公路平面线形自动化设计中的拟合曲率图的识别和转化

公路平面线形设计中，如何将样条似合曲线转化成传统的平面线形，两者曲率图之间的转换是关键，笔者重点阐述了拟合曲线图转化成传统平面形线曲率图的自动识别方法，并用实例论证其可行性，然后利用得到的曲率图转化模式采用最小二乘法实现了曲率图和平面线形的转化。     

立交匝道平面线形的计算机辅助拟合与布设

本文利用三次B样条拟合的原理与方法，在地形图上徙手绘制立交匝道平面线形的控制位置，并求出徙手线的长度与起终点的方位角，然后反 算出曲线上离散点的曲率和半径，得到徙手曲线的曲率图，进而利用鼠标在屏幕上对曲率图拟合，获得立交匝道设计所需要的曲线要素，最后以“Ls Lr”为设计单元，进行立交平面线形的设计与绘制。     

基于BP神经网络的公路平曲线自动识别分析

针对公路平面线形自动选择技术中的平曲线识别展开研究,首先根据平曲线的识别原理设计平曲线的识别过程,然后建立基于神经网络的曲率图识别模型,该模型以曲率图的特征向量为输入,以曲率图的识别向量为输出,并采用试算法确定隐层的神经元个数,最后进行案例分析。     

三次样条曲线在山区公路线形设计中的应用

针对山区公路立交匝道选线难、线路控制难等问题,提出了将三次样条曲线应用于道路线形设计中,通过MATLAB软件对地形图上的控制点录入进行插值运算,模拟出路线的走向得到曲线的曲率变化规律.采用本方法能更好地满足公路设计中的路线连续、曲率连续、曲率变化率连续要求.用三次样条曲线设计道路线形可取得良好的成果.     

缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响

为揭示自由流交通状态下,缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响规律,在预瞄最优曲率模型的基础上,引入S-K(弧长-曲率)平面线形模型,提出了面向公路路线安全评价的驾驶员方向控制模型.仿真结果表明:车辆进入曲线段时,行驶轨迹存在朝曲线内侧偏移的运动趋势;出曲线段时,车辆行驶轨迹趋于朝曲线外侧偏移.缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响显著,缓和曲线越长,车辆行驶轨迹侧向偏差越小,反之则越大.对于二级公路对称基本型平曲线设计,缓和曲线长度建议采用0.4~0.6倍圆曲线半径为宜.     

模糊数学在立交匝道线形优化设计中的应用

将模糊数学的概念、原理应用到立交线形优化设计中,以立交平面线形设计中的2种基本线形—圆曲线、缓和曲线作为构成立交线形设计中的线形元,并且考虑了行车条件、线形几何约束、超高要求等约束条件,以及影响参数取值的因素的模糊性,提出了比传统的优化设计方法更为科学、合理的模糊优化设计方法,建立了模糊优化数学模型,并分析了其解法.     

模糊数学在立交匝道线形优化设计中的应用

将模糊数学的概念、原理应用到立交线形优化设计中,以立交平面线形设计中的2种基本线形—圆曲线、缓和曲线作为构成立交线形设计中的线形元,并且考虑了行车条件、线形几何约束、超高要求等约束条件,以及影响参数取值的因素的模糊性,提出了比传统的优化设计方法更为科学、合理的模糊优化设计方法,建立了模糊优化数学模型,并分析了其解法.     

基于VAR的道路线形三维特征对运行速度的影响分析

为提高道路运行速度预测模型的准确性,提出将传统时序分析的向量自回归(Vector Autoregression,VAR)模型用于公路逐桩线形单元序列分析的方法.对道路线形的二维设计指标进行三维转换,得到完整且唯一确定公路曲线形状、走向及弯扭曲方向的三维线形指标参数,即线形的三维曲率、挠率、切向量、法向量等;对公路逐桩步...     

道路立交平面线形圆心连线闭合导线设计法

互通式立交平面线形的复杂性使得采用传统的直线型设计方法难以满足设计要求。笔者提出了一种线形圆心连线闭合导线设计法。首先根据缓和曲线瞬时圆心轨迹的参数方程,推导出其性质,然后将瞬时圆心和已知的两条主线连接起来形成闭合导线,根据各种曲线组合情形,寻求相应的计算方法,利用缓和曲线的求解方法,可以进行立交平面线形的设计和计算。该方法通过实例得到了应用验证。     

一种新型道路缓和曲线的线形分析与评价

缓和曲线作为一种空间过渡曲线,其设计的合理与否直接关系到车辆行驶的平稳性和旅客舒适性。介绍了利用缓和曲线边界条件确定其代数方程式的一种通用方法：根据边界条件列出曲率待定方程,并利用曲率边界条件确定出缓和曲线曲率方程,然后对曲率方程二次积分得到缓和曲线的方程。此方法适用于推导缓和曲线方程,可为公路缓和曲线线形设计提供参考。采用此方法设计出了一种连接直线与直线的新型缓和曲线,并建立5种不同工况,以横向加速度及其时变率为评价指标,对新型缓和曲线和回旋线进行了行驶动力学性能评价,通过比较分析得出这种新型缓和曲线在行驶动力学性能上明显优于回旋线,为高速公路缓和曲线的线形选择提供参考。     

基于三次样条函数拟合公路平面线形方法研究

结合某高速公路实施道路安全评价即线形质量评价,提出基于三次样条函数拟合公路平面线形的基本原理,讨论了拟合曲线参数与曲线特征点识别方法及外业采样点分布的精度要求.结果表明:原理运用正确,拟合参数合理、可靠,为获取公路数据资料提供了理论依据和技术保证.     

生成线路初始平面的自动优化方法

为迅速获得合理的线路平面初始方案,将产生线路初始平面的过程分为两个连续的子过程：首先根据航空折线寻求一条链式折线线路,然后对链式折线线路平面进行圆顺处理,生成直线－曲线－直线型线路平面;再进行线路平面初步优化设计后,即可得出线路初始平面方案。该方法已用于铁路新线设计智能CAD系统的研究中。     

基于三次插值样条函数法的公路竖曲线设计

针对传统的公路竖曲线设计中存在的一些问题,可提出使用三次插值样条函数来替代传统线形的思路。经过公式推导与论证后．发现该竖曲线线形具有设计合理、计算公式简单实用、适应控制点变化需要的优点。     

船舶操纵仿真中图谱数值化方法的研究

在船舶操纵仿真中涉及大量的图谱转换工作,传统的图谱处理方法在精度和工作量上存在着一对矛盾。本文试图通过应用正弦小波拟合方法来替代传统折线方法,并在某些图谱上得到验证,可望在类似图谱数值化上得到推广和应用,以提高计算精度和减少计算工作量。     

具有时空约束的无人车集群构型变换方法

针对具有时空约束的无人车集群构型变换问题，采用图论方法描述集群协同关系，将集群构型变换问题分解为最小变换单元的队形变换问题. 为满足队形变换的空间约束，运用基于模型的轨迹预测方法为无人车规划提供满足起点和目标点约束的行驶路径，运用曲线插值方法规划平滑且满足时间约束的速度曲线，根据碰撞检测结果提出速度规划的边界条件. 仿真和实车实验证明了构型变换方法的有效性.     

基于道路三维线形指标的安全评价研究

在道路线形指标与道路安全相关性的研究基础上,引入综合评价理论,建立了基于道路三维线形指标的综合评价模型.首先建立了评价指标体系,给出了各评价指标的相对事故率;然后提出了基于几何条件的非定长划分方法及各路段指标值的提取方法,并对提取的各指标值进行了预处理;其次对权重计算方法进行了探讨并基于线性加权模型提出了道路危险系数的概念;最后根据危险系数的兼容度及差异度对评价结果进行了优化.通过案例分析表明：该方法能够从三维线形指标的角度评估高速公路各路段的交通安全状况.     

高速铁路平竖重合段三维高阶连续曲线线形设计

针对平竖重合曲线段存在几何连续性衰减并引起列车运动状态突变的现象, 以三维曲线的Frenet标架为基础, 结合曲率、挠率建立三维车体运动状态模型, 得到了曲率、挠率与车体加速度、急动度的关系, 并通过该模型从三维角度分析了三维曲线的几何连续性等级对车体运动的影响; 考虑几何连续性对曲率、挠率的要求, 提出以曲线曲率、挠率变化最小为目标的线形选择方法, 利用三维欧拉曲线创建平竖重合段高阶连续曲线。研究结果表明: 传统平竖重合段曲线连接点处几何连续性存在衰减, 仅为1阶几何连续, 曲率、挠率对列车加速度和急动度起主导作用, 几何连续性的衰减是竖向急动度突增的主要原因; 二维设计曲线在起点处的竖向急动度为1.206~1.264 m·s-3, 超过乘客舒适性运动学阈值0.240 m·s-3, 难以实现二维线形的高阶几何连续; 提出的曲线设计方法对连接点处的曲率和挠率都有明确定义, 容易在连接点处实现高阶几何连续, 且不存在几何连续性衰减, 曲线的曲率、挠率变化最小, 可有效降低线形参数变化给车体运动带来的不良影响; 所建曲线的加速度与急动度在全程均连续且满足运动学阈值, 实现了2阶几何连续, 最大竖向急动度为0.149 m·s-3, 为阈值的62.0%, 为二维设计的11.7%~12.3%, 有效地改善了行车稳定性与乘客舒适性; 所建曲线路径与二维设计相比变化小, 在2%~3%坡度差时, 水平、竖向坐标差分别为0.907~2.305、1.085~2.498m;所建曲线的设计参数同时也是车体运动状态的计算参数, 从而可根据列车运行条件直接优化线路的设计。      

基于分步编码改进遗传算法的铁路智能选线

为实现铁路三维空间线形的智能优化,建立了综合考虑建设和运营费用、环境影响代价及线路约束的线形优化模型;针对平面、纵面控制点分别给出了分布方法,并构建了由平面交点偏移距、平曲线半径、变坡点标高3个基因片段组成的基因序列.在此基础上,提出了平面-纵面-完整基因的分布编码方法,设计了相应的多种交叉、变异算子实现线路方案的进化.实例分析表明:本方法克服了现有遗传算法产生的线路方案平、竖曲线重叠的缺陷;可生成满足线路约束条件且综合费用较省的线路方案群,最优的智能选线方案比人工定线方案综合费用节省了6.5%.