度文件 (*.wid) 、超高设置文件(*.sup) 、设计参数控制文件(*.ctr)和桩号序列文件(*.sta) ,并自动将这四 个数据文件添加到纬地项目管理器中。

图 2-10

特别说明:在纬地 CAD 系统中,超高、加宽等过渡变化以及横断面的边坡、边沟型式虽然可由“设 计向导”自动结合规范、标准取用,但所有变化均不是程序内定的、不可改变的,用户可随时通过直接 修改*.sup、*.wid 以及*.ctr 文件来改变控制,以适合不同项目的要求。
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这里虽首先介绍设计向导功能,并不是说用户在应用纬地系统时应先使用设计向导,而应参考 前面的常规应用步骤在平面线形确定后运行。 纬地三维道路 CAD 系统 V5.8 版中关于自动计算设置超高和加宽过渡段的主要说明及适用情况如下: 1、对于高等级公路(二级和二级以上公路),系统自动根据项目分段的等级标准和平曲线半径套 用规范中所规定的超高和加宽值,同时根据超高旋转轴位置、渐变率要求计算超高过渡段长度 Lc;根据 加宽过渡渐变率需要计算加宽过渡长度 Lj;然后取其长者作为共同过渡段的长度 Lcj;比较 Lcj 和缓和 曲线的长度,若两者接近则取缓和曲线长度作为超高加宽过渡段长度(即全缓和曲线过渡方式),若缓 和曲线长度大于 Lcj,则取 Lcj 作为超高加宽过渡段长度;然后,系统默认参照规范的要求将超高加宽 过渡段靠近曲线 HY 点进行过渡,用户也可直接在设计向导中自行指定采用靠近 ZH 点进行过渡(交点曲 线的后部分可对称设置)。用户可直接在设计向导中指定超高加宽过渡段长度。 2、对于三级公路系统除进行上面 1 中所述的计算和处理之外,因为三级公路一般缓和曲线长度较 短,当根据规范计算所得过渡段长度 Lcj 大于缓和曲线长度时,系统仅作全缓和曲线过渡处理,但同时 系统会以红色显示来提示用户该曲线平面设计时缓和曲线长度不足超高和加宽过渡需要,以便用户修改 平面设计;若用户坚持已有平面设计(不加长缓和曲线),可以直接在设计向导的超高加宽设置列表中 直接指定超高加宽过渡段长度。(未设置缓和曲线的处理方式参见下述四级公路的处理方式)。 3、对于四级公路系统除对设有缓和曲线的交点曲线进行上述 1、2 项的计算处理之外,主要针对性 处理未设置缓和曲线的交点曲线。系统默认在直线段上进行超高加宽过渡,但当直线段长度不足时(或 没有直线段时),系统自动将过渡段伸入圆曲线内;当圆曲线长度也较短时伸入长度以不超过曲中 QZ 点为限;用户也可以根据需要自行指定过渡段位置和过渡段长度。 4、对于 S 型曲线和同向复曲线,系统会自动进行临界横坡和超高加宽过渡段的合并处理。 5、用户可以将设计向导中系统自动计算设置的超高加宽过渡设置列表利用鼠标右键的复制功能复 制到编辑器中,作为检查超高加宽设置与修改的依据。列表中包括每一平曲线超高与加宽过渡的方式、 起终点位置、所需过渡段长度、实际设置过渡段长度、超高渐变率、超高值、加宽值等等。 6、考虑到一般常规路线设计实际情况,即设置缓和曲线时其长度的取值一般是以满足超高加宽过 渡为基本原则的,当缓和曲线长度不能满足过渡需要时,我们首先应该考虑的是调整平面设计加长缓和 曲线。所以系统在计算超高加宽过渡段时有一条原则:即当系统自动计算设置超高加宽过渡段时,主要 考虑在缓和曲线内过渡,而不考虑超出缓和曲线过渡;当交点没有设置缓和曲线时则没有此限制。

2.2 项目管理
菜单:项目——项目管理 命令:HPM 纬地系统 V4.0 以后版本最主要的一个功能变化是完全采用项目管理的方式,用户通过“项目管理 器”来管理某一工程设计项目的所有数据文件及与项目相关的其他属性(如项目名称、公路等级、超高 加宽方式、断链设置等) 。 首次安装纬地系统后,第一次加载时系统会提示用户指定当前项目或新建项目。选择新建项目后, 系统提示用户输入项目名称、路径以及平面曲线数据文件名。用户也可新建目录路径,以保证一个项目 的所有数据全部存放于同一个目录下。输入完成后,用户便可以利用“主线平面设计”或“立交平面设 计”功能开始进行该项目的平面设计等工作。
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一般情况下,对于一条公路的施工图设计任务,项目管理器中可能需要添加以下数据文件: 平面曲线数据文件(*.pm) 平面交点数据文件(*.jd) 纵断面地面线数据文件(*.dmx) 横断面地面线数据文件(*.hdm) 纵断面设计数据文件(*.zdm) 超高渐变数据文件(*.sup) 路幅宽度数据文件(*.wid) 桩号序列数据文件(*.sta) 路基设计中间数据文件(*.lj) 设计参数控制文件(*.ctr) 挡墙设计文件(*.dq)——设有挡土墙的情况下 在项目管理器中至少需要设置以下项目属性: 项目名称及路径 公路等级类别 超高旋转方式 加宽渐变方式 断链位置(设有断链时) 纬地系统的“项目管理器”对话框如图 2-11 所示。 在纬地“项目管理器”对话框的“项目文件”菜单中,用户可以“打开项目” ,也可以在此处“新 建项目” 。 当点取对话框中“文件”选项后,将出现一个项目的所有数据文件列表如图 2-11 所示。用户可以用 鼠标点选每个数据文件,然后点击右侧出现的?按钮进行数据文件的添加和重新指定。如果欲删除该文 件,则直接将该文件名清除即可。执行编辑菜单下的“编辑文件”命令(或直接双击该文件的类型名称) 可打开该文件的文本格式进行查看和编辑。 (项目管理中的平面曲线数据文件*.pm 及平面交点数据文件 *.jd 是锁定的,一般不推荐用户直接修改该文本) 。

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图 2-11

当用户选取对话框中“属性”选项,对话框切换到如图 2-12 所示本项目的属性设置页,用户可以 查看本项目的名称、项目类型和设计的起终点桩号等,同时也可以修改当前项目的“项目标识” (即桩 号前缀)和“桩号小数精度” 。纬地系统 v5.8 版,将原“系统”菜单下“图表字母缩写”设置选项移至 项目管理器中,使其与项目直接相关,避免用户打开多个项目时重复进行此设置的麻烦。用户可以在项 目属性中设置当前项目的“图标字母标识”,即设置平面线形的主点桩号名称是“英文”缩写或“中文” 拼音缩写。在此处还可以设置所输出图表选用的字体,用户可分别选择设置图表中所使用的英文字体和 中文汉字的字体,使自动输出的图表的字体满足设计者的要求。 断链的添加也在此属性选项中进行设置,使用“编辑”菜单中的“添加断链” 、 “删除断链” 、 “前移 断链”和“后移断链”命令,可完成任意多级断链的添加和修改。

图 2-12

当用户选取对话框中“项目分段 1”选项时,其对话框内容如图 2-13 所示。用户可查看该项目分段 的起终点桩号、公路等级、横断面型式以及超高和加宽的设置情况,并可以修改超高旋转方式和渐变方 式以及加宽渐变方式,系统将依此设置进行路基设计计算。当一个项目有多个项目分段时,将在对话框 的项目分段 1 后面依次排列,用户可选择查看任意一个项目分段的属性设置。

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图 2-13

2.3 纬地项目中心
菜单:项目——纬地项目中心 命令:ECENT 纬地系统 V5.6 版本以后增加了“纬地项目中心”的功能,这是纬地开发组新开发的纬地数据文件 编辑管理工具。用户可通过运行“项目”菜单下的“纬地项目中心”程序来编辑管理一个设计项目的所 有数据文件。该程序主要实现对项目中各设计控制数据的表单化和图形可视化修改的功能,使用户既可 以在以表单形式(Excel 形式)进行设计参数输入、修改的同时,可以看到参数所表示图形的变化;而 且用户也可以直接使用鼠标去动态修改图形,以达到对设计参数修改的目的。

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图 2-14

“纬地项目中心”程序界面如图 2-14 所示。用户可使用“打开”按钮来打开任意一个纬地项目文 件(*.prj),系统自动将该项目的所有数据文件调入到该程序中,用户可在此处对各个数据文件根据 设计需要进行编辑、查看和修改。 程序界面的左侧是以图标分类显示和以目录树分类显示两种形式列出的数据文件名称列表栏; 右侧 上方是按照各个数据文件的格式以表格形式显示的各种数据,对于纵断面地面线“*.dmx”数据,系统 还可根据横断面地面线(*.hdm)文件中的数据以“√”和“×”对应表示横断面地面线数据的情况, 使用户对纵横断面数据的对应情况一目了然;右侧下方是各个数据文件的图形显示窗口,用户在输入数 据的同时可以很方便的在图形窗口实时查看数据输入的正确性,而用户对图形进行实时编辑时,在上方 数据窗口中对应的数据也会实时发生变化。 “纬地项目中心”现在是 V1.0 版,本着让用户操作更方便、设计更高效的原则,在以后的使用中 我们还将不断对其进行升级完善,并将完全取代“项目管理器”和“控制参数输入”等功能,成为设计 项目中各种属性和参数进行直观、可视化设置、修改、管理的中心。

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第三章
3.1 前言

路线及立交平面线形设计

在纬地系统中平面的设计主要采用两种方法,即曲线设计法和交点设计法,前者适用于互通式立体 交叉的平面线位设计,而后者适用于公路主线的设计(类似于典型的交点转角的设计方法) 。用户可根 据情况分别采用,两者也可穿插使用,其数据可以相互转化。 平面设计是纬地系统的主要功能,要很好地掌握和应用平面设计功能,需先理解本系统所应用的路 线与互通立交平面的曲线设计思想。 立交平面设计采用的是以线元相互首尾搭接(积木法) ,再辅以起终点接线约束和终点智能化自动 接线的方法;主线平面设计仍以线元为最终计算单元,采用“缓圆缓”三线元捆绑结构的可组合式交点 曲线模型进行设计,并结合设计需求开发有多种反算模式。 动态可视化设计与修改,是道路 CAD 设计的主要发展方向,纬地系统中,利用实时拖动技术,在 动态可视化设计方面进行了大量的探索和实践。 “实时拖动”是本系统平面设计以及纵断面拉坡设计的 核心,您只有在熟悉和掌握了本系统的各种“拖动”功能之后,才能真正体会到本系统在这些方面的优 越性能。
关于 HintCAD 平面设计思想和方法的论文《互通式立交动态可视化设计研究》和《公路路线的交点曲线计算法》先 后在《公路》1999.9 期和《国外公路》1999.6 期杂志发表,可供参考,见附录。

3.2 平面线形设计方法之一“曲线设计法”
公路路线与立交的线形可由三种基本曲线段相互搭接组成,圆曲线、缓和曲线(回旋线)和直线。 每一基本曲线段由以下几项参数来加以确定描述: Z&Y P S A RO RD 表 3-1 曲线在前进方向上向左或向右 曲线在横向错移值 曲线段的长度,正值表示曲线的弦长,负值表示曲线弧长 曲线段回旋线参数值,直线和圆曲线为 0 曲线段起始曲率半径,为非零值,9999 表示曲率半径为无穷大(输入 0 或负值也均被认 为是无穷大) 曲线段终点的曲率半径,为非零值,9999 表示曲率半径为无穷大 这里为了便于说明,将所有曲线类型归为以下几类,见表 3-1,括号内为各参数的取值范围。

曲线单元 A 类:直线段 B 类:圆曲线

Z [-1,1] [-1,1]

P (+∞,-∞) (+∞,-∞)

S (S<>0) (S<>0)

A (A=0) (A=0)

RO (RO=9999) (RO<>0)

RD (RD=9999) (RD=RO)

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C 类:回旋曲线 [-1,1] (RO->∞) D 类:回旋曲线 [-1,1] (∞-> RO) E 类:回旋曲线 [-1,1] (RO>RD) F 类:回旋曲线 [-1,1] (RO<RD) (+∞,-∞) (S=0 或 S<>0) (A<>0 或 A=0) RO<RD) (+∞,-∞) (S=0 或 S<>0) (A<>0 或 A=0) RO>RD) (RO<>0 和 (RD<>0) (RO<>0 和 (RD<>0) (+∞,-∞) (S=0 或 S<>0) (A<>0 或 A=0) (RO=9999) (RD<>0) (+∞,-∞) (S=0 或 S<>0) (A<>0 或 A=0) (RO<>0) (RD=9999)

平面线形由以上三种基本曲线相互搭接组合而成,而起点接线约束和终点的接线约束确定了本立交 线形与其他立交匝道或主线之间的相对关系。
说明: ① 本手册所述之缓和曲线均指回旋曲线。 ② 本章节所述及公路路线与立交设计方法(两种)仅是本系统中线形设计方法的一种划分和描述。 ③ 用户在使用本系统绘图时,请切记: 不要手工修改 AutoCAD 的系统单位( Units)设置, HintCAD 在加载之后会自动设置该项控制; 确保系统成图所要用到的各个图层处于打开和非加锁状态; 确保关闭所有自动捕捉方式; 如需控制系统生成图表中数据小数点后是否出现“ .000”或“ .00”,请修改 AutoCAD 系统变量“ DIMZIN” 值。 ④ 本系统中曲线、坐标、长度等单位均采用“米”为单位;边坡、横坡等坡度均采用 1:X ,只输入其中的 X。 ⑤ AutoCAD 是双精度图形平台,所以用户在精确绘图的同时已完成一定的数据计算工作,所需要

的许多数据,可以直接从图形屏幕上读取,其精度一般不低于计算得到的结果。例如:对缓和曲线的计 算,对复杂线形曲线加宽或平移后坐标、距离及长度的计算等,不过请您注意“曲线模拟步长”这一控 制的影响。 3.2.1 立交平面线位设计 (1)立交平面线形设计对话框 菜单:设计——立交平面设计 命令:Ht 立交平面线形设计对话框,如图 3-1 所示。

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图 3-1

“立交平面设计”启动后自动读入当前项目所指定的平面曲线数据文件(*.pm) 。其中“存盘”和 “另存”按钮用于在用户完成该平面线位的设计与调整之后将当前数据保存到数据文件中。 “起始方式:”列表为本线形的起点接线方式,其后的“X0” 、 “Y0” 、 “X1” 、 “Y1”和“选取文件” 按钮及编辑框分别用于输入、显示不同起始方式下的线形起点接线控制数据。用户可以根据所要设计的 线形实际情况,选择不同的起点接线方式。 横向滚动条控制向前和向后翻动数据表, “插入” 、 “删除”按钮分别控制在任意位置插入和删除一 段曲线段,起点接线“拾取>”和终点接线“拾取>”分别根据不同的起点接线方式和终点接线方式直 接拾取不同的坐标数据和目标实体数据。 对话框中的“拾取”按钮可以直接拾取 CAD 图形中的已知曲线单元,并将该曲线单元作为本项目 线形中的一个线元添加到平面曲线数据中。该功能可连续拾取 CAD 中的连续线形单元,以恢复形成新 的项目的平面线形数据,具体使用方法详见后面 3.6 节。纬地 5.8 版以后,系统允许拾取方位角不连续 的线元,以满足某些用户的特殊需要,但系统同时会弹出“线元方位角不连续”的提示。 “切换>”按钮:点击该按钮,系统即转换到路线平面线形的动态定 线功能, 用户通过移动鼠标或输入曲线参数在 CAD 图形屏幕上以曲线单元 方式动态定线(直线、圆曲线和缓和曲线),所确定的每一个线形单元自 动录入立交平面设计对话框的曲线数据表中。该定线方法简单、直观,可 用于立交平面和公路主线的线形设计, 非常适合于旧路改建项目的旧路线 形拟和方面。 “曲线数据表”编辑栏:考虑到对话框布局的需要,曲线数据表只显 示三段曲线段(分别对应为三行)的数据,每一行行首的小单选框为曲线 段拖动选择钮,其后分别为曲线段编号( Noxx) 、左右转向(Z&Y) 、横 向错移值(P) 、曲线段长度(S) 、曲线参数(A) 、曲线段起点曲率半径 (RO) 、曲线段终点曲率半径(RD) 。 “终点接线方式”选择列表:用户可以根据实际需要选择不同的终点 接线线形类型,其控制数据分别在“X2” 、 “Y2” 、 “X3” 、 “Y3”编辑框中 输入和显示,默认为“不接线”方式,即不进行终点接线计算。
图 3-2

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“实时拖动”用于完成平面线形实时拖动修改功能,可以根据用户所选择的不同曲线类型及曲线参 数进行实时拖动接线计算和试算。 “测试”使用户可以直接根据拖动中的实际情况输入接线参数的目标值和试算范围,程序将自动完 成试算操作功能。 “计算显示”将完成当前输入数据的记忆、整个线形的几何计算及接线计算,并在当前图形屏幕显 示整个设计线形及各段曲线参数、控制点桩号及百米桩号等。 “确定”按钮首先关闭对话框,然后记忆当前输入数据并进行整个线形的几何计算,但是所有的记 忆和计算都在计算机内存中进行,如果需要将数据永久保存到数据文件,必须点击“另存”或“存盘” 按钮。 “取消”按钮可以关闭此对话框,同时当前对话框中数据的改动也被取消。 (2)曲线计算与显示控制 立交平面线形设计对话框中“控制…”为线形计算与显示控制按钮,点取“控制…”按钮后,当前 屏幕将出现如图 3-2 所示嵌套对话框。 其中“计算控制”栏中的“线元连续计算”为曲线线形计算控制按钮,它控制在曲线计算和显示过 程中程序是否把每段曲线段进行曲线线形连续计算,在立交匝道的平面线形设计中需勾选此选项,立交 平面设计的起终点接线功能方可亮显。在“匝道起始桩号”框中输入或者修改当前曲线线形设计的起点 桩号。 “绘图与标注”中“重绘刷新”和“绘设计线”选项,控制系统在点取主对话框中“计算显示”按 钮后,程序是否在当前屏幕重新刷新绘制整个设计线形实体。 “绘交点线”控制是否绘制各曲线段之间交点的连线。 “曲线模拟步长”控制在用户点取主对话框中“计算显示”按钮后,程序在重新绘制整个设计线形 过程中对缓和曲线近似绘制的步长, “曲线模拟步长”在未设置状态下时,其默认步长为 1.0m。 “标注公里桩”和“标注百米桩”控制在绘制设计线形过程对各控制点及百米桩等的桩号标注与否 及标注字体高度。并可以选择设置公里桩和百米桩标注的侧别以及朝向路线起点或是终点。 “曲线要素点”控制对各要素点是否进行点位的标注及标注符号的大小。 “曲线参数”控制是否标注各曲线段的曲线参数值及其字体高度。 “标注位置”栏用于控制百米桩和曲线要素桩号等数据的标注。其中: “百米桩”标注选项,用户可以选择标注五公里桩、十公里桩、百米桩、五十米桩、二十五米桩、 二十米桩、十米桩等以及标注于线形的左侧或者右侧。 “要素桩”用于控制要素桩号标注于平曲线左侧、右侧或曲线内侧,以及要素桩号的字头朝向路线 起点或者终点。 “要素桩横向空开距离”控制所标注的要素桩号横向偏移中线一定的距离。主要用于有的用户需要 将要素桩号标注于中分带边缘或路基边缘。 3.2.2 四种起点接线方式 任意一段路线或一条匝道,它的起点均存在一定的控制或约束条件,这里暂归为以下四种。 (1)两点直线接线方式(选取“两点直线”方式) 在“立交平面设计”对话框起点接线控制栏的“方式”下拉列表中选择“两点直线”的方式,点取 “拾取>”按钮,在图形屏上点取两点等方式,在输入框“X0” 、 “Y0” 、 “X1” 、 “Y1”中输入两点坐标 来确定匝道的起点位置和方位角。程序以从第一点到第二点的方位角为起点方位角,以第二点为起点位
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置。如图 3-3 所示。

图 3-3

(2)一点加方位角的接线方式(选取“点加方位角”方式) 在“立交平面设计”对话框起点接线控制栏的“方式”下拉列表中选择“点加方位角”的方式,点 取“拾取>”按钮,在图形屏上点取一点,在输入框“Alpha” 、 “X1” 、 “Y1”中输入一点和一方位角(弧 度单位)作为立交的起点位置和方位角。如图 3-4 所示。本方式是较常采用的一种匝道平面线形起始方 式,适用于用户已经确定匝道的起始位置和方位角的情况下。

图 3-4

(3)已知约束匝道的两桩号及横向支距接线方式(选取“文件控制_1”方式) 在“立交平面设计”对话框起点接线控制栏的“方式”下拉列表中选择“文件控制_1”的方式,在 其下面的编辑框中点击?按钮,在弹出的文件浏览器窗口中选择约束匝道的平面线位数据文件名,在 “Sta0”和“Sta1”框中输入约束匝道上的两桩号值,并在其后对应的“Y0” 、 “Y1”框中输入横向支距。 程序将自行搜索已知匝道平面线位数据文件,并计算两桩号点的平面坐标和其切线方位角。以约束匝道 的第二桩号横向错移后的位置为本匝道的起点位置,以约束匝道上第一桩号和第二桩号横向错移后的连
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线方位角为本匝道的起点方位角。如图 3-5 所示。该方式可应用于主线位于直线段上时,快速进行直接 式加减速车道的设计。

图 3-5

(4)已知约束匝道的一桩号及其方位角偏移值的接线方式(选取“文件控制_2”方式) 在“立交平面设计”对话框起点接线控制栏的“方式”下拉列表中选择“文件控制_2”的方式,在 其下面的编辑框中点击?按钮,在弹出的文件浏览器窗口中选择约束匝道的平面线位数据文件名,在 “Sta1” 、 “Alpha”框中输入约束匝道上的一桩号值和相对其切线方位角的角度偏移值(正值表示向右偏 移,负值反之,弧度单位) ,程序将以约束匝道上给定桩号的位置作为本匝道的起点位置,以其切线方 位角加角度偏移值作为本匝道的起点方位角。如图 3-6 所示。该方式是实际设计过程中采用较多的一种 方式,一般应用于拟设计项目的匝道平面线形起点受另一个项目(主线或匝道)的控制,即拟建项目的 匝道起点位置是从已知项目线形的某一桩号上开始的,或横向错开和偏置(移)某一角度后开始的,可 应用于加减速车道的设计中。

图 3-6

3.2.3 中间曲线段数据输入与搭接 前面叙及本程序采用曲线段积木式搭接的计算方式,任意曲线段(直线、圆曲线、回旋曲线)均由 以下参数加以控制:P(左右横向错移值) ,S(曲线段长度) ,A(缓和曲线参数值) ,RO(起始点曲率
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半经) ,RD(终点曲率半经) 。 在立交平面线形设计对话框中间是三行中间曲线段数据输入显示栏,分别控制每一曲线段的转向、 横向错移值、 曲线长度、 曲线参数、 曲线的起始曲率半径和终止曲率半径 (每一行前还设有一拖动标志) , 用户分别在中间曲线段数据输入显示栏中输入曲线段的各项控制参数(必须输入程序所规定的正确数据) 。 点按“前页”和“后页”按钮或者用鼠标拖动滑动块可以向前和向后翻动中间每一曲线单元的数据, “插入” 、 “删除”按钮可完成任意中间曲线段的插入和删除操作。 3.2.4 自动拾取曲线线元 在 HintCAD5.0 以后, “立交平面设计”对话框中增加了“拾取”按钮。该功能可以应用于以下几种 情况:一是本项目匝道的线形从某一确定的曲线单元上开始时,用户可以点击该按钮直接拾取 CAD 图 形中的已知曲线单元,系统自动拾取该曲线单元的所有信息,并将该曲线单元作为本项目线形组成的第 一个线元。二是在已经生成的曲线单元后直接将 CAD 图形中的线元拾取并接入到本项目的后面。三是 直接选取,连续拾取 CAD 中的线形单元,以恢复形成新的项目的线形。 (以上被拾取的对象,既可以是 用户使用 CAD 命令绘制的直线、圆曲线等,也可以是由应用软件生成的曲线单元) 。自动“拾取”功能 主要解决匝道起点位置快速确定的另一种方法,同时也使用户可方便地将已有的 CAD 图形实体快速转 化为路线线形数据。 用户在连续拾取曲线单元时须注意,这些线元实体的起终点位置和方位角一般情况下都是连续的, 即上一线元的终点位置是下一线元的起点位置(平面坐标位置相差≤2mm) ,上一线元的终点方位角是 下一线元的起点方位角, 这和路线线元积木式搭接的要求是一致的。 在纬地系统 v5.8 版以后, 对智能 “拾 取”功能做了一些改变:可以将方位角不连续(一定角度范围内)的曲线单元也拾取添加到项目中来, 方便用户在一些特殊线形设计上的需要,如可将平行式加速车道的三角段一并设计在匝道线形中来。在 拾取该类曲线单元时,系统会给出方位角不连续的提示,用户在应用该功能时一定要注意。 在下图 3-7 中有三段连续的线元,用户点击主对话框中的“拾取”按钮,鼠标点取图形屏幕中所绘 线元(如图 3-7 中的直线段 1) ,图中会出现一个红色箭头表示路线前进方向,移动鼠标可以改变路线前 进方向,点击鼠标左键完成拾取。接着可以继续点击“拾取”按钮依次拾取连续的线元(如图中的园曲 线和直线段 2) , 拾取的图形线元数据在立交平面设计主对话框中的中间曲线段数据显示栏中显示, 如图 3-8 所示。

图 3-7

图 3-8 27

3.2.5 路线及立交平面动态定线 纬地系统 V5.7 版以后增加了一种路线和立交平面动态定线方法,即用户通过鼠标移动或在命令行 配合输入曲线控制参数,直接在 CAD 图形屏幕上以曲线单元方式动态布线,以确定平面线形中的各个曲 线单元(直线、圆曲线和缓和曲线) ,并自动将确定的曲线单元的数据添加到立交平面设计的曲线数据 编辑框中。该定线方法与原立交平面设计功能完全融合,使用户可以在两种功能之间任意切换使用,非 常直观、方便、快捷。该功能可灵活应用于立交平面线形设计和公路主线平面线形设计,也特别适用于 旧路改建项目的旧路平面线形拟和。 在“立交平面设计”主对话框中点击“切换>”按钮,系统即进入路线和立交平面动态定线功能。 如果是新建项目,还没有建立平面曲线数据文件,开始定线时首先需要确定匝道(或路线)起点,系统 默认采用起点坐标加方位角的起点接线方式,用户也可以选择其它几种起点接线方式;如果用户一开始 使用主线平面设计方法(交点法)设计了一段线形,接着转入路线和立交平面动态定线方式继续设计, 须注意在“立交平面设计”的“控制?”对话框选中“线元连续计算” ,方可进行动态定线。 用户在使用鼠标动态定线时,系统默认状态下动态拉伸的为圆曲线,同时在 CAD 命令行显示“请输 入圆曲线终点 或[L 长度/R 半径/Z 直线/S 回旋线/F 关闭自动顺滑]” ,用户可在命令行或鼠标右键菜单 中选择当前所设计曲线单元的类型(Z 直线、C 圆曲线、S 缓和曲线) ,或者使用鼠标左键在合适位置直 接点取曲线终点位置,也可以在命令行输入圆曲线的半径 R 或长度 L(或圆曲线终点坐标)来确定所设 计的曲线单元。对于直线或缓和曲线(回旋线) ,也可同样采用动态拖动鼠标或在命令行输入长度或起 终点半径来确定线形。通过此方法可灵活确定平面的每一个曲线单元,图 3-9 为平面动态定线拖动圆曲 线的截图。用户在平面动态定线过程中,可以随时通过按“Esc”键或鼠标右键菜单中的“取消”命令 返回“立交平面设计”对话框,编辑修改平面动态定线所确定的曲线参数。

图 3-9

用户在鼠标动态定线的过程中,可以在屏幕左下的 CAD 状态栏目中随时浏览当前动态拖动的曲线单 元的具体实时参数,如:圆曲线的长度 S 和半径 R,缓和曲线的长度 S、终点曲率半径 RD 和参数 A,直 线的长度 S 等,如果同时还有其他曲线单元一起联动时,还会同时显示联动曲线单元的参数,以方便用 户对设计数据的掌握。 3.2.6 七种终点接线方式 (1)不接线(选取终点接线“终止方式”中的“不接线”方式) 终点不进行接线计算。在立交平面线形设计对话框中,曲线段数据输入显示栏中所显示的最后一段 曲线段即为本匝道的终点。 (2)两点直线接线方式(选取终点接线“方式”中的“圆+缓+直”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“圆+缓+直”的方式,点取“拾
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取>”按钮,在图形屏上点取终点接线目标(直线)上的两点,系统自动在编辑框“X2” 、 “Y2” 、 “X3” 、 “Y3”中输入两点坐标,从而确定匝道接线计算的终点位置和方位角。程序将计算生成一段圆曲线(B 类)和一段回旋曲线(D 类) ,使终点的位置定于给定的直线上,方位角等于直线的方位角,终点曲率 半径为无穷大。 以此方式进行终点接线计算时,所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大 值,程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化,且接线曲线段的曲线转向也由最后一段中间曲线 段的曲线转向确定。如图 3-10 所示。图中本匝道线形的实线部分为已确定的(或已输入的)曲线单元, 虚线部分为接线后自动计算产生的线元。 此方式也是一般互通式立交终点接线中最常用到的一种方式(情况) ,适用于匝道终点要衔接的主 线(或被交路)处于直线段上等情况。

图 3-10

(3)圆曲线接线方式(选取终点接线“方式”中的“直+缓+圆”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“直+缓+圆”的方式,点取“拾 取>”按钮在图形屏上直接点取终点接线目标圆曲线,系统自动在编辑框“Rc” 、 “Xc” 、 “Yc”中输入 目标圆曲线的半径和圆心坐标。程序将计算生成一段直线(A 类)和一段回旋曲线(C 类) ,使终点的 位置定于目标圆曲线上,方位角等于该点的圆曲线切线方位角。 以此方式进行终点接线计算时,所输入的最后一段中间曲线段的曲线转向确定终点接线曲线段的曲 线转向。如图 3-11 所示。

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图 3-11

(4)同向圆曲线接线方式(选取终点接线“方式”中的“圆+缓+圆”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“圆+缓+圆(卵形)”的方式, 点取“拾取>”按钮在图形屏上直接点取终点接线目标圆曲线,系统自动在编辑框“Rc” 、 “Xc” 、 “Yc” 中输入目标圆曲线的半径和圆心坐标。程序将计算生成一段圆曲线(B 类)和一段回旋曲线(E 或 F 类, 其曲率半径从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到目标圆曲线的曲率半径) ,即生成卵型曲 线,使终点的位置定于目标圆曲线上,方位角等于该点的圆曲线切线方位角。 以此方式进行终点接线计算时,所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大 值,程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化,且接线曲线段的曲线转向必须和最后一段中间曲 线段的曲线转向相同。如图 3-12 所示。此方式适用于接线的终点位于圆曲线上,以圆→缓→圆的卵形 曲线相衔接。

图 3-12 (5)反向圆曲线接线方式(选取终点接线“方式”中的“圆+缓+缓+圆”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“圆+缓+缓+圆”的方式,点取 “拾取>”按钮,在图形屏上直接点取终点接线目标圆曲线,系统自动在“Rc” 、 “Xc” 、 “Yc”编辑框 中输入目标圆曲线的半径和圆心坐标,用户在“A:A=1:”框输入接线将生成的“S”型曲线前后两段 C 类曲线和 D 类曲线的回旋线参数之比值。程序将计算生成一段圆曲线(B 类)和两段回旋曲线,分别为 C 类和 D 类曲线,其曲率半径分别从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到无穷大,和从无穷 大变化到目标圆曲线的曲率半径,且两段回旋曲线的参数值之比为控制值,即生成“S”型曲线。如图 3-13 所示。使终点的位置定于目标圆曲线上,方位角等于该点的圆曲线切线方位角。此方式也是匝道终 点接线中较常遇到的一种情况,匝道接线的终点落在一圆曲线上,以圆→缓→缓→圆的 S 型反向曲线相
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接。

图 3-13

以此方式进行终点接线计算时,所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大 值,程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化,且接线终点曲线段的曲线转向必须和最后一段中 间曲线段的曲线转向相反。 注意:如果目标圆曲线的曲率半径比较大时,可能会出现“S”型曲线的第二段缓和曲线长度太短, 这时可以在“A:A=1:”框输入“0” ,即表示第二缓和曲线参数或长度取“0” ,程序将计算生成一段圆曲 线 (B 类) 和一段 C 类回旋曲线, 其曲率半径从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到无穷大。 如图 3-14 所示。

图 3-14

(6)圆曲线与直线接线方式(选取终点接线“方式”中的“圆+直”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“圆+直”的方式,点取“拾取 >”按钮,在图形屏上点取终点接线目标(直线)上的两点,系统自动在编辑框“X2” 、 “Y2” 、 “X3” 、 “Y3”中输入目标直线上点取的两点坐标,来确定匝道接线计算的终点位置和方位角。程序将计算生成 一段圆曲线(B 类)直接与目标直线相切,同时将在“Command:”命令行显示圆曲线终点到目标直线 的垂直距离。用户可以使用“拖动”按钮,通过拖动匝道起点或已知曲线的参数使得显示的垂直距离趋 近于零,即可完成接线。如图 3-15 所示。 此方式用在匝道终点落在直线段上,而以圆与该直线直接相切的方式衔接,中间不插入缓和曲线。

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图 3-15

(7)圆曲线与圆曲线接线方式(选取终点接线“方式”中的“圆+圆”方式) 在“立交平面设计”对话框终点接线栏的“方式”下拉列表中选择“圆+圆”的方式,点取“拾取 >”按钮,在图形屏上直接点取终点接线目标圆曲线,系统自动在“Rc” 、 “Xc” 、 “Yc”编辑框中输入 目标圆曲线的半径和圆心坐标,程序将计算生成一段圆曲线(B 类)直接与目标圆曲线相切,同时将在 “Command:”命令行显示圆曲线终点到目标圆曲线的垂直距离,用户可以使用“拖动”按钮,通过拖 动匝道起点或已知曲线的参数使得显示的垂直距离趋近于零,即可完成接线。如图 3-16 所示。 此方式中匝道的终点与一反向的圆曲线相接,适用于反向圆曲线之间不插入缓和曲线、两反向圆曲 线直接相切。

图 3-16

3.2.7 曲线拖动 匝道中任何一段曲线段均可以进行拖动,用户可以通过拖动处理来实现匝道线位的移动变化。 首先选取匝道中要拖动的某一曲线段(点亮拖动标志) ,单击“拖动”按钮,程序会自动判断用户 所选取的被拖动曲线段的类型,在命令行上显示不同的拖动提示,直线和圆曲线默认拖动其曲线长度变 化,而回旋曲线则会提问拖动 A 参数或是 S 值(即回旋线长度) 。然后提示输入一基点,用户可以在屏 幕中心位置单击一次左键。此后随着鼠标的左右移动,屏幕上会显示整个匝道线位的拖动变化,并在命
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令行上显示被拖动参数的变化值,如“回旋参数 A=xxx” 、 “目标圆曲线 S=xxx""等。当拖动至所需位置 后,单击左键,程序便马上完成计算与绘图任务。 注意在拖动过程中,用户随时键入“S” ( “s” )或“L” ( “l” )键将缩小或增大当前鼠标移动的步长, 每按一次“S”或“L”键,步长将缩小或增大至原来的 10 倍。而在拖动中随时键入“X”或“ESC”键 将中止拖动程序。 如果用户在点按“拖动”之前没有选择拖动对象,程序将默认为是拖动起点接线参数。这时,程序 将按照本匝道的不同起点接线方式,显示不同的接线拖动提示。两点直线接线方式时,提示拖动第一点 或移动第二点;点加方位角接线方式时,提示拖动方位角或点;而第三和第四种起点接线方式时,将默 认为拖动控制本匝道的起点位置的桩号,直接提示用户拖动的基点。 3.2.8 接线计算和拖动接线计算 自动完成多种方式的终点接线计算也是本程序的主要功能之一。 用户可按照前面述及的七种接线方式输入终点接线数据,然后点按“计算显示”按钮,进行终点接 线计算。如果程序完成匝道曲线计算和终点接线计算,将在当前屏幕绘制线位数据图(包括终点接线部 分) ;而如果不能完成终点接线,将出现“不能完成计算或输入数据有误”等计算错误的信息提示。用 户可在检查和修改各项曲线数据和接线数据后,继续用“计算显示”按钮来完成接线计算和绘图。 用户可以利用拖动功能来直观、迅速地实现终点接线计算。在输入目标直线或目标圆曲线的数据后 不直接单击“计算显示”按钮,而根据实际需要先选取拖动对象,再单击“实时拖动”按钮,按照命令 行的提示进行拖动,此时用户可以直观地检查线位变化和接线的情况。命令行除提示被拖动曲线段的参 数变化外,还将显示最终接线参数变化,一般为接线部分的回旋线参数值,如“目标回旋参数 A=xxx” 。 当用户可以根据需要将接线参数确定在某一整数值上时,只需在移动鼠标的同时键入“S”或“L”键来 控制鼠标的移动变化便可完成接线计算。这时的鼠标操作是需要一点小技巧的。 3.2.9 自动接线计算 平面线位对话框中的“测试”按钮可以自动完成匝道终点接线计算和试算,根据不同的起点接线方 式和所选取的不同曲线段的不同参数,在“Command”行将出现不同的提示,但总是需要用户给定一个 试算的范围,不论是改变桩号位置还是曲线参数等。例如:用户选择的拖动目标是一段圆曲线时,首先 提示输入终点接线参数所要趋向的目标值“A=?” ,然后提示被变化的圆曲线长度范围。如果对话框中 此段圆曲线的长度值为 123.23m,而输入的范围为 200m,则程序将通过在 123.23~200.00m 这一范围内 试算圆曲线的长度来使得匝道终点接线的参数值达到前面所输入的目标值。 这里特别说明:有许多利用纬地系统进行立交设计工作的用户,虽然已经使用本软件完成多个实际 项目,但并没有完全掌握和利用本系统的“拖动中接线”功能。请您参考附录中的<<互通式立交动态可 视化设计>>一文。

3.3 平曲线的设计方法之二“交点设计法”
3.3.1 交点设计法简介 “交点设计法”是针对公路主线线形设计而开发的,这里将两段缓和曲线和一段圆曲线捆绑作为一 个交点曲线的基本组合,其中前部缓和曲线和后部缓和曲线既可以分别是任意一种缓和曲线类型,也可 以分别存在或不存在,并且相邻两交点曲线可以相互组合。也正是基于这样的组合,本交点设计法适用

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于公路主线设计中各种线形组合,如对称与非对称、S 型、凸型、卵型、C 型以及回头曲线的设计。 “交 点设计法”又可称为“导线设计法” 。 3.3.2 主线平面设计主对话框功能介绍 此种方法适用于一般情况下利用交点转角进行公路主线的平面设计与计算、成图。 菜单:设计——主线平面设计 命令:jdpm 交点设计法主对话框,如图 3-17 所示。

图 3-17

“存盘”和“另存”按钮用于将平面交点数据保存到指定的文件中。 在此对话框中,主要描述的是当前交点曲线的所有相关信息。下面叙述“交点数据输入:”线形数据 输入部分各项对话框控件的功能用途。 其中“交点名称:”编辑框中输入显示当前对话框所显示交点的人为编号; “X(N):” 、 “Y(E):”编辑 框分别输入显示当前交点的坐标数值; “拾取” 、 “拖动”按钮分别完成交点坐标的直接点取和交点的实 时拖(移)动功能。 交点名称自动编排:用户在调整路线时,在路线中间插入或删除了交点, 考虑到外业测量的交点编号和内业设计的一致性,系统默认增减交点以后的交 点名称是不改变的。如果用户需要对交点名称进行重新编号,可在交点名称处
图 3-18

单击鼠标右键,系统即弹出交点名称自动编号的选项菜单,如图 3-18 所示。用户可选择对当前项目的 全部交点进行重新自动编号,或者只从当前交点开始往后重新编号。用户还可以选择按照当前交点的名 称格式对所有交点重新进行编排。 “请选取平曲线计算模式:” 列表为本交点曲线组合的计算方式, 其中包含基本的交点曲线组合和多 种组合的切线长度反算方式,用户可以根据不同的需要选择适合的计算方式。而对于不同的计算方式, 对话框均有不同的连锁控制,以提示用户应该输入的数据项目。具体参见 3.11 部分内容。 横向滚动条控制向前和向后翻动交点数据, “插入” 、 “删除”按钮分别控制在任意位置插入和删除 一个交点。 整个交点的曲线及组合的控制参数均在“前缓和曲线” 、 “圆曲线” 、 “后缓和曲线”中的编辑框中显
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示和编辑修改,其中“S1” 、 “A1” 、 “RO”分别控制当前交点的前部缓和曲线的长度,缓和曲线参数值 及其起点曲率半径;其中“Rc” 、 “Sc”分别控制曲线组合中部圆曲线的半径和长度; “S2” 、 “A2” 、 “RD” 分别控制当前交点的后部缓和曲线的长度、缓和曲线参数值及其终点曲率半径; “T1” 、 “T2” 、 “Ly”分 别控制本交点设置曲线组合后第一切线长度、第二切线长度、曲线组合的曲线总长度,这些控件组将根 据用户选择的不同计算方式,处于不同的状态,以显示、输入和修改各控制参数数据。 “拖动 R”按钮用于实时拖动中部圆曲线半径的变化。 “实时修改”按钮使用户可以动态拖动修改任意一个交点的位置和参数。 “控制?”按钮用于控制平面线形的起始桩号和绘制平面图时的标注位置、字体高度等(其功能和 操作界面基本与立交平面设计中的“控制?”功能相同,请用户参见前面 3.3.2 一节中显示控制的详细 介绍) ;注意请您在使用交点设计法进行路线平面设计及拖动时,将“控制?”对话框中的“绘交点线” 按钮点亮。 “试算”按钮用于计算包括本交点在内的所有交点的曲线组合,并将本交点数据显示于主对话框。 “计算绘图”按钮用于计算和在当前图形屏幕显示本交点曲线线形。 “确定”按钮用于关闭对话框,并记忆当前输入数据和各种计算状态,但是所有的记忆都在计算机 内存中进行,如果需要将数据永久保存到数据文件,必须点击“另存”或“存盘”按钮。 “取消”按钮可以关闭此对话框,同时当前对话框中的数据改动也被取消。 对于已有项目, “主线平面设计”启动后,自动打开并读入当前项目中所指定的平面交点数据。用 户点按“计算绘图”后便可在当前屏幕浏览路线平面图形。 当用户新建项目后,可直接应用主线平面设计功能进行路线平面设计。首先应用 AutoCAD 打开数 字化地形图(如果有的话) ,点取“设计”菜单下的“主线平面设计”项,这时系统只为新建项目建立 了一个交点(除了交点名称和交点坐标可输入外,其他控件将处于不可用状态) ,用户先输入第一个交 点的 X(N)、Y(E)坐标或点击“拾取”按钮直接在图形屏幕中点取交点。点按“插入”按钮,按照对话 框的提示,用户点取“是”后,主对话框消失,用户可在图形屏幕中看到鼠标和第一个交点间有一条动 态的连线,移动鼠标到合适的位置点击鼠标左键,系统即确定第二个交点的位置,根据需要用户可继续 用鼠标拾取后面的交点直到完成交点的插入,点击鼠标右键,系统返回主对话框中。用户也可以在对话 框中修改这些交点的坐标。 在纬地新版本中, 进一步加强了主线平面设计的 “拾取” 功能。 用户可以使用 CAD 的 “line (直线) ” 命令和“pline(多段线) ”命令在当前屏幕直接绘制路线的交点导线,将导线调整好以后,打开主线平 面设计对话框,点击对话框中的“拾取”按钮,在右键菜单中选择“E 拾取交点线”或根据 CAD 命令 行提示输入 E 回车,鼠标箭头变为小方框,点取屏幕中绘制的交点导线,系统即自动将其转换为纬地系 统当前项目的交点线坐标。 通过移动横向滚动条,分别给每个交点设置平曲线(圆曲线和缓和曲线) ,并可根据需要先选择交 点的计算模式,输入已知参数,点“试算”按钮进行各种接线反算(计算模式参见下文说明) 。在计算 成功的情况下,点“计算绘图”按钮可直接实时显示路线平面图形;而当计算不能完成时,对话框中的 数据将没有刷新,并且在 AutoCAD 命令行中将出现计算不能完成的提示信息,用户在调整参数后可继 续进行计算。 另外,用户可点“实时修改”和“拖动 R”按钮,根据命令行的提示实时拖动修改交点的位置和平 曲线半径 R,以达到绕避构造物及路线优化等目的。实时修改是纬地道路辅助设计的一大特点和优势, 也是完成许多特殊设计最快捷的工具。
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请用户注意对话框右侧“数据显示”中的内容,以控制整个平面线形设计和监控试算结果。结合工 程设计中的实际情况,主线平面设计允许前后交点曲线相接时出现微小的相掺现象,即“前直线长”或 “后直线长”出现负值。但其长度不能大于 2mm,否则系统将出现出错提示。 纬地新版中,在对话框右侧边缘中部增加了一个蓝色小按钮,用于控制对话框右侧“数据显示”栏 的折叠和展开,减少对话框在图形屏幕中的占用面积,以方便用户查看图形。另外还增加了主对话框停 放位置的记忆功能,即用户在设计绘图时将对话框移动到其它合适位置,当再次打开此对话框时,对话 框仍显示在刚才移动后的位置,也方便了用户查看图形。虽是小小的细微改动,却体现了纬地软件人性 化、处处考虑用户设计习惯、方便用户设计的特点。 对于如何完成各种模式的平曲线反算及复曲线、卵形曲线设计,请参阅下文计算方式介绍。 3.3.3 十四种交点法曲线设计计算方式 (1)常规通用计算方式(S1+Rc+S2) 此方式下用户可以根据需要通过输入不同的曲线控制数据来完成任意的交点曲线组合,即通过输入 前部缓和曲线的长度、前部缓和曲线的起点曲率半径(程序将以中间圆曲线的半径作为前部缓和曲线的 终点曲率半径) 、中间圆曲线的半径、后部缓和曲线的长度、后部缓和曲线的终点曲率半径(程序将以 中间圆曲线的半径作为后部缓和曲线的起点曲率半径)等数据,点取“计算”或“计算显示”按钮后, 程序都自动判断本交点曲线组合的类型,并完成曲线的设置计算与平面绘图标注。例如:用户输入 S1=280m、 RO=9999.0 (即无穷大, 用户输入小于或等于零的实数程序会自动判断为无穷大) 、 Rc=1200m、 S2=0.0m、RD=9999.0 时,程序将会判断本交点的曲线组合为前端带有长度为 280m 缓和曲线,中间设 有半径为 1200m 的圆曲线的曲线线形。 (2)单圆曲线的切线反算方式(T+T) 此方式下交点的曲线组合为单圆曲线,用户可以通过输入切线长度(T1=T2)来反算单圆曲线的半 径、长度等数据。当用户所输入的切线长度大于前一交点曲线的缓直( HZ)点到本交点之间的直线长 度时,程序将提示输入有误,并自动以前一交点曲线的缓直( HZ)点到本交点之间的直线长度为切线 长,计算得到其他曲线数据。 (3)对称曲线的切线反算方式(T+Rc+T) 此方式下交点的曲线组合为对称的基本曲线组合方式,即中间设置圆曲线,两端设置相同参数的缓 和曲线,用户可以输入切线长度(T1=T2)以及圆曲线的半径(Rc)等数据,程序将反算其他数据。当 程序通过试算后发现缓和曲线的长度太小(<10.0)或太大(>1000.0)时均会出现警告。 (4)非对称曲线的切线反算方式一(T1+Rc+S2) 此方式下交点的曲线组合为非对称的曲线组合方式,即中间设置圆曲线,两端设置不同参数的缓和 曲线。用户输入第一切线长度( T1) 、圆曲线的半径( Rc)以及第二段缓和曲线的长度( S2)等数据, 由软件反算得到其他数据。 (5)非对称曲线的切线反算方式二(T1+S1+Rc) 此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式,即中间设置圆曲线,两端设置不同参数的 缓和曲线。用户输入前部切线长度(T1) 、前部缓和曲线的长度(S1)以及圆曲线的半径(Rc)等数据, 由软件反算得到其他数据。 (6)非对称曲线的切线反算方式三(S1+Rc+T2) 此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式,即中间设置圆曲线,两端设置不同参数的 缓和曲线。用户输入前部缓和曲线的长度(S1) 、圆曲线的半径(Rc)以及后部切线长度(T2)等数据,
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由软件反算得到其他数据。 (7)非对称曲线的切线反算方式四(Rc+S2+T2) 此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式,即中间设置圆曲线,两端设置不同参数的 缓和曲线。用户输入圆曲线的半径(Rc) 、后部缓和曲线的长度(S2)以及后部切线长度(T2)等数据, 由软件反算得到其他数据。 (8)常规曲线参数计算模式(A1+Rc+A2) 此方式是为照顾部分设计单位在路线设计中,使用参数 A 控制(而不是长度 S)缓和曲线的习惯而 增加的,其原理基本类同(S1+Rc+S2)模式,只是交点的前后缓和曲线是由用户控制输入缓和曲线参 数 A 值,而不是长度值。 (9)反算——与前交点相接计算模式 为了进一步方便用户进行相邻交点平曲线的相接计算,以及复曲线、卵型曲线等的设计,纬地系统 V4.6 版以后增加了两种相邻交点平曲线直接相接的计算模式: 与前交点相接和与后交点相接。 这里不论 两交点是什么曲线类型(单圆曲线、对称与不对称曲线等) ,用户先选择“反算:与前交点相接”计算 模式,然后输入两端缓和曲线的控制参数,点按“试算” ,系统便可自动反求圆曲线半径,使该交点平 曲线直接与前一交点平曲线相接(成为公切点,即两交点间直线段为零) 。 对于卵型曲线设计应用,请参阅本手册附录中关于卵型曲线设计部分的详细内容。 (10)反算——与后交点相接计算模式 类同 3.11.9 节。 (11)反算——与前交点成回头曲线计算模式 此方式用于将当前交点和相邻的前一个同向交点自动设计成相同半径的圆曲线,且两交点的圆曲线 直接相接(实际上是同一个圆曲线) 。用户还可以在当前交点的后部和前一交点的前部指定一定长度的 缓和曲线。此方式主要用于自动设计回头曲线。 (12)反算——路线穿过给定点 此功能是对主线平面设计动态拖动曲线半径功能的一个延伸,精确定位曲线通过图形中指定的某一 点。找到需调整曲线位置的交点,选定“反算:路线穿过给定点”计算模式,然后用鼠标在屏幕上拾取 曲线需穿过的某一点,或者在命令行输入给定点的坐标,系统会自动反算出曲线半径。这种方法经常用 在旧路改建等项目中,使得路线准确地通过某一固定点。 (13)反算——凸型曲线 此方式下交点的曲线组合为前后缓和曲线直接搭接的曲线组合方式, 即中间圆曲线长度为 0,两端设置缓和曲线。用户输入前、后部缓和曲线 的长度(S1 和 S2)等数据,由软件反算得到圆曲线半径(即两缓和曲线 搭接点曲率半径)等数据。 (14)虚交点曲线的设计计算 利用交点法在实地定线测量时,有时由于地形的限制,对于交点转角 较大、交点过远或交点落空的情况,往往采用虚交点法来进行平面线形的 设计。HintCAD5.0 以后版本中已能很好地处理虚交点曲线,并支持一个 交点设置多个虚交点的曲线设计计算。 这种方法在山区的低等级公路项目 中经常需要用到。 虚交点曲线的具体设计方法如下: 1)打开“主线平面设计”对话框,鼠标拖动滑动块至设置虚交的交
37 图 3-19

点,例如图 3-17 所示的交点 1。 2)鼠标勾选“交点数据输入”栏中“虚交”左侧的小方框,随即在小方框下方出现“虚交设置” 按钮,点击此按钮,出现如图 3-19 所示“虚交设置”对话框。 3)鼠标点击对话框中“虚交点 0”表格,使其处于激活状态,接着点击“插入”按钮,则会增加一 个虚交点,输入各个虚交点的名称和坐标,或者点击“拾取”按钮在屏幕图形中拾取坐标,单击“完成” 按钮完成虚交设置并返回主对话框。 对于外业测量得到的平面虚交数据如何导入到纬地系统中,请参见第十三章《数据文件介绍》中的 相关说明。

3.4 平曲线的设计方法之三“平面智能布线”
3.4.1 平面智能布线技术简介 从路线单元的几何特性可以知道,路线是由若干的直线、圆曲线和缓和曲线相互衔接组成,在这些 线元中直线和圆曲线可以视为“控制单元” ,缓和曲线只是这些控制单元之间(直线和圆曲线、圆曲线 和圆曲线)的连接过渡——“辅助单元” 。在路线的平面设计过程中,通常我们首先需要确定的是路线 中控制位置的控制单元(直线和圆曲线) ,而后在这些控制单元之间设置连接过渡添加缓和曲线,即设 置辅助单元。纬地平面智能布线技术正是针对这种设计思路开发完成,它可以自动识别路线中已确定的 控制单元,并自动创建辅助单元,自动形成控制单元和辅助单元之间的衔接(缓和曲线) ,从而将这些 控制单元和辅助单元形成一条完整的路线。 (1)平面智能布线的创新技术 平面智能布线是基于 AutoCAD 图形平台进行的深层次开发,实现了和 CAD 图形核心的无缝集成, 整个智能布线功能完全内嵌于 AutoCAD 的图形实体核心,用户确定和调整修改控制单元完全使用 AutoCAD 的图形操作命令。在辅助单元建立后,用户实时拖动或修改调整控制单元的同时,智能布线 的自动接线算法实时计算生成新的辅助单元,从而使控制单元之间实时形成新的衔接关系。 (2)平面智能布线的应用 平面智能布线是在对路线线形设计深刻理解的基础上开发完成的,是对曲线设计法的全新演绎,是 从导线设计法到曲线设计法、从模式化设计到无模式化设计、从数据设计到图形设计的重大突破。在智 能布线过程中没有交点线的概念,也没有固定的线形组合,完全由用户直接通过鼠标绘图和对图形实体 的拖动来动态完成任意复杂线形的布设,简单、快捷、实用。该技术尤其适用山区高速公路、互通式立 交的全曲线路线设计和公路改扩建项目的路线拟合等需要。 3.4.2 平面智能布线工具条及其使用 菜单:设计——平面智能布线 命令:PM_ZHNBX 执行平面智能布线命令, 系统自动激活平面 智能布线功能并弹出其工具条如图 3-20 所示。 下面对工具条中各个快捷图标的功能逐一进行说明。 为“曲线相接”命令的快捷图标。这是纬地平面智能布线当中最主要的一个命令。当路线中的 控制单元确定以后,使用该命令,按照 CAD 命令行提示,依此点选需要创建辅助连接(缓和曲线)的两 个控制单元(圆曲线或圆),系统即通过自动接线计算生成缓和曲线来衔接两个辅助单元。操作中可连
图 3-20

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续使用该命令两两选择控制单元生成辅助单元,单击鼠标右键即退出该命令。 为“切线相接”命令的快捷图标。对于路线中不需要设置缓和曲线的两段圆曲线(或圆),可 使用该命令进行连接,其操作方法同“曲线连接”命令。使用该命令可计算生成一段与两圆曲线(或圆) 相切的直线。 、 和 图标分别是绘制圆、圆弧和直线命令,这三个命令和 AutoCAD 中绘制圆、圆弧和 直线(LINE)的命令是完全相同的,为了方便用户的操作,故将此三个快捷图标集成到平面智能布线的 工具条中。这三个命令主要用于在平面布线中绘制路线的控制单元。 图标为“沿弧直线”命令。通过指定起始圆或圆弧,可动态拖动鼠标绘制一段直线与起始圆或 圆弧相切。拖动过程中,在直线上方的曲线参数框中动态显示当前直线的长度,单击鼠标左键即可绘制 一段与起始圆或圆弧相切的直线。该命令主要用于曲线后端不需要设置缓和曲线而直接和直线相切。注 意:在沿弧直线绘制完成后,需要使用“曲线相接”命令使沿弧直线与起始圆弧衔接形成连续的路线。 图标为“沿弧曲线”的辅助绘制命令。该命令和“沿弧直线”命令类似,通过指定起始圆或圆 弧,并指定当前圆弧必须通过的一点,鼠标动态拖动圆弧终点,单击鼠标左键可绘制一段圆弧与起始圆 或圆弧相切并通过指定点。在鼠标拖动过程中,圆弧上方会实时显示当前圆弧的半径和弧长。用户也可 在拖动圆弧时,在 CAD 命令行准确输入当前圆弧的半径。 为“取消连接”的命令图标。执行该命令,鼠标点击需要取消连接的两个控制线元,系统即解 除二者的衔接关系,并删除辅助单元。使用 CAD 的“分解”命令(_explode)也可实现“取消连接”的 功能,取消和删除连接控制单元的缓和曲线。 为“捆绑曲线”的命令图标。该功能主要针对采用智能布线法进行互通式立交设计的线形调整。 对于互通式立交设计,经常会遇到两条以上匝道接于一个环形匝道上,按照设计规范要求,这些匝道并 非都接于同一圆上,而是两个同心圆,即线形之间有一个横向错移值,如图 3-21 所示。如果用户需要 修改圆的半径或者移动圆的位置,为了保证多条匝道同时和圆保持衔接关系,就需要使用“捆绑曲线” 命令对两个圆进行捆绑设置。

图 3-21

执行该命令,根据 CAD 命令行提示“请选择停靠曲线:”,鼠标点选停靠曲线(即曲线位置和圆半 径固定不变的小半径圆),再根据提示“请选择要更改曲线:”,鼠标点选更改曲线(即半径会根据给定 的偏移值发生变化的大半径圆),然后系统提示“请输入偏移距离<0>:”,输入两曲线之间的横向错移 值回车, 系统即按照停靠曲线的半径加上偏移值、 偏移方向向停靠曲线圆的外侧, 生成新的更改曲线圆。 在完成捆绑曲线的操作后,用户再对停靠曲线或者更改曲线进行修改移动时,系统会实时进行自动接线 计算,与两个同心圆相衔接的所有匝道均会实时随之变动,而且横向错移值保持固定不变。
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分别为纬地自动穿线和平曲线自动拟和的工具。针对目前公路勘察设计中越来越多的旧

路改扩建设计和部分特殊线形设计的需要,纬地系统综合利用最小二乘法和遗传算法开发成功路线平面 自动穿线和平曲线自动拟合功能。该功能可以根据旧路测绘数据(如路线中心线等测量点数据),自动 进行路线平面曲线的穿线和自动拟合,自动恢复得到路线平曲线主要线形组成。该功能的应用将极大地 提高设计者在旧路线位恢复、曲线拟合等方面的工作效率和精度,解决人工手工拟合的反复性大、准确 率低等问题。自动穿线和曲线拟合原理参见图 3-22、3-23 所示。 用户在使用该功能前,首先需要使用多段线命令(pline)将路线控制点串连绘制出来,然后即可 使用纬地自动穿线功能或平曲线自动拟和功能进行线形拟和。执行该命令后,根据命令行提示,鼠标点 选需进行拟和的多段线,系统即自动生成最接近各个控制点的直线和圆曲线等线形单元。做为平面布线 的一个辅助工具,系统自动拟和生成的直线和圆曲线可做为路线组成的基本线形单元,和其它已确定的 路线控制线元共同构成路线的控制单元,从而使我们可以更方便快捷地应用纬地智能布线技术进行路线 的最优化设计。

图 3-22

图 3-23

3.4.3 平面智能布线的线形组合 平面智能布线技术可自动识别手工绘制确定的直线、 圆曲线或圆等控制单元, 并进行自动接线计算, 确定各控制单元之间的相互衔接关系,生成缓和曲线(辅助单元)。这一技术适用于公路路线设计中各 种常见的线形组合及各种复杂线形。 (1)直线和圆曲线 图 3-22 所示为直线和圆曲线的连接组合,从图中可看出,鼠标点取位置和方向不同,所生成的辅 助单元也是不一样的。图 3-22a 生成的辅助单元是前缓和曲线(ZH—HY),颜色为紫色;图 3-22b 生 成的辅助单元是后缓和曲线(ZH—HY),颜色为绿色。

图 3-22a

图 3-22b

(2)圆曲线和圆曲线
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图 3-23 为两圆曲线之间的各种不同连接组合形式。鼠标点选两圆曲线的不同位置可生成不同的线 形组合,其中图 3-23a 为 C 型曲线的组合,图 3-23b 为 S 型曲线的组合,系统根据点取第 1 点和第 2 点 的位置以及自动识别的两段圆曲线,计算生成不同类型的缓和曲线。图 3-23c 为卵形曲线的连接形式, 注意鼠标点取的第 1 点为大半径圆曲线,第 2 点为小半径圆曲线。 对于不设缓和曲线的两圆曲线的连接,可以使用智能布线提供的“切线相接”命令进行接线计算, 系统自动生成一段相切于两圆曲线的直线段。根据鼠标点取位置的不同,可形成两个同向的圆曲线组合 或两个反向的圆曲线组合,如图 3-23d 和图 3-23e 所示。 对于两个不设缓和曲线的圆曲线径向连接形成的 S 型曲线和 C 型复曲线,如图 3-23f 所示。可使用 “沿弧曲线”命令绘制与前圆曲线相切的一段圆曲线,使之与前圆曲线组成 S 型或 C 型曲线。需要说明 的是,此时仍需要使用“曲线相接”命令,对前后两圆曲线进行接线计算,创建辅助单元,才可以形成 连续的路线。图中看不到辅助单元是因为此时辅助单元的曲线长度为 0。

图 3-23a

图 3-23b

图 3-23c

图 3-23d

图 3-23e

图 3-23f

(3)多种线形组合的路线

图 3-24

图 3-24 为采用平面智能布线的“曲线相接”命令创建的路线平面线形中的一段。通过识别路线中

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各种不同的控制单元,系统自动进行智能接线计算,从而形成了各种不同型式的平面线形。如图 3-24 所示平面路线中有基本型对称曲线和不对称曲线, 有同向 C 型曲线和反向 S 型曲线, 还有一段卵形曲线。 3.4.4 控制单元的实时拖动修改 在路线中控制单元之间的相互衔接关系建立后,我们还可以通过各种方式对控制单元实体进行实时 的拖动修改,以调整得到最佳的路线方案。这些修改方式都是 AutoCAD 中对图形进行编辑修改的一些基 本操作,操作方法简单、直观、快捷。而且在我们修改调整控制单元的同时,用于衔接控制单元的辅助 单元会实时动态地自动计算刷新。

图 2-25a

图 2-25b

图 2-25c

图 3-25 中所示图形均为应用 AutoCAD 的夹点编辑功能对路线的控制单元进行修改操作,图 2-25a 中鼠标点取圆心夹点对圆曲线的平面位置进行实时移动,图 2-25b 中鼠标点取圆弧夹点实时拖动圆弧改 变圆曲线的半径达到调整路线的目的,图 2-25c 中为调整直线单元的操作,鼠标点击直线端部夹点旋转 直线,点击直线中间夹点可平移直线。此外使用 AutoCAD 中移动(_move)和旋转(_rotate)等各种图 形修改命令,都可以实现对各种控制单元实体进行实时修改和调整。 3.4.5 曲线参数的取整微调 考虑到工程施工易用性的问题,平面智能布线技术中增加了曲线参数的取整微调功能。基于 AutoCAD 图形平台的深层次开发技术,使得曲线参数的调整仍可利用 AutoCAD 的特性窗口来进行,使 参数的调整和图形刷新实现了联动,使习惯了 CAD 操作的人可以很快掌握此方法,没有生疏感。

图 2-26

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在路线线形基本确定以后,鼠标双击平面线形或点按 CAD“特性”按钮打开 AutoCAD 的特性窗口, 如图 2-26 所示。用户点选需要调整的控制单元,对话框中实时显示所选线元的几何参数、接线参数和 标注信息,用户可选择不同的调整方式对曲线半径、缓和曲线参数或长度进行取整微调,此外还可以对 控制单元的线型线宽、标注字高等进行设置。 3.4.6 平面线形与平面数据的相互转换 平面智能布线工具条中的 和 图标分别为“转为平面曲线 数据”和“转为平面交点数据”的命令。用户使用平面智能布线完成 路线的设计及调整后,可以使用这两个命令转换得到项目的平面数据 文件。执行相应的转换命令,点选需要进行转换的路线实体,系统自 动读取路线单元并提示用户曲线转换完成,如图 3-27 所示,生成平面 曲线数据或平面交点数据,并自动导入到“立交平面设计”或“主线 和平面交点数据文件*.jd,从而完成从图形设计到数据设计的转换。 工具条中 和 图标分别为“从匝道创建”和“从交点创建”的转换命令,这和上面的两个命 令刚好是一个互逆的过程, 使用这两个命令可以根据当前项目已有的平面曲线数据文件*.pm 或平面交点 数据文件*.jd 创建得到平面智能布线的路线线形。用户可根据设计要求对路线线形中的控制单元和辅助 单元进行修改调整,直到得到满意的线形再将其转换为平面数据文件存盘。
图 2-27

平面设计”的对话框中,打开这两个对话框,点击“存盘”按钮,即可相应得到平面曲线数据文件*.pm

3.5 平面曲线数据导入/导出
该功能用于将已完成的公路项目的平面设计数据(特别是未使用交点坐标,而使用交点间距(或桩 号)加转角的方式进行的低等级公路项目)导入到纬地项目中,将其转化为纬地专用的平面交点数据文 件(*.jd) 。同时也可将纬地系统的交点数据输出到单独的数据文件(*.jdx)中,便于用户在计算机上完 成主线平面设计以后继续添加新的平面数据或用于其他软件调用。 菜单:数据——平面数据导入/导出 命令:JD_IN, 平面数据导入/导出对话框如图 3-28 所示, “打开”和“存盘”按钮用于打开和将数据保存到“*.jdx” 文件中。 在导入时,用户根据对话框中提示输入该项目的“起点桩号” 、起点坐标 X、Y 和起点的方位角(单 位为度、分、秒,如 123°30′15″输入为 123.3015 即可) 。 (坐标和方位角可以是假设的。 )

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图 3-28

“数据模式”控制用户输入的每个交点的数据是以“交点桩号” ,还是以“交点间距”来控制。每 个交点数据为一行,分别为“交点编号” 、 “交点桩号/间距” 、 “圆曲线半径” 、 “交点转角” (+、-值为 左右偏向)和“前缓长” 、 “后缓长”等。 “插入” 、 “删除”分别可以在指定位置插入或删除一行交点数 据。 在数据输入完成后, 点击 “导入为交点数据” 按钮, 系统提示用户输入平面交点数据文件名称 (*.jd) 后,点击“保存” ,系统便可完成文件导入。 “交点数据导出” 用于将当前纬地系统所打开项目的的平面交点数据导出为交点数据, 即从 jd→jdx 的转换过程。 纬地系统 v5.0 版以后完善了虚交以及多点拼的平面曲线数据的导入/导出功能, 关于 jdx 文件的格式 在后面“数据文件介绍”一章有详细的介绍。 一般用户在上述导入过程完成后,将*.jd 文件添加到项目中,可直接利用“主线平面设计”功能调 出交点数据,对其进行进一步的调整,还可通过“输出直曲表”功能直接输出“直曲线转角表” 。 在导入过程中遇到不能完成的情况需具体分析,如果在命令行中出现如下类似提示“ T2(jd5)+ T1(jd6)大于两交点间距: ”时,可能是 jd5 和 jd6 平曲线相接,中间直线段长度为 0。但因为外业手工 计算(或 PC1500 等计算)过程中精度相对较低,再加上四舍五入等,导致程序计算和外业计算结果稍 有出入,不能完成导入,这里用户可按交点间距模式输入所有交点间距和转角,而将圆曲线半径和前后 缓长暂时输入为 0,先将交点导入到纬地系统中,然后在“主线平面设计”对话框中再根据外业资料输 入并适当调整半径、缓长等数据,尽量减少程序计算结果和外业计算结果之间的出入。实际上纬地系统 中也允许两交点曲线出现一些交叉(相掺) ,只是其交叉长度不能超过几个毫米。 另外,不能完成外业测量数据导入过程的原因可能还会有回头曲线、卵型曲线、复曲线等情况。这 里一一说明其处理方法。 关于卵型曲线与复曲线等主要是原来老的计算方法和新的计算方法的差别。用户需利用本系统或手 工找出对应原曲线新的计算方法的新交点。参见 Help 目录下的相关说明。 对于回头曲线,虽然纬地系统的“立交平面设计”功能可任意灵活布设回头曲线(以及环型匝道) , 但其计算方法和老的回头曲线计算方法不同。如果用户需要将其导入为纬地平面交点数据时,需手工或 利用“立交平面设计”和“平面数据转换”的“PM→JD”功能,将原回头曲线在圆曲线长度约 1/2 的 地方划分为两个交点,分别将两个新的交点输入到 JDX 数据中即可。 (参见 Help 目录下的相关说明。 ) 编者:实际上以上对于卵型、复曲线和回头曲线等的特殊处理均是由于老的计算方法和新的曲线计 算法不同而导致的,追溯其缘由便是老的公路测设方法、手段和新的测设方法与手段的不同而导致的, 在实际项目中,经常遇到许多设计单位或施工单位把全站仪仍当作经纬仪在使用的情况。而彻底解决上 述问题的方法便是:低等级公路外业期间采用新的测设方法和仪器,也采用精确的新的计算方法。应用 纬地系统开发的“纬地外业手簿”便是很好的方法,它不仅可以在现场进行路线平面设计和修改,还可 以马上对计算的线形进行“极坐标法”放线计算。同时它还可以现场记录测量获得的中桩高程和横断面 地面高程等数据。当然,因为“纬地外业手簿”是运行在掌上电脑上的,所以可以很方便地将这些数据 和计算机进行双向传送。这方面的内容请参见后面相关章节的叙述。

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3.6 平曲交点数据导入
菜单:数据——平面交点导入/导出 命令:jdzb_in 平面交点导入/导出对话框,如图 3-29 所示。

图 3-29

平面交点导入功能可将已经完成的低等级公路或高等级公路项目的平面设计数据(使用交点坐标控 制)导入纬地系统中。用户需要输入原平面曲线文件名(*.jdw)和转化后的路线平面交点文件(*.jd) 的文件名,其应用方法与 3.15 节的平面曲线数据导入类似。 原平面交点数据文件格式参见“数据文件介绍”一章的相关内容。

3.7 平面自动分图
纬地系统同时提供了两种平面分图方式:一是“平面自动分图” ,二是“平面分图处理”和“平面 裁图” 。这里首先介绍第一种“平面自动分图”功能。 (1)平面自动分图 由于该功能应用了 AutoCAD 图纸空间(Paper)的布局(layout)技术,所以只能在 AutoCAD R2000 及其以后版本上实现,该功能可同时应用于路线平面图、总体布置图、公路用地图及路基设计表等的分 图。这种分图方式不仅分图方便、快捷,而且支持进行批量打印,纬地系统推荐用户使用此方式进行分 图、打印,但需要用户熟练掌握 AutoCAD R2000 以后版本的打印功能。 菜单:绘图——平面自动分图 命令:PmCt 平面自动分图对话框,如图 3-30 所示。 用户首先选择出图的比例,对应比例系统自动提示每页的路线长度如:1:2000 时,每页 700m,这 里用户也可以修改每页长度,系统会自动根据比例计算显示出起始页码及总页码,当然用户也可以自行 输入任意出图比例及修改页码范围。然后用户需要指定出图的桩号范围。在新的 Hint5.0 版以后,用户 还可选择“精确剪裁地形图” ,并指定路线左右侧需保留的地形图宽度。点按是否“插入曲线元素表” 后,根据用户不同的需要可以选择 3 种曲线表样式输出:①带交点坐标无要素桩号;②无交点坐标无要 素桩号;③带交点坐标带要素桩号,选择平面图中是否需要插入指南针。直接点“开始出图”便可完成 分图过程,生成的路线平面图见图 3-31。 请用户注意,为了提高计算机出图、打印速度,在路线较长,特别是有数字地形图时,尽量分数段
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分别进行分图、打印。

图 3-30

图 3-31

这种分图实际上并未将每页图纸裁开,而只是分别设置了若干个窗口显示。分图后 DWG 文件的大 小也并不发生较大增加。
说明: AutoCAD R2000 及以后版本比 AutoCAD R14 打印功能增强了很多,操作对话框也复杂了,这里详细介绍纬地 系统用 AutoCAD R2002/2004 的布局技术实现批量化打印的过程。 ① 用 AutoCAD R2002/2004 打开纬地安装目录“ Hint58\平面图框 .dwg”模板文件,如图 3-32 所示。图中在图 纸空间画了一图框,图框中黑矩形框为视口边界,矩形框内双击鼠标左键可进入模型空间,矩形框外双击鼠标左键 46

可进入图纸空间。用户在图纸空间按设计需要定制图框,如“项目名称”、“工程 名称”,修改视口大小,是否打 印视口边界线等。 ② 点击“ File→ Page Setup…... ”进行模板文件的页面设置,如图 3-33 所示。点击“ Plot Device”页选择打印机 类型, 点击 “ Properties…...” 进行打印机属性设置, 包括纸张类型、 输出方式等; 点击 “ Plot style table(pen assignments) ” 选择笔号模板,编辑修改各种笔型颜色、线宽等;点击“ Layout Settings” 页编辑其他属性,如出图比例、方向、是 否生成打印文件等,点击“ OK”退出对话框。 ③ 保存并退出模板文件,打开平面设计图,进行平面分图处理。 ④ 如用户想对分图之后的单张图调整,先切换到图纸空间,启动 AutoCAD 的属性“ Properties”对话框,点选 视口边界,在属性对话框中将“ Display Locked ”的属性值改为“ No” ,再切换到模型空间,这样就可以对视口中的 图形进行平移、缩放等操作了。 ⑤ 其他如路基设计表等模板文件设置方法同上,用户可参照执行。

图 3-32

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图 3-33

(2)平面分图处理和平面裁图 菜单:扩展——平面分图处理 命令:PmFt 平面自动分图对话框,如图 3-34 所示。

图 3-34

用户根据出图比例及需要,输入适当的左右侧图幅宽度及每页长度(m) ,程序自动计算出分幅总页 数。 “分幅预处理”按钮将完成平面分图预处理,并在当前图形窗口给出每页分幅范围边线。 平面分幅预处理完成后,用户使用“扩展”菜单项中“平面裁图”命令进行自动裁图处理。开始裁 图时,程序将提示用户在屏幕中拾取一点,作为分图后每一幅平面图的中心位置。 (这部分功能需要 AutoCAD R14 / R2000/R2002 等完全安装后的“Bonus / Express”工具支持,请用户注意安装。 )

3.8 平面移线
菜单:工具——平面移线 命令:Pmyx 平面移线功能主要针对低等级公路项目测设过程中发生移线情况而开发,系统可自动在原实测纵、 横断数据的基础上计算搜索得到移线后各对应桩号的纵、横地面线高程数据。免去对新线位的纵、横数 据的实测工作。同时在设置断链后,可以保持未移线部分的桩号不变。 3.8.1 平面移线 平面移线一般发生在低等级公路项目的实地外业测量完成以后,设计者在内业期间通过戴帽子,发 现路线平面局部进行左右移动(几米到一二十米范围之内) ,可能更为合理。这时用户可以先将原项目 中的交点数据文件进行“另存” ,建立新项目,指定另存的交点数据文件到新项目中。然后利用纬地的 主线平面设计功能中的交点和曲线修改功能,移动或重新指定需要调整范围的交点或半径,使路线平面 位置发生移动(与原路线分离) ,完成平面线位的移动调整。并确定出两线位分离与再合并的对应桩号 区间,确定断链的位置与长度,并在新项目的属性中填加断链。 3.8.2 搜索推算新的纵横断数据 打开原项目,启动“平面移线”命令,其对话框如图 3-35 所示,用户需在对话框中输入移线后新
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的项目名称和需要进行移线计算的桩号区间,还可以选择将移线信息保存到“平面移线.log” ,点按“开 始移线”后,程序自动基于原项目的平、纵、横数据,通过横向搜索计算得到新线位对应桩号的纵、横 断地面线数据和移线信息文件 (直接输出到纬地系统安装目录下 Hint58\Lst\Temp.dmx、 Hint58\Lst\Temp. hdm 和 Hint58\Lst\平面移线.log 文件中) 。其中平面移线.log 文件记录了原平面线位中桩桩号的左右移距 及移线以后对应的新桩号,方便用户对移线信息的整理和检查。

图 3-35

打开新项目,将 Temp.dmx 和 Temp.hdm 文件移动到新项目所在目录下并改名,添加到新项目中。 然后将原项目中未移线部分的数据再分别复制到新项目的 Dmx 和 Hdm 文件中,注意断链位置和桩号标 识,形成新的完整的纵、横断地面线数据。 接下来便可继续进行路线的其他设计内容了。 提醒用户移线功能应用的问题和局限性(新版移线功能的变化) 。 3.8.3 平面移线功能的适用性和局限性 1.确切的说,我们外业期间所实测的纵、横断地面高程数据是基于原平面线位的,而不是针对移 线后线位的,所以“平面移线”是一种“近似”推算过程。以横断地面线数据为例,因为新老线位不会 完全平行,所以由原横断数据推算到的新线位的横断数据将不会完全在新线位桩号的法线方向上。 2.移线后新的线位不能距离老线位太远,超出原实测老线位的横断面地面线的测量范围。 3.鉴于以上内容,平面移线一般适用在低等级公路项目设计中,但在地形起伏较大的地区应谨慎 应用。 4.新版软件中已经由原来的相对平面线形文件的搜索计算改为相对项目 的搜索计算方式,这样可 .... 实现大范围的批量化移线计算功能,用户可以将整个项目一次性进行移线计算,获得移线后全线的纵横 断面数据,解决了移线前后两个项目都可以没有断链的问题,同时也解决了新线项目因多次移线后出现 多处断链而不能一次移线计算完成的问题。但是,因为路线平面线形可能变化情况复杂,尤其是低等级 公路或山岭重丘区公路项目,软件在原平面线形的横向(法线方向)进行移线搜索计算时,可能会出现 很多特殊情况,所以我们特别提请用户能够分段进行移线推算。应在屏幕显示新老线位、完全掌握新老 线位区段调整变化的前提下进行移线推算。尤其在线形中存在回头曲线时慎重使用移线功能,对移线后 的结果和移线提示信息仔细分析检查核对。 5.在低等级项目中多采用平面移线功能的原因之一是移线后通过断链设置,仍然可以使用老线位 实测的纵、横断面数据,可以保持桩号不变。但如果用户不是在做低等级公路的施工图设计工作,而是 在方案设计阶段或初步设计阶段,那么我们推荐用户采用如下方式以获得与平面移线相同的结果:即利 用老线位的实测纵、横断面数据建立数字地面模型(DTM) ,再应用纬地软件的数模功能实时采集获得
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新线位的纵、横断面的数据。采用这种方式的优点也是较多的,可以进行多次移线调整,同时新项目中 不必设置断链。

3.9 立交平面线形设计方法
互通式立体交叉的平面线形设计是在立交方案的型式确定以后, 根据相交道路的交通量、 设计长度、 地形地物等布设条件,按照相应连接匝道的技术标准,将各条匝道根据要求组合成为既满足功能需要又 合理可行,而且符合审美要求的几何线形,是互通式立交设计阶段的关键工作。在纬地系统中可以使用 前面介绍的多种方法灵活地进行立交平面线形的设计,如曲线法、交点法或者是纬地智能布线法,也可 以将这些方法根据需要综合运用,从而设计出符合要求的匝道线形。

图 3-36

3.9.1 匝道的分类 互通式立交的匝道按照使用功能分为左转弯匝道和右转弯匝道两大类。右转弯匝道的形式比较简 单,一般情况下均采用右出右进的直连式匝道。左转弯匝道的形式比较多种多样,按照进出道口的不同 位置及路线转向,主要有直连式、半直连式(又称半定向式)和环形匝道等几种类型,其中半直连式匝 道包括左出右进、右出左进和右出右进等方式。如图 3-36 所示为一座混合式全互通四路立交的线位图, 其中 C、D、G、H 线为直连式右转匝道,而左转匝道中有两条半直连式匝道(A、B 线)和两条环形匝 道(E、F 线)组成。 3.9.2 匝道线形的设计 下面我们就如何使用纬地道路 CAD 系统进行各种型式的匝道线形设计分别进行说明。

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(1)直连式匝道 直连式匝道(又称定向匝道)对于左转弯匝道属于左出左 进的线形,主要用于一些受地形限制、交通量不大的匝道线形; 而右转弯匝道属于右出右进的线形,由于我国右侧行车的规定, 所以绝大多数右转弯匝道均采用右出右进的直连式匝道。右转 匝道形式比较简单,一般可布置成单曲线、复曲线或反向曲线 等,图 3-37 中即是一个单曲线形式的右转弯匝道。 使用纬地系统设计该匝道的步骤如下: ① 首先新建一个项目, 在项目管理器中指定其 “项目类型” 为“互通式立体交叉”,在“项目标识”栏输入该匝道的标识名称,如 A、B 等。其设置如图 3-38 所示。
图 3-37

图 3-38

② 打开“立交平面设计”程序界面设置匝道的起点接线方式。由于匝道线形的起终点线形一般都 是有一定约束条件的,所以先要设置起点线形的约束条件。在“起点接线”栏选择“文件控制 2”的接 线方式,并点击“?”按钮指定起点接线的平面线形文件*.pm(如图 3-37 中的被交线项目),在方位 角“Alpha”栏输入起点线形的切线方位角偏置角度(弧度单位),在“ STA”栏输入该匝道起点位置 对应于已知平面线形的桩号。其设置如图 3-39 示例。

图 3-39

③ 在曲线单元的设置窗口开始匝道线形的设计。首先输入起点线元的参数,如曲线偏向、曲线长 度或参数、线元起点和终点的半径等,如果线元起点需要横向位移,还可以输入横移值。点击“计算显 示”即可绘出当前线元。如图 3-37 所示的单曲线直连式匝道,用户只需在曲线参数栏输入起点线元(即 起点缓和曲线)的相关参数,然后就可以使用终点接线模式自动生成后续线元。如果起点线元末端还需 搭接其它线元,可点击“插入”按钮,继续输入下一段线元的参数。 ④ 进行匝道的终点接线设置。纬地系统针对不同的终点接线目标,集成了七种不同的终点接线模 式。对于图 3-33 中的直连式匝道,终点接线目标位置处于主线的直线段,可采用“圆+缓+直”的终点 接线模式,然后点击“拾取>”按钮设置接线目标,按照匝道前进方向的顺序在终点接线目标直线上点 取第一点和第二点,以得到所需参数,如图 3-40 所示。针对不同的终点接线目标实体可相应选择不同 的终点接线方式,如果终点接线目标为圆曲线,可根据情况相应选择“圆+缓+圆”或“圆+缓+缓+ 圆”等不同的接线方式。 注意:终点接线目标按不同接线模式可以是任意的圆或直线实体,而匝道线形的终点线元一般不是 直接接于已知的平面线形目标的,而是与主线有一定的间距,按照匝道线形终点横向错移主线的距离, 可使用 CAD 的偏移命令复制得到终点接线实体。

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图 3-40

⑤ 开始匝道的终点接线。设定待生成线元的偏向后,点击“实时拖动”按钮,根据命令行提示在 图形屏幕上点击确定拖动基点,横向移动鼠标,起点线元(包括中间曲线单元,如有)即开始沿着起点 接线设置的已知平面线形移动,系统开始“圆+缓+直”模式的实时自动测算。如果满足终点接线条件, 图形屏幕即实时显示出与终点接线目标直线相衔接的红色圆曲线和黄色的后缓和曲线,并在命令行实时 显示当前生成线元的相关参数。当拖动匝道线形到所需位置时,点击鼠标左键以确定当前线形,系统自 动将测算生成的各线元参数暗显于曲线单元参数输入栏,如图 3-41 所示。 用户在拖动调整匝道线形的过程中,也可以根据需要勾选拖动匝道线形的任一个已知线元的参数来 调整匝道线形进行终点接线设计,对于缓和曲线可以选择拖动其长度 S 或参数 A,而对于直线和圆曲线 可选择拖动其长度来改变线位,以达到调整匝道中部分线位同时完成终点接线设计。使用此种方法进行 拖动时,匝道线形的起点位置固定不变,仅对勾选了“拖动”的曲线单元及其后线形进行拖动接线计算。

图 3-41

⑥ 终点接线线元的曲线参数取整。系统自动计算生成的线元参数都是当前线位的精确参数,包含 了多位小数,为了便于施工计算复核,需要将终点接线的缓和曲线参数设置为整数。点击“测试”按钮, 系统在命令行显示:“请输入目标接线 A 值 A=”,参照终点接线的曲线参数键入整数 A 值并回车, 系统自动计算完成后弹出如图 3-42 提示框,并自动刷新当前图形和设计参数。

图 3-42

通过以上步骤的操作,即完成了图 3-37 所示的单曲线直连式右转匝道的平面线形设计。点击“结束 接线”按钮,所有接线参数亮显于“曲线单元输入栏”中,点击“存盘”按钮保存当前匝道线形。 (2)半直连式匝道 半直连式匝道又称半定向式匝道,根据匝道进出相交 道路的方式不同,分为左出右进、右出左进、右出右进三 种基本形式, 该匝道的线形样式多种多样, 如图 3-43 所示 为右出右进的一种半直连式匝道, 该匝道由两组 S 型曲线 组成。在该匝道的线形设计中,可将线形中间的长圆曲线 做为线位控制要素先行绘出,然后在匝道进口端和出口端 分别进行一次终点接线计算,从而方便准确的完成该匝道 的线位设计。 使用纬地道路系统可以很方便地完成此匝道的平面线位设计,其设计操作步骤如下所述。(由于立 交平面设计每条匝道的基本操作大致相同,故以下只对匝道线形设计的步骤进行简述。)
图 3-43

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① 新建项目,在项目管理器中指定项目类型并输入项目标识。 ② 绘制辅助圆,根据立交方案中确定的线形位置在相交道路上绘制辅助圆,并调整其半径和位置 以确定做为线位主要控制要素的左转弯长圆曲线的位置,该辅助圆的一部分将做为匝道线元组成中的一 段主要线元。 ③ 设置起点接线。打开“立交平面设计”程序界面,在“起点接线”栏选择“文件控制 2”的接线 方式,并指定起点接线位置的平面线形文件*.pm(即图 3-43 中的被交线项目),以及起点线形的切线 方位角偏置角度(弧度单位)和匝道起点位置对应已知平面线形的桩号。 ④ 设计匝道起点线形。在曲线单元编辑栏输入匝道起点线元的偏向、横向错移值及各相关参数, 针对本例的匝道起点线元为一段缓和曲线,输入完毕点击“计算显示”按钮,绘制出该段线元。 ⑤ 终点接线模式及参数设置。在“终点接线”栏设置第一次接线的线形模式及接线目标,已知终 点接线目标为已经绘制好的辅助圆,可以选择“圆+缓+缓+圆(S 型)”的接线方式并在曲线单元编辑 栏设定第一段圆曲线的转向。然后点击“拾取>”按钮,鼠标点选终点接线的目标圆,系统自动读取该 目标圆的半径及圆心坐标到接线目标参数栏,S 型缓和曲线参数比值默认为 1:1,在接线设计过程中这 些参数可以随时修改。终点接线的模式设置如图 3-44 所示。

图 3-44

⑥ 开始第一次终点接线的设计。点击“实时拖动”按钮,并点击鼠标左键确定拖动基点,横向移 动鼠标,匝道已有线元即开始沿着起点接线指定的平面线形滑动,系统按照“圆+缓+缓+圆”模式搜索 计算目标线元。达到终点接线条件后,屏幕上即实时显示出与终点接线目标圆相衔接的圆曲线和 S 型缓 和曲线, 命令行实时显示出生成线元的相关参数。 拖动匝道线形到合适位置点击鼠标左键确定当前线形, 曲线单元参数编辑栏自动显示出所生成线元的参数。点击“测试”按钮,在 CAD 命令行输入 S 型缓和 曲线的取整参数(例如键入 80 回车)进行取整操作,至此完成第一次终点接线的操作。终点接线生成 的线元参数如图 3-45 所示。

图 3-45

⑦ 继续进行匝道线形设计。点击“结束接线”按钮,第一次接线生成的线元即亮显处于可编辑状 态。点击“插入”按钮,曲线单元栏则增加一行(即增加一个曲线单元),在该行输入接线辅助圆的半 径、曲线长度(大概长度、负值为弧长)及线元偏向,点击“计算显示”按钮可绘出该段圆曲线。鼠标 勾选该行前端的“拖动”单选框,使用“实时拖动”按钮可拖动延伸或缩短该圆曲线的长度到合适位置。 针对本例可继续在曲线单元输入栏中插入两段缓和曲线(S 型)并绘制出来。 ⑧开始第二次终点接线的设计。 首先设置终点接线方式及接线目标, 本例中的终点接线目标为直线, 可选择终点接线方式为“圆+缓+直”的线形组合模式。根据匝道终点偏离主线的距离(如 11.25m), 使用 CAD 偏移命令复制出一条直线做为终点接线目标,然后点击“拾取”按钮按匝道前进方向顺序指 定该直线上两点(使用捕捉命令精确拾取)。设置完毕后即可使用“实时拖动”命令开始终点接线计算。
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其操作方法同前面所述直连式匝道相同。在匝道终点接线设计完成后,可使用“测试”命令对终点接线 的缓和曲线参数进行取整。 至此完成该半直连式匝道的平面线形设计,点击“结束接线”命令,该匝道所有线元参数亮显于曲 线单元编辑栏,点击存盘按钮保存该平面线形文件。 (3)环形匝道 环形匝道属于右出右进的左转弯匝道, 适用于交通量比较小的匝道。 如图 3-46 所示为环形匝道的基 本形式,行驶车辆从主线右侧流出,然后右转约 270°左 右,汇流于被交道路右侧,从而达到左转的目的。环形匝 道的线形比较简单,本示例即为一个单曲线组成的环形匝 道,它是苜蓿叶形、喇叭形立交的主要组成部分。 环形匝道的线形结构比较简单,与右出右进的直连式 匝道线形的结构相似,区别在于环形匝道线形的总偏角比 较大。利用“立交平面设计”功能进行环形匝道的线形设 计方法与步骤也和直连式匝道相同,下面就本例的单曲线 环形匝道的设计步骤做以简述: ① 新建一个项目,在项目管理器中设置项目类型和项目标识。 ② 设置起点接线。选择“文件控制 2”的起点接线方式,指定起点接线的平面线形文件,如本例中 的主线平面文件,并输入匝道起点位置方位角的偏置值(弧度单位)和相对于主线位置的大致桩号。如 果设计的匝道线形前进方向与主线前进方向相反,可在方位角偏置编辑“Alpha”栏输入一个π 值,即 匝道起点线元绕起点旋转 180°,以实现匝道起点的反向接线。 ③ 开始匝道起点线形的设计。对于本例只需要在曲线单元编辑栏输入匝道起点线元(前缓和曲线) 的相关参数、偏向和起点横移值等,而后利用“计算显示”绘制出该段缓和曲线,在随后进行的终点接 线设计过程中也可根据需要随时调整这些参数。 ④ 设置终点接线方式及接线目标。本例终点接线目标被交线为直线段,可选择“圆+缓+直”组 合的终点接线方式,并在曲线单元编辑栏设置好圆曲线的偏向,然后按顺序指定终点接线目标直线上两 点。 ⑤ 开始匝道终点接线的设计。点击“实时拖动”按钮,指定拖动基点并横向移动鼠标,匝道已有 线形(即缓和曲线)即沿主线开始滑移。当满足设定的线形组合构成条件时,即动态显示出环形匝道的 完整线形,拖动线形到合适位置点击鼠标左键完成匝道终点接线的设计。 在匝道线形确定后,使用“测试”命令将终点接线的缓和曲线参数进行取整操作,然后点击“存盘” 按钮将该环形匝道的平面线形文件保存。 用户在熟悉掌握了上述几种匝道的设计操作后,基本上就可以对一个已经确定的立交线形方案,根 据各匝道的交通量、设计速度、匝道横断面类型和路线规范的规定等,将各种匝道线形进行组合设计, 从而完成整个互通式立交的平面线形设计。有关立交平面设计的设计理论及实时拖动技术、接线计算的 详细功能介绍请参见本章 3.2~3.11 节的相关内容。
图 3-46

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第四章

纵、横断面数据准备与纵断面设计绘图

4.1 纵断面地面线数据输入
纬地系统开发了专门的纵、横断面地面线数据输入程序,推荐用户使用它们进行纵、横断面地面线 数据输入(特别是对于横断面地面线数据) ,以便将许多类似键入手误、桩号不匹配、桩号顺序颠倒、 格式不符等错误排除在数据录入阶段。纵、横断面地面线数据均为纯文本文件格式,用户也可以使用写 字板、edit、Word 及 Excel 等文本编辑器编辑修改,但请注意保存为纯文本格式。 菜单:数据——纵断数据输入 命令:DATTOOL 纵断数据输入对话框如图 4-1 所示, 系统可自动根据用户在 “文件”菜单“设定桩号间隔”设定按固定间距提示下一输入 桩号(自动提示里程桩号) ,用户可以修改提示桩号,之后键入 回车,输入高程数据,完成后再回车,系统自动下增一行,光 标也调至下一行,如此循环到输入完成。输入完成后,用鼠标 点击最后一行的序号,选中该行,点按图标工具中的“剪刀” , 便可删去最后一行多余的桩号。当用户需要在某一行插入一行 时,先将光标移到该行,再点按图标工具中的“插入”按钮。 系统会自动检查用户输入的每一桩号的顺序,错误时会自动提 示。 输入完成,点击“存盘”按钮,系统便将地面线数据写入 到用户指定的数据文件中,并自动添加到项目管理器中。纵断 面数据格式请参见数据文件介绍一章的相关内容。
图 4-1

4.2 横断面地面线数据输入
菜单:数据——横断数据输入 命令:HDMTOOL 横断数据输入对话框如图 4-2 和图 4-3 所示,系统提供两种方式的桩号提示:按桩号间距或根据纵 断面地面线数据的桩号。一般用户选择后一种,这样可以方便地避免出现纵、横断数据不匹配的情况。 在图 4-3 的输入界面中,每三行为一组,分别为桩号、左侧 数据、右侧数据。用户在输入桩号后回车,光标自动跳至第 二行开始输入左侧数据, 每组数据包括两项, 即平距和高差, 这里的平距和高差既可以是相对于前一点的, 也可以是相对 于中桩的(输入完成后,可以通过“横断面数据转换”中的 “相对中桩→相对前点” 转化为纬地系统需用的相对前点数
图 4-2

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据) 。左侧输入完毕后,直接键入两次回车,光标便跳至第三行,如此循环输入。输入完成后点击存盘 将数据保存到指定文件中,系统自动将该文件添加到项目管理器中。横断面数据格式请参见数据文件介 绍一章的相关内容。

图 4-3

另外, 当项目管理器中未指定横断面数据文件或横断面输入工具中新 建横断面数据文件时,V4.6 以后版本的横断面输入工具可直接读入德国 的 Card/1 软件所输出的横断面格式文件和 HEAD 等软件的横断面格式文 件,并转化为纬地系统的横断面文件格式。 关于纵、横断面的桩号匹配关系,纬地系统中是这样要求的:纵断面 包含横断面,即纵断面数据中的桩号,在横断面中可以没有;但横断面数 据中有的桩号,在纵断面中则必须有。另外当两种数据中的某一桩号相差 小于 2cm,即 0.02m 时,系统会自动判断它们为同一桩号。为此,纬地道 路 v5.6 以后增加了“纵横断面数据检查”工具,如图 4-4 所示。系统可自 动检查出纵横断面数据文件中没有对应的桩号, 以及重复出现的桩号数据 等。
图 4-4

4.3 纵断面动态拉坡设计
系统在自动绘制拉坡图的基础上,支持动态交互式拉坡与竖曲线设计。用户可实时修改变坡点的位 置、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数;对大、中型桥梁等主要纵坡,受控处系统可自动提示控 制标高和相关信息。 菜单:设计——纵断面设计 命令:ZDMSJ 纵断面拉坡设计主对话框,如图 4-5 所示。

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图 4-5

此对话框启动后,如果项目中存在纵断面设计数据文件(*.zdm) ,系统将自动读入并进行计算显示 相关信息。 “存盘”和“另存”可将修改后变坡点及竖曲线等数据保存到数据文件中去。 第一次点按“计算显示”按钮,程序将在当前屏幕图形中绘出全线的纵断面地面线、里程桩号和平 曲线变化,同时屏幕图形下方也会对应显示一栏平曲线变化图,为用户直接在屏幕上进行拉坡设计作准 备,见图 4-6。 在拉坡设计过程中,系统在屏幕左上角会出现一个动态数据显示框,主要显示变坡点、竖曲线、坡 度、坡长的数据变化,随着鼠标的移动,框中数据也随之变动,动态显示设计者拉坡所需的数据一目了 然。 平曲线图的窗口是固定不动的,并且可以将背景、字体、线形设置成不同的颜色。随着拉坡图的放 大、缩小和移动等操作,平曲线也会随之在横向进行拉伸、缩短和移动,使其桩号位置始终和拉坡图桩 号对应,以方便用户对拉坡位置进行判断和很方便地进行拉坡的平纵结合设计。

图 4-6 57

图 4-7

点按“控制”按钮后将出现图 4-7 所示对话框,用于控制系统是否自动绘制纵断拉坡图和在拉坡图 中标注桥梁、涵洞构造物的位置和控制标高,以方便在计算机屏幕上进行拉坡设计。如果用户使用纬地 道路 CAD 数模版软件从数字地模中直接采集了路面左右侧边缘的地面高程,对话框中的“绘制路基左 右侧地面高程”选项可以控制在拉坡图中同时绘出左右侧的地面高程线图形。这样用户在拉坡时便可直 接控制路基左右侧边缘的填挖情况。 “标注竖曲线”选项是选择是否在拉坡图上显示变坡点桩号、高程、 坡度、坡长以及竖曲线的起终点位置。 “变坡点”中各控件显示当前变坡点的“序号” 、 “变坡点桩号”及“变坡点高程”等数据。 “选点” 用于在屏幕上直接拾取当前变坡点的位置;纵向滚动条控制向前或向后翻动变坡点数据。 “插入”和“删 除”按钮使用户可以在屏幕上通过鼠标点取的方式直接插入(增加)或删除一个变坡点及其数据。 为了使路线纵坡的坡度在设计和施工中便于计算和掌握,纬地系统还支持在对话框中直接输入坡度 值。鼠标点击变坡点控件中的凹显“高程”按钮,右侧数据框中的变坡点高程值会转换为前(或后)纵 坡度,用户可以将该坡度值进行取整或输入需要的坡度值,点击“计算显示”按钮,系统会自动算出新 的变坡点高程并刷新图形。 在“竖曲线”中的“计算模式”包含五种模式,即常规的“已知 R” (竖曲线半径)控制模式、 “已 知 T” (切线长度)控制模式、 “已知 E” (竖曲线外距)控制模式,以及与前(或后)竖曲线相接的控制 模式,以达到不同的设计计算要求。根据用户对“计算模式”的不同选择,其下的三项“竖曲线半径” 、 “曲线切线” 、 “曲线外距”等编辑框呈现不同的状态,亮显时为可编辑修改状态,否则仅为显示状态。 “数据显示: ”中显示了与当前变坡点有关的其他数据信息,以供随时参考、控制。 “水平控制线标高”中用户可编辑修改用于拉坡设计时作为参考的水平标高控制线(其默认标高为 纵断面地面线的最大标高) 。 “确定”按钮完成对对话框中数据的记忆后隐去对话框。 “计算显示”按钮用于重新全程计算所有变坡点,并将计算结果显示于对话框中;同时完成对拉坡 图中纵断面设计线的自动刷新功能。 “实时修改”按钮是纵断面设计功能的重点,首先提示“请选择变坡点/P 坡段: ” ,如果用户需要修 改变坡点,可在目标变坡点圆圈之内单击鼠标左键,系统提示请用户选择“修改方式:沿前坡(F)/后坡 (B) /水平(H) /垂直(V) /半径(R) /切线(T) /外距(E) /自由(Z): ” ,用户键入不同的控制键(字母)后,可分别对 变坡点进行沿前坡(F)、后坡(B)、水平(H)、垂直(V)等方式的实时移动和对竖曲线半径(R)、切线长(T), 以及外距(E)等的控制性动态拖动。该命令默认的修改方式是对变坡点的自由(Z)拖动。这里系统仍然支
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持“S” 、 “L”键对鼠标拖动步长的缩小与放大功能。如果用户需要将变坡点的桩号或某一纵坡坡度设定 到整数值或固定值,可以通过实时拖动、直接修改对话框中变坡点的数据或直接指定变坡点的前、后纵 坡值来实现。 (灵活运用而已。 ) 当用户选择拖动“坡段”时,系统提示“选择修改方式:指定坡度且固定前点(Q) /固定后点(H) /自 由拖动(Z)” 。这里用户可以在指定坡段的前点或后点固定的前提下,直接输入一指定纵坡坡度, “自由拖 动(Z)”使用户可以在坡段坡度不变的前提下,整段纵坡进行平行移动。 在操作过程完成后,注意用“存盘”或“另存”命令对纵断面变坡点及竖曲线数据进行存盘。

4.4 路线纵断面图绘制
该功能可根据用户的不同需求进行不同设置,从而绘制任意比例及不同形式的纵断面设计图,并可 自动分跨径标注桥梁、涵洞等构造物。 菜单:设计——纵断面设计绘图 命令:ZDMT 纵断面计算与绘图程序主对话框,如图 4-8 所示。

图 4-8

“起始桩号:”和“终止桩号:”编辑框用于输入用户所需绘制的纵断面图的桩号区间范围。点击“搜 索全线”按钮,系统会自动搜索到本项目起终点桩号。 “标尺控制:”按钮点亮后,可在其后的编辑框中输入一标高值,程序将通过以此数值作为纵断面图 中标尺的最低点标高来调整纵断面图在图框中的位置,另外可以控制“标尺高度:”的高度值。 “前空距离:”按钮点亮后,控制在绘图时调整纵断面图与标尺间的水平向距离。 “绘图精度:”编辑框中用户可以制定在绘图过程中,设计标高、地面标高等数据的精度。 “横向比例:”和“纵向比例:”编辑框中分别输入指定纵断面的纵横向绘图比例。也正是因为纵横 向比例可以任意调整,所以此程序还可以方便地用于路线平纵面缩图的绘制。 “确定”按钮可完成对话框数据的记忆功能。 “区间绘图”按钮将完成对话框输入,开始进行用户输入范围的连续纵断面图绘制,主要包括读取 变坡点及竖曲线,进行纵断面计算,绘制设计线;读取纵断面地面线数据文件,绘制地面线;读取超高 过渡文件,绘制超高渐变图;读取平面线形数据文件,绘制平曲线;将位于绘图范围内的地面线文件中
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的一系列桩号及其地面标高、 设计标高标注于图中; 将设计参数控制文件中 qhsj.dat 项及 hdsj.dat 项所列 出的桥梁、分离立交、天桥、涵洞、通道包括水准点等数据标注于纵断面图中。 “批量绘图”按钮用于自动分页绘制纵断面设计图。当所有设置均调整好以后,点击“批量绘图” 按钮,系统根据用户的设置,自动调用纬地目录下的纵断面图框(纬地安装目录下的/Tk-zdmt.dwg)分 页批量输出所有纵断面图,见图 4-9 所示。 系统将自动确定标尺高度,当地形起伏较大时,系统会自 动进行断高处理(但纬地系统中默认在同一幅图中最多断高三次,否则用户应压缩纵向绘图比例了) 。

图 4-9

“绘图栏目选择” 中的一系列按钮分别控制纵断面图中诸多元素的取舍和排放次序, 如: 地质概况、 里程桩号、设计高程、地面高程、直曲线、超高过渡、纵坡、竖曲线等。 “构造标注”控制是否标注桥 梁、涵洞、隧道和水准点等构造物,用户可以根据自己的需要随意控制。 点击“高级”设置按钮,出现如图 4-10 所示对话框,用户可以对 其进行详细的设置,其中通用设置可以选择里程桩号不重叠或者只绘 制 5 公里、1 公里、500 米、100 米、50 米、20 米等桩号,通过此功 能,用户可以很方便地绘制不同比例下的纵断面缩图。另外对纵断面 图中的地质概况等每一项栏目都可以进行详细的设置,可以自行修改 栏目名称、高度、选择是否绘制、绘制顺序以及图层和文字等各种修 改。 程序可在绘图时自动缩放并插入图框文件(纬地安装目录下的 \tk_zdm.dwg) ,用户可以修改、替换该文件。请先修改该文件的属性, 取消只读文件的设置,并将新的图框文件的插入点定位到内框的左下 角,并注意标准图框模板的大小及位置不能改变。
60 图 4-10

4.5 边沟、排水沟沟底标高设计
纬地系统纵断面设计程序也可完成对路基左右侧边沟排水沟的沟底拉坡功能。 (1) 生成沟底标高文件 首先进行初步的横断面设计戴帽,在“横断面设计绘图”对话框中勾选“左右侧沟底标高”选项, 进行“设计绘图”即可生成左右侧沟底标高文件,自动保存到纬地安装目录下“Hint58\Lst\zgdbg.tmp, Hint58\Lst\ygdbg.tmp”两个文件中,其数据格式同纵断面地面线文件(*.dmx)的格式相同。 (2) 添加文件到项目管理 将上述两个文件的扩展名对应修改为 zgdbg.zmx 和 ygdbg.ymx,打开项目管理器,在“路基左(右) 边线地面高程”栏中分别指定左右侧沟底标高文件。或者将项目中的纵断面地面线文件(*.dmx)重新 指定为路基的左(或右)侧沟底标高文件。 (3) 沟底拉坡 从“项目管理器”中删去纵断面设计文件(*.zdm) ,然后启用“纵断面设计”功能对沟底进行拉坡 设计,其过程同纵断面拉坡设计,只是不需要为变坡点输入竖曲线半径。 在拉坡完成后,用户需点按“存沟底标高”按钮(见图 4-4) ,将左、右侧沟底纵坡数据分别存盘(为 *.zbg 或*.ybg 文件) ,并将它们添加到项目管理器中,便可进行沟底纵坡控制模式下的横断面设计了。 (4) 沟底纵坡文件的数据格式 沟底纵坡文件的格式很简单,每一行为一个沟底变坡点的桩号和设计高程,如下示例数据。 0.000 220.00 600.00 913.347 760.55 752.68 760.94 759.06

如果在上面示例数据中,桩号 220~600 之间为桥梁或隧道等构造物,此区间不需要进行沟底纵坡 控制模式的横断面设计, 用户只需在此区间范围内增加输入任意一个桩号, 其沟底高程输入 NULL 即可。 修改后的沟底纵坡文件如下: 0.000 220.00 300.00 600.00 913.347 760.55 752.68 NULL 760.94 759.06 此区间内(不包含桩号220和600)的横断面设计不进行沟底标高控制

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第五章

连接部图和路面标高图绘制

在纬地系统 v5.8 版本中, 重新开发了新的互通式立交连接部设计详图和路面标高数据图的两项 专门的绘图与标注功能(以下将连接部设计详图简称连接部图,将连接部路面标高数据图简称标高 图) 。在继承原版纬地系统利用设计基础数据自动批量绘图的特点的基础上,采用全新的模板绘图 和标注方式,特别是用户可以根据实际项目的特殊需要或本单位设计习惯等,自行定制任意比例、 标注内容和型式的绘图模板,具有非常强的通用性和实用性。 因为系统中我们已经设计好了常用的各种比例、标注内容的绘图模板,所以对于常规设计项目 的应用,用户只需要像以前一样在完成对路幅宽度和超高等控制数据的编写或修改后便可以快速批 量的完成连接部和路面标高图工作;只有当用户有特殊的标注和绘图要求时,才需要研究和使用关 键字进行模板的自定义和修改。 本章分两节说明如何应用纬地系统进行两图的绘制,其后介绍用户如何利用系统提供的模板定 制命令和关键字自行定义特殊的绘图模板。

5.1 连接部图绘制及连接部图绘图模板定制
5.1.1 连接部图绘制 菜单:绘图——绘制连接部图 命令:DBT 连接部图绘制功能主要用于分侧别、分段落绘制立交连接部变化和路线变宽等细部处的设计详图。 系统主要处理立交区主线与匝道合流、分流处路面宽度变化或路线呈线性或高次抛物线加宽等情况时路 面各组成部分的边缘线绘制。连接部图绘制主对话框,如图 5-1 所示。

图 5-1

对话框中“标注位置: ”选择绘图时的侧别, “左侧”或“右侧” 。 “选择标注模板”中的内容用于用户选择标准模板,以控制标注桩号的字体高度及旋转方向,满足
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不同的连接部图绘制要求。 “附加车道项目文件”中的内容为程序自动读取宽度文件中指定的附加车道(某匝道)项目文件, 用户也可以指定附加车道文件。 “起始” 、 “终止”分别用于输入绘图的桩号区间,两行编辑框中分别输入区间内路基一侧的路幅宽 度变化。关于“附加车道” 、 “附加车道项目文件”和各项路幅参数的具体意义,请参阅 13.4 节中路幅宽 度数据文件介绍中的详细内容。如果用户已经编写了路幅宽度数据文件(wid) ,就可以单击滑动条“左” 按钮和滑动条“右”按钮,程序会读取路幅数据,并将匝道左右侧不同的区间路幅宽度变化自动显示于 下面的编辑框中,用户也可以在其基础上直接在剪辑框中进行修改,这时连接部图绘制程序会根据对话 框中的路幅宽度数据来绘图。 “绘制全线”按钮主要完成下列任务:从主线、匝道项目文件中读取全线的平面数据、宽度数据, 计算桩号区间路幅宽度的各项值的变化,绘制出有关的曲线线条,如中央分隔带边线、行车道边线、路 基边线以及桩号,有附加车道的绘制出附加车道边线,用户可以根据需要,修改连接部绘图模板,设定 是否绘出路缘带边线。 “分段绘制”按钮主要完成指定的桩号区间段路面各边缘线的绘制和标注任务。 “确定”按钮用于关闭对话框并同时完成当前对话框输入数据的记忆功能(本系统各部分对话框中 的“确定”按钮基本都具有此项功能) 。 用户可以用连接部图功能辅助完成连接部详图、路面标高图、路面标线图等(底图) 。 连接部图中字体的大小、方向可以随意定制,计划以 1:200、1:300、1:400 的比例出图时,分别采 用 0.4、0.6、0.8 的字体高度比较合适。对于楔形端位置的确定,本系统开发有专用的自动搜索楔形端位 置的功能,参见后文有关“辅助工具”的说明。 绘制连接部图可以完成以下多种连接部图形的绘制和标注,包括一般的路基变宽、车道加宽、收费 站边缘加宽等。请参见图 5-2 和 5-3 所示。

图 5-2

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图 5-3

5.1.2 一般情况的连接部图(底图)绘制 对于一般主线或立交匝道的加宽或非加宽区段的路基各边缘线的绘制与标注,用户直接使用连接部 图命令的“分段绘制”和“绘制全线”功能,系统自动读取项目路幅宽度等数据便可完成绘图与标注任 务。用户主要将路基的变宽变化等过程在路幅宽度文件(WID)中描述清楚就可以了。 5.1.3 有附加车道时连接部图(底图)绘制 对于互通式立交中主线与匝道路基相连接的加减速车道区间内(一般在加减速车道的渐变段到楔形 端的连接部范围)和一些收费站场内(如果用户将收费站场的边缘线也拾取成路线的平面线形信息数据 时) ,由于整个路基的宽度的变化依附于两条平面设计线(主线和匝道、匝道和收费站场的边缘线) ,纬 地系统中可以将一条作为“主线” ,另一条作为“附加车道”进行设计处理。系统将根据两个项目的平 面线位和其各自的路幅宽度变化来自动推算并绘制标注连接部底图。

图 5-4

以图 5-4 为例,一般使用纬地系统时,连接部图中红色虚线框以外部分使用连接部图命令依据主线 和匝道两个项目分别绘制。 而虚线框以内的部分则推荐依据主线项目使用纬地系统连接部的 “附加车道” 的处理功能来绘制,可以一次性将主线一侧和匝道一侧的路基各组成部分的边缘线绘制出来。因为在此 区间内整个路基的路面部分是连在一起的,路基宽度的变化同时需要考虑主线和匝道两个项目。这样设 计时,虽然匝道边线绘制时使用“连接部图”命令到楔型端处就结束了,但用户编辑匝道的路幅宽度时 还需要对虚线内的部分进行分段描述其变化,因为使用附加车道功能从主线一侧搜索计算附加车道边缘
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线和硬路肩土路肩边缘线时必须要匝道的这些信息。 具体数据格式和编写要求请参考本教程中数据文件介绍部分的内容,同时也可以参考我们提供的互 通式立交的设计实例图形和数据。 但是,也不排除用户使用 CAD 命令对中心线进行平移的方式或者使用连接部图命令的一般应用方 式即对主线和匝道分别绘图后再手工进行修剪而得到整段的连接部图的做法。只是这样手工需要修改编 辑和计算的工作量会较大一些,同时也不能批量化快速准确的进行连接部路面标高数据图的绘制。 5.1.4 连接部图绘图模板定制与修改 在连接部图的绘制中,用户还可以通过定制、修改标准模板,完全按用户自己的要求,完成不同风 格的设计与绘图,也可以通过调整绘图的步长来准确绘制桥梁内外边线、路基(曲线时)内外侧挡土墙 的边线等,进而准确求得其长度,来辅助其它专业完成设计绘图。 打开纬地安装目录下的“Hint58\标注模版\连接部图\左侧\正向左侧 200.dwg”,如图 5-5 所示。

图 5-5

模板文件名称中: “正向/反向”表示沿路线前进/后退方向标注; “左侧/右侧”表示在路线左侧/右侧标注; “200/300/400”表示文件标注的比例分别为 1:200/1:300/1:400;用户可以定制自己需要的比例。 连接部图绘图模板中包括一个标签模板 LJBT.RZHP、一个直线段模板 LJBT.ZLMP、10 个多段线模 板。 1)新建标签模板 菜单:工具?绘图模板工具?新建标签模板 命令:CNEWLB 新建标签模板功能主要用于用户在标准模板文件中绘制需要标注的内容。如新建一桩号标签模板, 先选择需要设置成模板的文本、选择插入点后主对话框如图 5-6 左侧对话框所示:

图 5-6 65

在主对话框中输入各种基本参数后如图 5-6 右侧对话框所示。 “基本参数栏”设定模板名称及绘图条件; “模板名称”由前缀和后缀组成。绘制桩号模板 LJBT.RZHP 中 LJBT 是“连接部图”拼音“lianjiebutu”的缩写(若不需要绘制此模块,将 LJBT.RZHP 中的前缀除去即可),RZHP 由用户自己定义的模板名称,同一模板文件中模板不可同名; “绘图条件” 中设定此模板的绘制条件, “1”表示任意条件。 “插入点计算栏”设置模板的插入点; “基点引用”为[MRCP],表示主路线标注桩号点的坐标; “偏 移长度和角度”表示方位, “-90”表示路线左侧垂直方向, “90”表示路线右侧垂直方向; “标注内容计算栏”设置模板的内容; “标注内容和名称”表示模板各个内容的名称; “内容算式” 表示内容的计算公式。 2)标签模板设置 菜单:工具?绘图模板工具?标签模板设置 命令:SETLBP 标签模板设置功能主要用于修改文本模板的基本参数、插入点计算、标注内容的计算等,主对话框 如图 5-7 所示。

图 5-7

3)线模板设置 菜单:工具?绘图模板工具?线模板设置 命令:SETLIP 线模板设置功能用于设置、修改直线段模板,主对话框如图 5-8 所示

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图 5-8

直线段模板包括要绘制的直线的模板名称、绘图条件以及直线起点终点的计算。 对话框中: “起点计算栏”设定直线起点位置。 “基点引用[MRCP]、偏移长度 0、偏移角度-90”表示直线起点 位于要标注的桩号点处; “终点计算栏”设定直线起点位置。“基点引用[MRCP]、偏移长度-([FGKD]+[XDKD]+[FJKD]+ [YJKD])、偏移角度-90”表示直线终点位于外侧硬路肩边缘; 直线模板用户一般不用修改,如果用户需要将直线绘制至土路肩边缘时,只需将终点偏移长度改为 “-([FGKD]+[XDKD]+[FJKD]+ [YJKD]+[TJKD])” 4)多段线模板设置 菜单:工具?绘图模板工具?多段线模板设置 命令:SETPLP 多段线模板设置功能用于设置、修改多段线模板,包括模板的基本参数和其顶点的计算,主对话框 如图 5-9 所示。

图 5-9

其中: 模板名称: “LJBT.YXLY”表示连接部图-右侧行车道外侧路缘带线; 绘图条件: “(([XDKD]>0)&([FJKD]<=0)) |(([FJKD]>=0.5)&(([FNXK]+[FWXK]+0.5)>=[FJKD])) |([FJKD]>=([FNXK]+[FWXK]+1))” 表示满足三个条件中的一个条件时绘制“右侧行车道外侧路缘带线” :错误!未找到引用源。 在没有附加车道时行车道宽度大于 0; 错误!未找到引用源。在有附加车道时附加车道宽度大于等 于 0.5m 并且小于等于附加车道内侧行车道宽度、外侧行车道宽度与 0.5m 之和;错误!未找到引用 源。附加车道宽度大于等于附加车道内侧行车道宽度、外侧行车道宽度与 1.0m 之和;其中“&”表 示并且, “|”表示或者; 绘图步长: “1”表示边线绘图时边线的步长为 1,用户根据需要设定; 基点引用: “[MRBP]”表示绘制模型的桩号坐标; 偏移长度: “[FGKD]+[XDKD]+0.5”表示向右侧偏移,偏移宽度为中央分隔带宽度 +行车道宽 度+0.5m。 偏移角度: “-90”表示路线左侧垂直方向;
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其它多段线模型设置类同。 5)重新设置模板插入点 菜单:工具?绘图模板工具?重新设置模板插入点 命令:RESET_LABLE_INSERT 重新设置模板插入点功能主要用于修改已建模板的插入点,方便用户编辑修改桩号、高程等数字的 位置。

5.2 路面标高图绘制及路面标高图绘图模板定制
5.2.1 路面标高图绘制 菜单:绘图——绘路面标高图 命令:BGT 标高图绘制功能主要用于在连接部的基础上完成路面标高数据图的绘制和标注, 主对话框如图 5-10 所示。 与连接部图绘制功能相似,用户仍可分侧别、选择模板、分段落进行绘图标注。

图 5-10

“绘制全线”按钮点取后,程序将开始路面标高图的辅助绘制,主要完成项目全线的桩号标注、各 点标高标注、横向坡度及路幅宽度标注。 “分段绘制” 按钮点取后, 程序将开始路面标高图的辅助绘制, 按标高图指定桩号区间的桩号标注、 各点标高标注、横向坡度及路幅宽度标注。 如果存在附加车道,程序可以自动搜索计算从本线形的路基中心线到附加车道中心线的横向距离, 程序读入附加车道项目宽度文件中的附加车道的左右行车道宽度、硬路肩宽度以及附加车道的超高文 件。如果在“计算标注”后出现“计算路幅宽度错误! ”等,请用户检查“标注位置”的设置、路幅数 据和分段区间的起始桩号。直观地理解就是用户所有的设置必须使任一桩号的法线都能够与附加车道中 心线相交叉。 滑动条“左”按钮和滑动条“右”按钮可直接从路幅宽度文件(WID)中提取左、右侧路基半幅变
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化段落(加宽等) ,进而批量准确地标注路面上的路幅宽度、各点设计标高、横坡方向与数值等。 由于纬地系统路面标高图标注和路基设计计算均使用同一超高控制数据和加宽控制数据,便自然使 得路基宽度变化范围内,特别是互通式立交连接部范围内的路面标高数据图、路基设计表,以及横断面 戴帽子设计的成果完全统一(吻合) ,这一部分功能较其他国内外软件具有较高的优越性。 系统可以完成以下多种连接部图路面设计标高的推算和标注,如一般主线和立交匝道的加宽和非加 宽区段、有附加车道加宽的连接部等,请参见图 5-11 和 5-12 所示。

图 5-11

图 5-12

5.2.2 一般情况的连接部路面标高数据图(底图)绘制 与连接部图绘制功能相同,对于一般主线或立交匝道的加宽或非加宽区段的路基各位置设计标高推 算与标注,用户直接使用路面标高图命令的“分段绘制”和“绘制全线”功能,系统自动读取项目路幅 宽度、超高控制、平纵断面设计等数据便可完成计算与标注任务。用户主要将路基的变宽变化和超高变 化等过程在路幅宽度文件(WID)和超高控制数据文件(SUP)中描述清楚就可以了。 5.2.3 有附加车道时连接部路面标高数据图(底图)绘制 对于有附加车道的连接部路面标高图绘制与标注可参考上节中“有附加车道时连接部图(底图)绘 制”的说明,其绘制过程基本相同。请参照图 5-4 和图 5-13,用户编辑主线和匝道的路幅宽度和超高控 制数据时还需要对虚线内的匝道部分进行分段描述其变化,因为使用附加车道功能从主线一侧推算路面 高程时还需要这些信息。
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图 5-13

如果用户设计在此区间内匝道(即附加车道)没有单独的超高变化,用户可以不编辑虚线区间内的 匝道的超高控制数据。系统将自动从主线中心线开始以主线横坡推算到附加车道边缘再至土路肩边缘。 如果设计匝道在此区间内设置有独立的超高变化(一般只有匝道位于主线曲线的外侧时并且主线设 置有超高时才可能设置单独的超高变化) ,那么用户就必须编写匝道在此区间内容的超高变化数据。系 统将先自动从主线中心线开始以主线横坡推算到等比分线(即虚拟路拱线,没有等比线的区域推算到主 线形车道外侧的路缘带边缘线) ,再采用匝道所设置的超高推算至附加车道外边缘,再至土路肩边缘(如 图 5-13)。那么根据规范对这一设计情况的要求,我们建议用户在设置附加车道超高时,最好在等比分 线结束前完成过渡。 这里所谓等比分线是指该线到主线外侧路缘带外侧边缘和到匝道外侧路缘带外侧边缘的距离是等 比例的。例如主线和附加车道的硬路肩宽度分别是 2.5m 和 1.0m,鼻端半径取 0.6m,其等比分线的所采 用的比值就是(1.0+0.6-0.5)/(2.5+0.6-0.5)=0.423。 在图 5-13 的红色虚线范围内(即设置附加车道范围内) ,对于路面标高数据的计算标注,纬地系统 采用的是常用的从主线法线方向向外侧搜索推算的方式(法线推算) 。这种方式适用大多数连接部情况, 也是国内从事立交设计采用最多的方式。在后续推出的纬地新版本中,还将增加支持“折线型”的推算 方式,即路面标高计算时,先从主线中心线沿其法线向外推算至主线与匝道两侧路基的等比分线,然后 再沿匝道中心线的法线向外推算到土路肩边缘,请参阅图 5-13 所示。 “折线型”推算方式适用与主线和 匝道在连接部范围内夹角较大的情况。用户可以根据需要自由选择使用两种推算方式。目前纬地最新版 本对于路幅宽度数据文件(*.wid)格式的修改已经考虑到了两种推算方式的需要了。 5.2.4 路面标高图绘图模板定制与修改 路面标高图根据不同的设计绘图要求共提供 20 个标准模板, 2 个标注等比分线高程的模板, 用户还 可根据需要定制不同的模板。 打开纬地安装目录下的 “Hint58\标注模版\连接部图\左侧\主线正向左侧 200.dwg” 文件,如图 5-14 所示。
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图 5-14

模板文件名称中: “正向/反向”表示沿路线前进/后退方向绘制; “左侧/右侧”表示在路线左侧/右侧绘制; “200/300/400”表示文件标注的比例分别为 1:200/1:300/1:400;用户可以根据需要定制不同的比例。 路面标高图绘图标注模板中包括 12 个标签模板、一个直线段模板 LMBG.ZLMP。标签模板设置、 线模型设置及多段线模板设置等同连接部图模板;标注等比分线高程的模板实用于当附加车道的超高与 主路线不一致时路面标高图的绘制,其在标准模板的基础上补充了等比分线及等比分线高程的绘制。 1)修改标准模板中标高数据模板 菜单:工具?绘图模板工具?标签模板设置 命令:SETLBP 利用“标签模板设置”功能设置、修改文本模板的基本参数、插入点计算、标注内容的计算等,如 修改 LMBG.ZJBP 主对话框如图 5-15 所示。

图 5-15

其中: 模板名称: “LMBG.ZJBP”表示路面标高-左侧附加车道边,ZJBP 用户自己定义; 绘图条件: “[FJKD]>0”表示左附加车道宽度大于 0; 基点引用: “[RDBP]”表示绘制模板的桩号坐标; 偏移长度: “-([FGKD]+[XDKD]+[FJKD])”表示向左侧偏移,偏移宽度为左分隔带、左行车道、左 附加车道宽度之和。 偏移角度: “-90”表示路线左侧垂直方向;
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标注内容和名称:用户自己定义; 内容算式: “$3([FJBG])”左附加车道边高程并对取 3 位小数点,用户可根据需要设为 3 位还是 2 位 小数。其中“$”表示对“ () ”中数据进行字符转换, “3”为小数位数,另外“$S3”表 示取三位小数并剔除小数末尾的数字“0” 。 2)修改标准模板中标高数据的字体大小 a.通过其属性来修改。 命令:PROPERTIES 修改属性栏中“Scale X/ Scale Y/ Scale Z”值(Scale X/ Scale Y/ Scale Z”值需保持一致),如图 5-16 所示。标准模板中比例为 1:200 时字体大小为 0.4,1:300 时为 0.6,1:400 时为 0.8。

图 5-16

b.通过增强属性编辑器进行修改。 命令:EATTEDIT 在增强属性编辑器中选择“文字选项(Text Options)”页面修改其中的高度(Height)值。另外也可以修 改文字的其它参数。如图 5-17 所示。

图 5-17

5.3 连接部图及路面标高图模板关键字
5.3.1 桩号与桩号坐标 “CSTA”当前桩号浮点值,示例:1200.000 “SSTA”宽度文件中宽度变化段起点桩号浮点值,示例:1120.000 “ESTA”宽度文件中宽度变化段终点桩号浮点值,示例:1340.000 “MHKS”主路线桩号字符串,示例:K1+200

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“MHAS”主路线桩号字符串,示例:+200 “FHKS”附加车道桩号字符串,示例:K1+200 “FHAS”附加车道桩号字符串,示例:+200 “MRCP”主路线桩号点位, “FRCP”附加车道桩号点位, 5.3.2 横坡 “XDPD”行车道横坡绝对值 “MYPD”主路线硬路肩横坡绝对值 “YJPD”主路线最外侧硬路肩横坡绝对值 “TJPD”主路线最外侧土路肩横坡绝对值 “FJPD”主路线行车道外侧至附加行车道外侧平均横坡绝对值 “FNXD”附加车道内侧行车道横坡绝对值 “FNYD”附加车道内侧硬路肩横坡绝对值 “FWXD”附加车道外侧行车道横坡绝对值 “FWYD”附加车道外侧硬路肩横坡绝对值 “FWTD”附加车道外侧土路肩横坡绝对值 “XDP”行车道横坡 “MYP”主路线硬路肩横坡 “YJP”主路线最外侧硬路肩横坡 “TJP”主路线最外侧土路肩横坡 “FJP”主路线行车道外侧至附加行车道外侧平均横坡 “FNXP”附加车道内侧行车道横坡 “FNYP”附加车道内侧硬路肩横坡 “FWXP”附加车道外侧行车道横坡 “FWYP”附加车道外侧硬路肩横坡 “FWTP”附加车道外侧土路肩横坡 5.3.3 高程高差 “FGBG”分隔带边高程 “XDBG”行车道边高程 “YJBG”最外侧硬路肩边高程 “TJBG”最外侧土路肩边高程 “MYBG”主路线硬路肩边高程 “MTBG”主路线土路肩边高程 “FGBC”分隔带边高差 “XDBC”行车道边高差 “YJBC”最外侧硬路肩边高差
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“TJBC”最外侧土路肩边高差 “MYBC”主路线硬路肩边高差 “MTBC”主路线土路肩边高差 “FNXG”附加车道内侧行车道边高程 “FNYG”附加车道内侧硬路肩边高程 “FCCG”附加车道平面设计线高程 “FWXG”附加车道外侧行车道边高程 “FWYG”附加车道外侧硬路肩边高程 “FWTG”附加车道外侧土路肩边高程 “FJBG”附加车道外侧行车道边高程 “MFCG”等比分线处高程 “FNXC”附加车道内侧行车道边高差 “FNYC”附加车道内侧硬路肩边高差 “FCCC”附加车道平面设计线高差 “FWXC”附加车道外侧行车道边高差 “FWYC”附加车道外侧硬路肩边高差 “FWTC”附加车道外侧土路肩边高差 “FJBC”附加车道外侧行车道边高差 “MFCC”等比分线处高差 5.3.4 宽度 “FGKD”分隔带宽度 “XDKD”行车道宽度 “YJKD”主路线最外边硬路肩宽度 “TJKD”主路线最外边土路肩宽度 “MYKD”主路线硬路肩宽度 “MTKD”主路线土路肩宽度 “MTFK”主路线与附加车道线之间除行车道、硬路肩后余宽 “FNXK”附加车道内侧行车道宽度 “FNYK”附加车道内侧硬路肩宽度 “FWXK”附加车道外侧行车道宽度 “FWYK”附加车道外侧硬路肩宽度 “FWTK”附加车道外侧土路肩宽度 “FJKD”附加车道宽度 “FMSC”附加车道主路线垂直方向宽度与附加车道宽度比值 “MTCK”主路线行车道外边缘至等比分线之间的宽度 “CTFK”附加车道行车道内边缘至等比分线之间的宽度
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5.4 端部平分线绘制——连接部双向路拱时路脊线绘制
菜单:绘图——端部平分线 命令:Db_pfx 绘制端部平分线的对话框如图 5-18 所示。

图 5-18

该功能主要用于绘制从匝道偏出一个车道宽开始到楔型端为止这一区间内双向路拱时的路脊线,也 可应用于楔形端之后两路基近似边坡相交线的绘制。同时还可为用户自动搜索标注出这一区间主线和匝 道的对应桩号及距离,此功能与有些软件的“桩号配对”功能类似。端部平分线绘制功能的应用还取决 于用户设计互通式立交连接部的一些习惯和方法。 绘制端部平分线的功能原理如图 5-19 所示,用户需在对话框中输入当前项目(如主线)和相邻项 目(如匝道)的支距,并指定绘制平分线的桩号范围及相邻项目文件名称。根据不同的用途,支距可以 是路中线至路基边缘的宽度(如图中的 D1、D2 宽度值),也可以是路中线至行车道边缘或硬路肩边缘 的宽度。点击“搜索标注”按钮,系统即按照桩号序列文件的桩号搜索绘制出指定范围的楔形端平分线 及等比分线,并标注出当前项目桩号(及对应相邻项目的桩号)到平分线的距离(D 值)。

图 5-19

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第六章
6.1 路基设计计算

路基设计计算

路基设计计算主要完成:读取相关数据,确定桩号区间内的每一桩号的超高横坡、设计标高、地面 标高,以及路幅参数的变化,计算路幅各相对位置的设计高差,并将以上所有数据按照一定格式写入路 基设计中间数据文件,以备打印路基设计表和计算、绘制横断面图等之用。 菜单:设计——路基设计计算 命令:LJSJ 该功能对话框如图 6-1 所示。

图 6-1

在进行路基设计计算前应完成对超高与加宽等的处理工作,如果当前项目中未指定路基设计中间文 件,那么用户应在对话框中点击 “?”按钮,指定该文件的名称及存放位置。另外用户还可以点击“项 目管理”打开项目管理器,检查当前项目的超高与加宽文件以及其它设置是否正确。 纬地系统 V4.6 以后版本支持四种超高旋转方式: ? ? ? ? 绕曲线内侧路基边缘旋转; 绕曲线内侧行车道边缘旋转; 绕行车道中心旋转; 绕中央分隔带边缘旋转。

其中“绕曲线内侧路基边缘旋转方式”和“绕曲线内侧行车道边缘旋转方式”适用于二、三、四级 新建公路,路基设计标高为未设超高和未设加宽状态下的曲线内侧路基边缘标高。 “绕行车道中心旋转方式”适用于旧路改建以及无中央分隔带的互通式立交匝道等,其设计标高为 路面中心位置标高。 而“绕中央分隔带边缘旋转方式”则适应于所有有中央分隔带的公路、立交匝道或城市道路断面, 其设计标高位置为中央分隔带边缘以下标高。 特别说明:上述几种计算方式在进行路基设计计算时,采取的是先计算断面超高变化,后计算断面
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加宽变化的方式(即先超高后加宽) 。 路基设计计算既可分段进行,也可以全线一次完成。如果项目中已经存在路基设计数据(文件) , 系统会提示用户覆盖文件或在原文件后追加数据。路基设计要对地面线文件中所有桩号断面进行超高和 加宽计算(立交范围可能还需要自动搜索连接部) ,如果遇到系统提示 xxx 桩号计算路幅宽度或超高错 误,一般问题可能出在超高和加宽文件(*.sup 和*.wid)上,用户打开并编辑、修改该文件即可。修改 的一般原则是,两文件中描述的超高和加宽变化区间应包括地面线桩号所及范围。 为了符合我们常规进行公路几何设计的流程与步骤,纬地系统没有将“路基设计计算”作为系统自 动执行的功能,将这一中间步骤作为单独的功能由用户命令执行。也就是说,用户在一般项目的平纵面 设计完成后,输出路基设计表、进行横断面设计与绘图的之前必须进行路基设计计算。同样,每当用户 修改了项目的类型、超高旋转位置与方式、加宽类型与加宽方式、以及超高和加宽过渡段落变化等内容 之后,必须重新进行路基设计计算;之后,才能重新进行横断面设计与绘图、输出路基设计表,所修改 的内容才能在图纸表格中体现出来。

6.2 路基超高与加宽的计算
根据路线规范中先超高后加宽的原则,路基设计计算自动完成以下工作: 根据超高控制数据(SUP)计算该断面的具体超高数值; 根据路幅宽度数据(WID)计算该断面的路幅宽度组成; 计算该断面路面各控制点与设计高程之差值; 下面具体说明软件进行路基设计主要是超高与加宽计算的流程和方法,以便用户参考和校对。 6.2.1 对于低等级公路项目“绕曲线内侧路基边缘旋转方式”时的超高和加宽计算流程 以平面曲线左转为例,路基设计标高采用未超高加宽前的路基边缘标高,超高旋转轴位于土路肩抬 升后未超高加宽前的路基边缘,如图 6-2 所示。超高过程为外侧行车道绕路中线旋转,待达到与内侧行 车道构成单向横坡后,内侧土路肩绕行车道边缘旋转至行车道的正常横坡,然后整个断面绕未超高加宽 前的内侧路基边缘旋转。

图 6-2

其超高与加宽的计算流程如下: 从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息,如行车道宽度、横坡、硬路肩宽
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度、横坡、土路肩宽度、横坡等; 从左侧开始,根据该断面未加宽前的土路肩、硬路肩和标准行车道的宽度之和乘以该断面的超高值 计算得到该断面的中心高程;注意该中心高程应加上在超高前土路肩应先抬起来与路面同坡后与未抬起 来之前的高差; 从中心高程向左侧向下反推计算加宽后的左侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 再以中心的高程为基础,自中心向右结合实际超高推算右侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 6.2.2 对于低等级公路项目“绕曲线内侧行车道边缘旋转方式”时的超高和加宽计算流程 以平面曲线左转为例,路基设计标高采用未超高加宽前的路基边缘标高,超高旋转轴位于未超高加 宽前的行车道边缘,如图 6-3 所示。超高过程为外侧行车道绕路中线旋转,待达到与内侧行车道构成单 向横坡后,整个断面绕未超高加宽前的内侧行车道边缘旋转,直至最大超高横坡度。

图 6-3

其超高与加宽的计算流程如下: 从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息,如行车道宽度、横坡、硬路肩宽 度、横坡、土路肩宽度、横坡等; 从左侧开始,由该断面的硬路肩和未加宽前的标准行车道宽度之和乘以该断面的超高值计算得到该 断面的中心高程;注意该中心高程应加上标准断面的土路肩宽度乘以标准土路肩横坡所得的高差,因为 此时设计高程仍指路基边缘; 从中心高程向左侧向下反推计算加宽后的左侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 再以中心的高程为基础,自中心向右结合实际超高推算右侧行车道、硬路肩、土路肩等各点高差。 6.2.3 对于采用“绕行车道中心旋转方式”和“绕中央分隔带边缘旋转方式”的超高和加宽计算流程 以平面曲线左转为例,此时设计高程与超高旋转轴处于同一位置,位于行车道中心(或中央分隔带 边缘以下),超高过程为先将外侧行车道绕路中线(或中央分隔带边缘)旋转,待达到与内侧行车道同 一横坡度后,整个断面绕中线(或中央分隔带边缘)旋转,直至最大超高横坡度。参见图 6-4、图 6-5 所示。

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图 6-4

图 6-5

其超高与加宽的计算流程如下: 从控制参数的标准断面信息中确定该断面处的路基标准断面信息,如行车道宽度、横坡、硬路肩宽 度、横坡、土路肩宽度、横坡等; 从行车道中心(或中央分隔带)开始分别向两侧推算,即由路幅中的行车道等的具体宽度乘以该断 面的超高值计算得到该断面的各控制的设计标高(或高差); 在纬地系统中目前默认中央分隔带是不带有横坡的,也就是说只要项目中设置有中央分隔带宽度, 那么软件都会默认中分带两侧是水平的。本质上采用“绕行车道中心旋转方式”和“绕中央分隔带边缘 旋转方式”在计算方法上是相同的。 6.2.4 超高与加宽过渡的渐变方式 (1)超高过渡的渐变方式 目前纬地系统中支持两种超高过渡渐变方式,即“线性渐变方式”和“三次抛物线渐变方式”。从 理解和遵循规范的角度我们推荐用户采用“线性渐变方式”,计算简便,便于设计、施工等计算和复核。 1)线性渐变方式采用路线规范推荐的计算公式,即

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LC ?
式中:

BΔ i P

LC —超高过渡段长度(m); B —旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m); △i—超高坡度与路拱坡度的代数差(%); P —超高渐变率,即旋转轴与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之间的相对坡度。 2)三次抛物线渐变方式采用以下计算公式,即 S=S1+(3-2*CS1)*CS1*CS1*CS2 CS1=(C-C1)/(C2-C1); CS2=S2-S1 C1—超高起点桩号,S1—超高起点超高; C2—超高终点桩号,S2—超高终点超高; C—计算点桩号, S—计算点超高; (2)加宽过渡的渐变方式 目前纬地系统中支持两种加宽过渡方式,即“线性渐变方式”和“四次抛物线渐变方式”。一般在 高等级公路或城市道路项目中采用四次抛物线渐变方式。 1)线性渐变方式采用路线规范推荐的计算公式, 即加宽上任一点的加宽值(bx)与该点至加宽过渡段 起点的距离(Lx)同加宽过渡段全长(L)的比率(k=Lx/L)成正比, bx = k*b 式中: b—圆曲线部分路面加宽值(m) 2)四次抛物线渐变方式采用路线规范推荐的计算公式 加宽过渡段上任一点的加宽值(bx)为: bx = (4k -3k )b 注意:有些用户虽然在采用相同的超高和加宽计算公式后,仍发现不能和软件所计算的结果相符的 话,一般问题会出现在对于公式中某个数值的理解上。因为超高或加宽过渡方式一般均应该是对称的, 即从不设置超高到超高 (或从不设置加宽到加宽) 和从超高过渡到不设置超高 (或从加宽过渡到不加宽) 其变化过程应该是对称的。以加宽为例,往往教科书等资料中的算例一般是从不加宽到加宽的过渡计算 过程,而不是从加宽到不加宽的过程,所以用户在将该算例进行演算时注意其中参数的取值和所指。 6.2.5 超高与加宽的计算示例 一般高等级公路平面指标较高,设置加宽的情况较少,单一的超高过渡计算一般较为简单,问题也 较少。而在二级以下公路中同时设置超高和加宽过渡的情况较多,有些用户在既有超高又有加宽设置的 路基断面高程计算时,可能会出现手工计算和软件计算的结果不符等情况,下面专门就这一问题举例计 算如下: 首先我们需要明确以下两点,一是先计算超高后计算加宽的原则,如图 6-6 所示;二是路基设计标 高“二、三、四级公路宜采用路基边缘标高,在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高”, 而不是旋转轴所在位置。
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图 6-6

计算示例的基础数据如下: 路基宽度 12.0 米,断面组成两侧土路肩各宽 1.5 米,两侧行车道各宽 4.5 米。正常路拱横坡为双 向 2%,土路肩 3%。桩号 K0+600 位于全超高和全加宽路段,曲线内侧加宽值 0.6 米,超高横坡为 6%, 桩号的设计高程为 769.777 米, 此时加宽后的断面组成为 1.50 米+5.10 米+4.50 米+1.5 米 (从左至右) , 计算过程如下: 1)二级以下公路绕路基边缘旋转方式 先计算得到旋转轴高差(即在进行过渡前应将左侧土路肩抬至与行车道同坡,这时左侧路基边缘就 是超高旋转轴):1.5×3%-1.5×2%=0.015 米; 由旋转轴推得路基左侧边缘高差:0.015-0.60×6%=-0.021 米; 由路基左侧边缘高差推得左侧行车道边缘高差:-0.021+1.5×6%=0.069 米; 由左侧行车道边缘高差推得路基中心高差:0.069+(4.50+0.60)×6%=0.375 米; 由路基中心高差推得右侧行车道边缘高差:0.375+4.50×6%=0.645 米; 由右侧行车道边缘高差推得右侧路基边缘高差:0.645-1.50×3%=0.600 米。 2)二级以下公路绕行车道边缘旋转方式 路基宽度、断面组成、超高和加宽值均相同的条件下采用绕行车道边缘旋转方式,路基各控制点高 差作如下推算: 先计算得到旋转轴高差(即未加宽前左侧行车道边缘高差):1.5×3%=0.045 米; 由旋转轴推得路基左侧行车道边缘高差:0.045-0.60×6%=0.009 米; 由左侧行车道边缘高差推得左侧路基边缘高差:0.009-1.5×6%=-0.081 米; 由旋转轴推得路基中心高差:0.045+4.50×6%=0.315 米; 由路基中心高差推得右侧行车道边缘高差:0.315+4.50×6%=0.585 米; 由右侧行车道边缘高差推得右侧路基边缘高差:0.585-1.50×3%=0.540 米。

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第七章
7.1 横断面设计与绘图

参数化横断面设计绘图

主要功能:任意定制各种横断面类型、多级填挖方边坡、护坡道、边沟、排水沟,以及截水沟和路 基支挡防护构造物,实现了横断面随意修改后的所有数据自动搜索刷新。针对不同公路等级和设计的不 同需要,可随意定制横断面绘图的方式方法、断面各种图形信息的标注形式和内容。需要特别说明的是 新的横断面设计模块可以方便、准确地考虑各种情况下路基左右侧超填、因路基沉降引起的顶面超填、 清除表土以及路槽部分的土方数量增减变化(直接在断面数量中考虑) ,用户可以根据不同项目的特点 选择应用。 菜单:设计——横断设计绘图 命令:HDM_new 横断设计与绘图主对话框如图 7-1 所示,主要分为三部分:设计控制、土方控制、绘图控制。

图 7-1

7.1.1 设计控制 1)自动延伸地面线不足。 控制当断面两侧地面线测量宽度较窄,戴帽子时边坡线不能和地面线相交,系统可自动按地面线最 外侧的一段的坡度延伸,直到戴帽子成功(当地面线最外侧坡度垂直时除外) 。 2)左右侧沟底标高控制。 如果用户已经在项目管理器中添加了左右侧沟底标高设计数据文件(其格式参见后面数据文件介绍 一章) ,那么“沟底标高控制”中的“左侧”和“右侧”控制将会亮显,用户可以分别设定在路基左右

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侧横断面设计时是否进行沟底标高控制,并可选择变化沟深或固定沟深。结合《文件编制办法》要求, 纬地系统自 V3.0 版起便已经支持路基两侧沟底标高控制模式下的横断面设计,V4.6 版此功能有了进一 步完善,更加灵活方便。 3)下护坡道宽度控制。 此功能主要用于控制高等级公路项目填方断面下护坡道的宽度变化,其控制支持两种方式,一是根 据路基填土高度控制,即用户可以指定当路基高度大于某一数值时下护坡道宽度和小于这一数值时下护 坡道宽度;二是根据设计控制参数文件中左右侧排水沟形式(zpsgxs.dat 和 ypsgxs.dat)中的具体数据控 制,一般当排水沟控制的第一组数据的坡度数值为 0 时,系统会自动将其识别为下护坡道控制数据。如 果用户选择了第一种路基高度控制方式,系统将自动忽略 zpsgxs.dat 和 ypsgxs.dat 中出现的下护坡道控 制数据(如果存在的话,其后的排水沟形式不受影响) 。 4)矮路基临界控制。 用户选择此项后,需要输入左右侧填方路基的一

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