高速公路立交匝道卵形曲线的坐标计算
高速公路线路坐标计算

高速公路线路(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)坐标计算公式个人日记 2009-11-20 21:53 阅读646 评论1字号:大中小高速公路的一些线路坐标、高程计算公式(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)一、缓和曲线上的点坐标计算已知:①缓和曲线上任一点离ZH点的长度:l②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:l0④转向角系数:K(1或-1)⑤过ZH点的切线方位角:α⑥点ZH的坐标:xZ,yZ计算过程:说明:当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1,公式中n的取值如下:当计算第二缓和曲线上的点坐标时,则:l为到点HZ的长度α为过点HZ的切线方位角再加上180°K值与计算第一缓和曲线时相反xZ,yZ为点HZ的坐标切线角计算公式:二、圆曲线上的点坐标计算已知:①圆曲线上任一点离ZH点的长度:l②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:l0④转向角系数:K(1或-1)⑤过ZH点的切线方位角:α⑥点ZH的坐标:xZ,yZ计算过程:说明:当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1,公式中n的取值如下:当只知道HZ点的坐标时,则:l为到点HZ的长度α为过点HZ的切线方位角再加上180°K值与知道ZH点坐标时相反xZ,yZ为点HZ的坐标三、曲线要素计算公式公式中各符号说明:l——任意点到起点的曲线长度(或缓曲上任意点到缓曲起点的长度)l1——第一缓和曲线长度l2——第二缓和曲线长度l0——对应的缓和曲线长度R——圆曲线半径R1——曲线起点处的半径R2——曲线终点处的半径P1——曲线起点处的曲率P2——曲线终点处的曲率α——曲线转角值四、竖曲线上高程计算已知:①第一坡度:i1(上坡为“+”,下坡为“-”)②第二坡度:i2(上坡为“+”,下坡为“-”)③变坡点桩号:SZ④变坡点高程:HZ⑤竖曲线的切线长度:T⑥待求点桩号:S计算过程:五、超高缓和过渡段的横坡计算已知:如图,第一横坡:i1第二横坡:i2过渡段长度:L待求处离第二横坡点(过渡段终点)的距离:x求:待求处的横坡:i解:d=x/Li=(i2-i1)(1-3d2+2d3)+i1六、匝道坐标计算已知:①待求点桩号:K②曲线起点桩号:K0③曲线终点桩号:K1④曲线起点坐标:x0,y0⑤曲线起点切线方位角:α0⑥曲线起点处曲率:P0(左转为“-”,右转为“+”)⑦曲线终点处曲率:P1(左转为“-”,右转为“+”)求:①线路匝道上点的坐标:x,y②待求点的切线方位角:αT计算过程:注:sgn(x)函数是取符号函数,当x<0时sgn(x)=-1,当x>0时sgn(x)=1,当x=0时sgn(x)=0。
匝道等不完整缓和曲线计算解释和说明

匝道等不完整缓和曲线坐标计算随着全站仪在道路工程施工测量中的普及,传统的中线放样方法逐渐被淘汰。
目前道路工程中线放样时,只要能计算出中线上任意一点的坐标,用全站仪或者GPS RTK的坐标放样功能就可很方便、快捷地完成实地放样。
道路线形是由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的,而直线与圆曲线组合的线形(见图一)中桩坐标计算比较简单,在此不作阐述。
下面就缓和曲线与其它两种线形组合的线形中桩坐标计算予以分析。
缓和曲线与其它两种线形组合构成的线形主要有缓和曲线的完整形(即基本形)(见图二)和非完整形(即卵形)(见图三)二种。
一、基本形曲线中桩坐标计算:1、对于第一缓和曲线及圆曲线段(ZH~YH)(如图四),建立以ZH为坐标原点,切线方向为X′轴,半径方向为Y′轴的曲线坐标系(X′O′Y′)。
先计算曲线各点在曲线坐标系下的坐标。
⑴对于第一缓和曲线段(ZH~HY)内任一点i(此时L=Ki-KZH)若圆曲线半径R≥100m时,则X i ′=L-L5/(40R2Ls12) 公式①Y i ′=L3/(6RLs1) 公式②若圆曲线半径R<100m时,则X′=L-L5÷[40(RLS )2]+L9÷[3456(RLS)4]–L13÷[599040(RLS)6]+L17÷[175472640(RLS )8]- L21÷[7.80337152×1010(RLS)10](公式③)Y′=L3÷[6(RLS )] - L7÷[336(RLS)3]+L11÷[42240(RLS)5] - L15÷[9676800(RLS )7]+L19÷[3530096640(RLS)9] - L23÷[1.8802409472×1012(RLS)11](公式④)⑵对于圆曲线段(HY~YH)上任一点iX i ′=q+Rsin¢iY i ′=R(1-cos¢i)+pL=Ki-KZH¢i=(L- Ls1)*180/(Rπ)+β内移值P=Ls12/(24R)切线增值q= Ls1/2- Ls13/(240R2)综合⑴、⑵,根据不同坐标系的相互转换,可得ZH~YH上任一点i的中桩测量坐标为:X i =XZH+cosA×Xi′-sinA×f×Yi′(公式⑤)Y i = YZH+sinA×Xi′+cosA×f×Yi′(公式⑥)式中f为线路的转向系数,右转时f=1,左转时f=-1 。
公路卵形曲线及基本曲线坐标及切线方位角计算_secret

基本型曲线及卵形回旋线的中(边)桩坐标、方位角计算基本型曲线一、 基本型曲线的特征在平面线型中有多种多样的曲线形式,由直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线形式构成的曲线称为基本型曲线。
特征:1、几何特征,基本型曲线中的缓和曲线起始于直线段,终于圆曲线,即 R ρ=∞→。
2、线形特征,缓和曲线段有始有终,具有完整性。
二、 基本参数方程(切支距方程)1、 缓和曲线段:1432222(1)2)!2(43)()n n n s L n RL ----- 1412121(1)1)!2(41)()n n n n s L n RL +----- β=sRL L 22π180(缓和曲线上某点切线方位角)注:笔者给出了按级数展开式的通式,小半径曲线可取至第7项;把β列入参数方程之一,为后续求算边桩用;:L 某点到ZH 或HZ 点的曲线长。
2、 圆曲线段:sin x R q ϕ=+ (1cos )y R p ϕ=-+RL =ϕπ1800β+注:0β:缓和曲线方位角,001802Ls R βπ=;q :切线增长量; p :圆曲线内移值;L : 某点至HY 或YH 点的曲线长;ϕ:其实为圆曲线上某点的切线方位角(读者可自己证明)。
三、 坐标及切线方位角计算1、 第一缓和曲线段上的中(边)桩坐标、切线方位角计算 中桩:第一缓和曲线包括ZH —YH 段,先算出切线支距坐标x 、y ,然后通过坐标转换公式转换为大地测量坐标X 、Y 。
公式为:cos sin sin cos ZH ZH X X A A x Y Y A A y -⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 注:当曲线为左转角时,以y y =-代入计算。
A 为上一交点(角桩)至曲线交点的导线坐标方位角或ZH 点切线方位角;ZH X 为ZH 点横坐标; ZH Y 为ZH 点纵坐标。
()cos ()sin ZH JD H ZH JD H X X S T A Y Y S T A =+-⎫⎪⎬=+-⎪⎭注:JD X 、JD Y 分别为上一交点的横、纵坐标; S 为上一交点至曲线交点的边长; H T 为曲线的切线长边桩:任意中桩之边桩(法线)坐标为:cos(90)sin(90)X X D Y Y D αα⎧=+-⎪⎨=+-⎪⎩左左cos(90)sin(90)X X D Y Y D αα⎧=++⎪⎨=++⎪⎩右右 注:X 、Y 分别为中桩横、纵坐标;D 为中桩至边桩之距离; α为中桩之切线方位角。
高速公路互通立交中回旋曲线的坐标计算

2 计算的思路
2. 1 卵型曲线中回旋曲线坐标计算思路 图 1 左侧是南京新机场高速公路互通 A
图 1 南京新机场高速公路互通立交匝 道中回旋曲线
匝道的一段, 是一卵型曲线。而回旋曲线 ( 参 数 A = 235. 27 m ) 夹在圆曲线( R 小= 250 m)
收稿日期: 1999-05-07.
( 上接第 31 页)
3 算 例
根据以上思路, 在 P C-E 500 上编制了计 算坐标的程序, 如下所示。 3. 1 卵型曲线实例
参数名
输入值
备 注
RU N
A= ?
235. 27 曲线参数
R X= ?
250
曲线连小圆弧半径
R D= ?
1100
曲线连大圆弧半径
ZQ = ?
490. 34 曲线起点桩号
ZZ= ?
414. 15 曲线终点桩号
X Q = ? 3 514 387. 858 曲线起点坐标
Y Q = ? 489 525. 766 曲线起点坐标
XZ= ? 3 514 443. 933 曲线终点坐标
Y Z= ? 489 577. 235 曲线终点坐标
ZN = ?
430
2 龚健雅, 袁相儒. 跨平台分布式地理信息组织与处理. 武 汉测绘科技大学学报, 1998, 23( 4) : 360~364
3 柳 健, 黄铁 军. Int ernet 的 虚 拟现 实. 计 算 机世 界, 1998( 48)
第一作者单位: 510030 广州市国土房管局 房地产估价管理所。
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高速公路线路(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)坐标计算公式未知2009-12-27 21:40:34 本站高速公路的一些线路坐标、高程计算公式(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)一、缓和曲线上的点坐标计算已知:①缓和曲线上任一点离ZH点的长度:I②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:I o④转向角系数:K(1或一1)⑤过ZH点的切线方位角:a⑥点ZH的坐标:x z, y z计算过程:SJ Q , = — + n 180I4)S= j£*y :⑸ q 二 4+4-90(6)K J = ScosC^⑺比=SsinOjI0]x F + XZl9]y = y L + y E公式中n 的取值如下:当计算第二缓和曲线上的点坐标时,则:I 为到点HZ 的长度 a 为过点HZ 的切线方位角再加上180 °K 值与计算第一缓和曲线时相反x z , y z 为点HZ 的坐标切线角计算公式:二、圆曲线上的点坐标计算6R1,说明:当曲线为左转向时, K=1,为右转向时,K=-1,此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除已知:①圆曲线上任一点离ZH点的长度:I②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:I o④转向角系数:K(1或一1)⑤过ZH点的切线方位角:a⑥点ZH的坐标:x z, y z计算过程:j I JQ J_ 90 (21■亠h)_ ~~1绯=卫_^—24R 2683R H ⑶珀二丄--+―—} 2240E! 34560R'= [Rd-cos^')+p]K 旧)叭=Rain0 J+ID(0]q, = arctg —+n- 1E0XoJ盖亠犹侣]4 = 4+』—90[9)Xi= ScosCLj(10]y i = SsinC^II l)X= Ix+Xj11旳二咒+y.说明:当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1 , 公式中n的取值如下:此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除Q > 0<0Zo >0'y t > 0n = 0n = 2n = 1n= 1当只知道HZ点的坐标时,则:I为到点HZ的长度a为过点HZ的切线方位角再加上180 °K值与知道ZH点坐标时相反x z, y z为点HZ的坐标三、曲线要素计算公式⑴緩曲段任意点转角値】6-:2Rlo⑵曲缠段任意虐转角值’ B 二空空I M ZC PCP JI2 ⑶第-缓曲段总转角值吩寻⑷第二缓曲段总转角值鳴.繁⑻第二曲线平移重,Pz =空--亠百2跟 26SSR 3⑸第一切蛙长| T1 -聖二邑十士虫十鹿十2R ) tg-t ril-U 2.2 2tg- 2QD 曲线全扶虧L = R 如乜)2曲圆曲线扶度:L 0 = Ra--(lj + 12)2⑬曲绕段长虧[=丄丄』空邛 ⑭偏窝愛曲D 的边线曲线按度:1=M + D|i公式中各符号说明:I ——任意点到起点的曲线长度(或缓曲上任意点到缓曲起点的长度) I i ――第一缓和曲线长度I 2――第二缓和曲线长度I 0――对应的缓和曲线长度2R1F2⑸第一曲线価移E )mi -h2 240R Z 34560R'⑹第二曲块顺移藝服=旦2 240^*54 西OR ⑺第一曲統平移董;P1 24R 26881^^2 /%侧第二切线长;廿比晋十;山十现衣叭斤十恥R――圆曲线半径R——曲线起点处的半径F2——曲线终点处的半径P i――曲线起点处的曲率P2――曲线终点处的曲率a――曲线转角值四、竖曲线上高程计算已知:①第一坡度:i i(上坡为“ + ”,下坡为“一”)②第二坡度:i2(上坡为“ + ”,下坡为“―”)③变坡点桩号:S Z④变坡点高程:H Z⑤竖曲线的切线长度:T⑥待求点桩号:S计算过程:sH带有符号)I21R =-------ir _ ii_ 1 ~l f⑶H上也+ ——-_丄--RiA,五、超高缓和过渡段的横坡计算已知:如图,第一横坡:i i第二横坡:i 2过渡段长度:L待求处离第二横坡点(过渡段终点)的距离:x求:待求处的横坡:i解:d=x/L23i=(i 2-i 1)(1-3d 2+2d3)+i 1六、匝道坐标计算已知:①待求点桩号:K②曲线起点桩号:K0③曲线终点桩号:K1④曲线起点坐标:x0,y0⑤曲线起点切线方位角:a 0⑥曲线起点处曲率:P0( 左转为“-”,右转为“+”)⑦曲线终点处曲率:P1( 左转为“-”,右转为“+”)求:①线路匝道上点的坐标:X,y②待求点的切线方位角:a T 计算过程:S=K-K,[H 当 p ( = Pt=0 时 1x=xa+Scos J y^y (j+SsinCU⑵当R = p 冲附Cli = SF'i+OtiX 二比十-sin 4)厲 y=y.-tcos cos CU ) /F\ cir=a[3]当 P^PM=4 SO (P±-P J—Kflt=Nl s R/(P l -R )1=1.+SNC =Ck=S (14-lJ/2/CT-a-NlJ/2Cr —£ i f -ii l 11- ir----- — ---- 十 -------此 S36C 3 42240C 1x=i (>4 NAcosT- BsinTy=y il -F N^sirLT-bBcos注:sgn(x)函数是取符号函数,当x<0时sgn(x)=-1 ,当x>0时sgn(x)=1 ,当x=0时sgn(x)=0 。
高等级公路卵形曲线的计算公式

高等级公路卵形曲线的计算方法摘要在高等级公路施工过程中,常遇到卵形曲线,而设计单位的出发点不同,中线的解算方法也大相径庭。
本文着重从卵形中线几种计算方法入手,在此基础之上阐述了卵形曲线的测设。
关键词卵形曲线复曲线匝道桥高等级公路卵形曲线是高等级公路、立交桥匝道常见的曲线形式,它由基本的三部分构成:第一圆曲线段、缓和曲线段和第二圆曲线段。
中间段缓和曲线用来连接两个不同半径的圆曲线。
其中线坐标解算方法有如下几种:1 补全缓和曲线我国公路上采用的缓和曲线为辐射螺旋线,夹在两圆曲线中间的缓和曲线为整个缓和曲线的一部分,缓和曲线上任一点半径与该点至该缓和曲线起点的距离乘积为一定值:R×L = A ,假设 R1> R2,可由两圆半径及两圆间的缓和段长 ls,求缓和曲线的总长 L 。
Δl = L - ls(1)Δl 就是夹在两圆曲线间缓和段省去的部分,由 YH 点补长Δl 至 o 点,以 o 点为该缓和曲线起点,起点的切线方向为 x 轴,与之垂直的曲线内侧方向为 y 轴方向建立坐标系(图 1 )。
缓和曲线公式(推导过程略)如下:(2)(3)图 1利用 x 、 y 值可以求得 o—YH 弦与 x 轴的夹角:β =3δ 。
α1为YH 点的切线方位角,则 ox 的方位:α =α1±β 。
o 点的坐标可由几何关系求得为( x0, y)。
缓和段上任一点统一坐标可求得:(4)y=yo+xsinα±ycosα (5) 2 曲率推算缓和曲线段曲率半径由第一段圆曲线半径 R1变为第二段曲率半径 R2(假设 R1> R2),则缓和曲线曲率半径变化为:(6)其中 ls为中间段缓和曲线长,为求缓和曲线方程,现建立以缓和曲线起点为坐标原点,起点的切线方向为 x 轴,与之垂直的曲线内侧方向为 y 轴的坐标系(图2 ),设 P 点为缓和曲线上任一点,距原点的曲线长为 l ,该点附近的微分弧长为 dl ,缓和曲线偏角为β ,则有dx=dlcosβ (7)dy=dlsinβ (8)图 2由于将其代入上式并进行积分可得缓和曲线方程:(9)(10)中间缓和段统一坐标计算为:(11)Y = yYHxsinα±ycosα (12)α 为曲线 YH 点切线方位。
高速公路线路(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)坐标计算公式【精选】

高速公路的一些线路坐标、高程计算公式(缓和曲线、竖曲线、圆曲线、匝道)一、缓和曲线上的点坐标计算已知:①缓和曲线上任一点离ZH点的长度:l②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:l0④转向角系数:K(1或-1)⑤过ZH点的切线方位角:α⑥点ZH的坐标:xZ,yZ计算过程:说明:当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1,公式中n的取值如下:当计算第二缓和曲线上的点坐标时,则:l为到点HZ的长度α为过点HZ的切线方位角再加上180°K值与计算第一缓和曲线时相反xZ,yZ为点HZ的坐标切线角计算公式:二、圆曲线上的点坐标计算已知:①圆曲线上任一点离ZH点的长度:l②圆曲线的半径:R③缓和曲线的长度:l0④转向角系数:K(1或-1)⑤过ZH点的切线方位角:α⑥点ZH的坐标:xZ,yZ计算过程:说明:当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1,公式中n的取值如下:当只知道HZ点的坐标时,则:l为到点HZ的长度α为过点HZ的切线方位角再加上180°K值与知道ZH点坐标时相反xZ,yZ为点HZ的坐标三、曲线要素计算公式公式中各符号说明:l——任意点到起点的曲线长度(或缓曲上任意点到缓曲起点的长度)l1——第一缓和曲线长度l2——第二缓和曲线长度l0——对应的缓和曲线长度R——圆曲线半径R1——曲线起点处的半径R2——曲线终点处的半径P1——曲线起点处的曲率P2——曲线终点处的曲率α——曲线转角值四、竖曲线上高程计算已知:①第一坡度:i1(上坡为“+”,下坡为“-”)②第二坡度:i2(上坡为“+”,下坡为“-”)③变坡点桩号:SZ④变坡点高程:HZ⑤竖曲线的切线长度:T⑥待求点桩号:S计算过程:五、超高缓和过渡段的横坡计算已知:如图,第一横坡:i1第二横坡:i2过渡段长度:L待求处离第二横坡点(过渡段终点)的距离:x 求:待求处的横坡:i解:d=x/Li=(i2-i1)(1-3d2+2d3)+i1六、匝道坐标计算已知:①待求点桩号:K②曲线起点桩号:K0③曲线终点桩号:K1④曲线起点坐标:x0,y0⑤曲线起点切线方位角:α0⑥曲线起点处曲率:P0(左转为“-”,右转为“+”)⑦曲线终点处曲率:P1(左转为“-”,右转为“+”)求:①线路匝道上点的坐标:x,y②待求点的切线方位角:αT计算过程:注:sgn(x)函数是取符号函数,当x<0时sgn(x)=-1,当x>0时sgn(x)=1,当x=0时sgn(x)=0。
卵形曲线辅助点计算(即完整缓和曲线起点的支距)解算步骤.

5800卵形曲线坐标计算歪哥收集整理50卵形曲线辅助点计算(即完整缓和曲线起点的支距)解算步骤卵形曲线:是指在两半径不等的圆曲线间插入一段缓和曲线。
也就是说:卵形曲线本身是缓和曲线的一段,只是在插入时去掉了靠近半径无穷大方向的一段,而非是一条完整的缓和曲线,计算前只需要把不完整的缓和曲线(也就是卵型曲线)补充完整即可。
在计算小半径的缓和曲线或卵形曲线坐标时,由于切线支距公式取项少而造成计算精度低,现有书中一般介绍也就只有2~4项,为提高计算精度就需要将支距公式多展开几项。
以下计算卵型曲线的完整缓和曲线长支距模型:重在学习掌握解算流程,现在空间里有更好的计算程序。
曲线参数A2=LS×R1×R2÷(R2-R1)=卵形曲线长×小半径×大半径÷(大半径-小半径)在同一段回旋线内,它的参数永远是不变的。
LS=卵型曲线长. (已知)完整缓和曲线长L= A2÷R1=曲线参数÷小半径当L=LS时:代入完整缓和曲线切线支距公式:(式中R均为小半径R1)E=L-L5÷[40(RLS)2]+L9÷[3456(RLS)4]–L13÷[599040(RLS)6]+L17÷[175472640(RLS)8]- L21÷[7.80337152×1010(RLS)10]F=L3÷[6(RLS)] - L7÷[336(RLS)3]+L11÷[42240(RLS)5] - L15÷[9676800(RLS)7]+L19÷[3530096640(RLS)9] - L23÷[1.8802409472×1012(RLS)11] 完整缓和曲线切线角(即两切线交角)L所对应玄长C=√(E2+F2)大半径处偏角P1=tan- 1(F2÷E2)小半径处偏角P3=180- P1-(180- p2)O=小半径处切线方位角(已知)小半径处至完整缓和曲线起点方位角Q=O±P3 (右向取+号;左向取-号)完整缓和曲线(起点)坐标:X=A+CcosQY=B=CsihQ完整缓和曲线(起点)处切线方位角:O=Q+180±p2 (右向取+号;左向取-号)以起点为基点用回旋线编程计算卵型曲线上任意桩号的中边桩点位坐标。
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高速公路立交匝道卵形曲线的坐标计算瑞国二航局分公司测试中心摘 要:高速公路立交匝道平曲线普遍采用卵形曲线形式,关于其坐标的计算的原理与方法在众多书籍中介绍的较繁琐或不甚全面,笔者结合施工经验,利用工程实例对卵形曲线的坐标计算进行推导及验证。
关键词:高速公路 立交匝道 卵形曲线 坐标计算1 引言近年来,随着城市的发展需要,我国也逐渐加大对各城市的高速公路建设的资金投入,高速公路已占据我国公路网中的主要地位,设计单位为了使高速公路中立交匝道的线型美观和流畅,不可避免的需要插入卵形曲线,所以对于测量人员而言,掌握卵形曲线的坐标计算原理与方法显得尤为重要,本文通过对卵形曲线原理的分析以及公式推导,并结合工程实例进行计算验证,以此运用于高速公路的施工测量工程实践。
2 卵形曲线的概念卵形曲线是指在两个半径不等的同向圆曲线间插入一段非完整的缓和曲线而构成的复曲线。
即卵形曲线本身是缓和曲线的一段,只是在插入时去掉了靠近半径无穷大方向的一段,而非是一条完整的缓和曲线。
在计算包含卵形曲线的立交匝道时,将卵形曲线转化成完整的缓和曲线后按照缓和曲线公式计算,问题与难点便迎刃而解。
3 卵形曲线坐标计算原理对于初学者,判定某段缓和曲线是否为卵形曲线的技巧为:将该段的缓和曲线参数平方除以该段缓和曲线的长度,计算出数值是否等于与其相连接的圆曲线半径,用公式表达为R LA 2,若该公式结果成立,则为正常缓和曲线,若结果不成立,则为卵形曲线。
如图1所示,在半径为1R 与2R 的两圆曲线间插入长度为F L 的非完整缓和曲线,此段缓和曲线的端点分别为YH 和HY 点,首先计算出整条完整缓和曲线的起点桩号'ZH 或终点桩号'HZ (该图1中计算出点桩号'HZ )、'HZ 的坐标)Y ,(X C C 、'HZ 的切线方位角C W (即图1中CD 的方位角),最后根据以上条件求得卵形曲线上任意一点桩号的坐标和切线方位角。
图1 卵形曲线示意图4 卵形曲线坐标计算过程详解4.1 卵形曲线参数计算小大小大R R L R R A F-⋅⋅=------(式1)式中:A 为完整缓和曲线参数;大R ,小R 分别为卵形曲线两端的圆曲线半径,本文中大R 即为2R ,小R 即为1R ,单位为m ;F L 为卵形曲线长度,单位为m 。
4.2 完整缓和曲线长度M L 计算2M A L R =小------(式2) 式中:M L 即为YH 至'HZ 的弧长,单位为m ;A 为完整缓和曲线参数。
4.3 'HZ 桩号计算M L YH HZ +='------(式3)或E L HY HZ +='------(式4)式中:2E A L R =大,为BC 的弧长,单位为m ;E M F L L L -=,此公式作为检核条件,单位为m 。
4.4 缓和曲线切线角α2290AL M⋅⋅=πα------(式5) 式中:α即本文中的1α。
4.5 缓和曲线切线支距公式据图1所示,建立以'HZ 桩号处的C 点为原点,以C 点的切线方向为X 轴,C 点的径向为Y 轴建立独立坐标系,根据缓和曲线切线支距通式,可计算出线段CD 和线段AD 的长度。
缓和曲线切线支距通式为:()()()()1224322122!243n n n n n s x L n n RL +---⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=-÷-⨯⨯-⨯------(式6)()()()()1214121y 121!241n n n n n s L n n RL +---⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=-÷-⨯⨯-⨯------(式7)式中:n 为项数序号,!为阶乘,R 为圆曲线半径,本文中取小R ,即为1R ;s L 为完整缓和曲线长度,本文中即为M L 。
取(式6)和(式7)中的前6项计算,则CD 和AD 的长度可表达如下:()()()6134925599040345640s s s CDRL L RL L RL L L x -+-= ()()1010218171080337152.7175472640s s RL L RL L ⨯-+------(式8) ()()()7155113739676800422403366s s s s ADRL L RL L RL L RL L y -+-=()()111223919108802409472.135********s s RL L RL L ⨯-+------(式9) 式中:M s L L L ==。
4.6 YH 至'HZ 的弦长P 及偏角β计算根据几何知识可得:2222AD CD y x AD CD P +=+=------(式10)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=--CD AD x CD AD y tan tan 11β------(式11) 式中:偏角β为切线支距独立坐标系中弦长P 与X 轴的夹角,本文中即为2α。
4.7 'HZ 的坐标和切线方位角'HZ W 计算根据图1,结合几何知识可得:213ααα-=------(式12)AC 方向的方向角为:3α-=YH AC W W ------(式13)式中:YH W 为YH 桩号处的切线方位角。
根据(式10)、(式12)和(式13),可求得'HZ 的坐标和切线方位角'HZ W :AC YH HZ W P X X cos '⋅+=------(式14) AC YH HZ W P Y Y sin '⋅+=------(式15) 2180'α-︒±=AC HZ W W ------(式16)式中:'HZ W 的方位指向即为图1中独立坐标系X 轴()CD 的方向。
4.8 卵形曲线任意点坐标计算建立以'HZ 桩号处的C 点为原点,以C 点的切线方向为X 轴,C 点的径向为Y 轴建立独立坐标系,则缓和曲线上任意一点Q 处的切线支距坐标()Q Q y x ,可通过(式8)和(式9)公式求得:()()()6134925599040345640s s s Q RL L RL L RL L L x -+-= ()()1010218171080337152.7175472640s s RL L RL L ⨯-+------(式17) ()()()7155113739676800422403366s s s s Q RL L RL L RL L RL L y -+-=()()111223919108802409472.135********s s RL L RL L ⨯-+------(式18) 式中:L 为'HZ 至Q 的桩号差,s L 即为E L 。
则任意一点Q 从独立坐标系转换到平面直角坐标系中的坐标(即为卵形曲线任意一点的坐标)为:'''sin cos HZ Q HZ Q HZ Q W y W x X X -+=------(式19) '''cos sin HZ Q HZ Q HZ Q W y W x Y Y ++=------(式20)式中:对于左转曲线的前半个曲线及右转曲线的后半个曲线计算时,Q y 取负,其余条件Q x 和Q y 均取正。
5 工程实例验证某高速公路立交F 匝道的线位数据表如表1所示,线位数据图如图2所示。
表1 立交F 匝道线位数据表名称 桩号 X Y W QD FK0+000 2877685.349 443341.396 197°52′46″ YH FK0+110.635 2877582.952 443365.689 135°25′38″ HY FK0+155.635 2877558.287 443402.963 112°19′47″ YH FK0+191.302 2877549.635 443437.438 95°50′58″ GQ FK0+236.302 2877550.484 443482.364 85°27′11″ HY FK0+281.302 2877551.497 443527.295 95°13′09″ ZDFK0+334.3122877536.345443577.722118°13′44″从图1中可知卵形曲线长度45=F L ,结合图2与表1数据可计算出完整缓和曲线参数657.158=A ,完整缓和曲线长度248=M L ,635.358'=HZ ,缓和曲线切线角997.69=α,YH 至'HZ 的弦长937.231=P ,偏角026.23=β;根据以上数值代入(式14)和(式15)中求得'HZ 的坐标为198.2877589'=HZ X ,542.443597'=HZ Y ,并可求得'HZ 的切线方位角431.245'=HZ W 。
图2 立交F 匝道线位数据图现复核立交F 匝道1200+FK 与1400+FK 的中桩坐标,根据(式17)与(式18)可计算出082.82,858.20912001200==++FK FK y x ;867.64,730.199********==++FK FK y x ;由于从'HZ 至YH 曲线为右转,且可视其处于前半个曲线,故可求出1200+FK 与1400+FK 的坐标为:589.2877576sin cos '1200'1200'1200=-+=+++HZ FK HZ FK HZ FK W y W x X X 556.443372cos sin '1200'1200'1200=++=+++HZ FK HZ FK HZ FK W y W x Y Y 145.2877565sin cos '1400'1400'1400=-+=+++HZ FK HZ FK HZ FK W y W x X X 924.443388cos sin '1400'1400'1400=++=+++HZ FK HZ FK HZ FK W y W x Y Y提供的立交F 匝道逐桩坐标表中588.28775761200=+FK X ,556.4433721200=+FK Y ,144.28775651400=+FK X ,923.4433881400=+FK Y 。
两者对比,mm X FK 11200-=∆+,01200=∆+FK Y ;mm X FK 11400-=∆+,mm Y FK 11200-=∆+。