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.     

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.     

曲线曲面设计的Beta样条拟合

介绍了一种新的曲曲面设计方法－三次Ｂｅｔａ样条拟合，分形了形状控制参数β１、β２对曲线形状的影响。与具有Ｃ＾２连续条件的三次Ｂ样条相比较，它提供了一种更加灵活，更加实用的曲线曲面设计方法。     

数控加工编程中列表曲线的数学处理

在造船、汽车等制造业中，许多列表曲线零件如凸轮模具、叶片、机翼等，它们的数控加工程序编制非常复杂。文中在综合分析研究各种样务曲线及逼近方法的基础上，提出了用三次参数样条曲线逼近列表曲线，再以双圆弧拟合三次参数样条曲线的建模方法。     

基于最小二乘法的道路平面线形设计方法

在道路改建中,曲线设计法是最大限度利用原有路基的有效方法.采用多项式拟合曲线对公路工程线形设计实例进行设计研究,并将设计计算结果与三次样条函数设计法进行比较.研究表明,基于最小二乘法原理的多项式曲线拟合法与三次样条函数设计法的计算结果接近,同样能满足路线设计规范的要求,且计算过程更为简便,值得在设计工作中参考和应用.     

基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法

提出一种基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法.算法首先利用车载视 觉系统进行内外参数标定实现对路面车道线的三维重建,利用三维重建误差模型对重建 的数据点进行误差估计,并对数据点进行选弃.对序列图像中路面车道线重建出来的曲线 采用ICP 算法进行曲线匹配,并将匹配后的曲线映射到统一的参考坐标系中.最后利用匹 配曲线上的数据点进行圆周拟合,计算道路曲率.实验中利用真实的车载连续序列图像对 算法进行验证.针对曲率半径分别为96 m和430 m两段不同程度的弯道,利用本文算法计 算对应道路的曲率半径.结果表明,本文算法能够精确地计算出不同弯道的道路曲率,特 别是针对平缓弯道的曲率计算,比基于单幅图像的曲率计算方法更加准确与稳定.     

基于驾驶模拟实验的85％位车速预测模型

应用运行车速（85％位车速）对道路设计一致性进行评价已被世界各国广泛采用,但用来进行评价的参数——运行车速的获得大都是在道路上测得的,提出一种通过在专用汽车驾驶模拟系统上进行实验,获取运行车速,从而建立运行车速预测模型的方法。实验采用真实路段的虚拟场景,并可在实验中实时记录速度数据,利用速度数据对平均车速、85％位车速与单圆曲线的曲率变化率CCRs及坡度进行回归分析,最后应用CCRs及坡度建立平均车速、85％位车速的预测模型。     

基于X射线断层扫描的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法

为建立钢轨滚动接触疲劳裂纹真实形状数学模型,采用X射线断层扫描技术,获得了钢轨轨距角-轨肩处的滚动接触疲劳裂纹的真实形态点云数据,提出栅格算法确定裂纹尖端和开口的边界点、三次B样条曲线拟合裂纹尖端、裂纹面与钢轨轨面相交确定裂纹开口的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法。研究发现:栅格算法提取的裂纹边界特征点比凸包算法提取的裂纹边界特征点多,代表裂纹边界特征的凸点和凹点都识别,使得裂纹边界失真度更小;随着栅格边长减小,栅格算法提取出的裂纹边界点数量增加,减少了凸包算法的漏点问题。将提取好的裂纹尖端边界点分别用最小二乘法、Bezier曲线、三次B样条曲线等方法进行曲线拟合,发现三次B样条曲线拟合得到的裂纹尖端与真实裂纹最为接近,其数据拟合的偏差最大值和标准差均最小,由此获取了真实裂纹的尖端形状数学模型。     

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。     

公路平面线形自动化设计中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曲率图转化成传统平面线形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 .     

基于三次样条函数拟合公路平面线形误差分析

旧路按照测量数据拟合其平面线形参数,关键在于拟合模型的选取及参数的解析精度,参数的正确求解与拟合模型和采样点步长紧密相关.提出基于三次样条函数拟合公路平面线形的基本原理,分析拟合误差的来源,讨论了不同采样点步长对拟合成果的影响.结合某高速公路实施改扩建为例,计算出不同采样点步长对拟合成果的影响误差,得出采用三次样条函数拟合公路平面线形时采样点步长取值的合适范围,宜在直线部分采样点步长取50-0.3mm〗m、曲线部分取20-0.3mm〗m较合适.     

高速环道几何线形设计与舒适度评价

高速环道是汽车试验场最重要的试验道路,需要提供连续高速行驶的试验条件,要求在不同试验车速的情况下获得稳定的汽车试验数据。高速环道平面几何线形由直线、圆曲线和缓和曲线组成,横断面呈现为曲面形态,纵断面需实现设计车道中心线的高程变化连续。由于试验汽车运行速度高、行驶时间长,需要提供安全舒适的道路条件,保障汽车试验员操作安全。因此,高速环道几何线形是汽车试验道路设计的关键,有必要对选用的几何线形进行舒适度评价。     

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。     

车辆荷载作用下高速公路路基变形特性分析

以某高速公路为例,采用数值模拟方法分析了含病害路基在不同车辆速度和车轴荷载作用下的路基纵向和横向沉降规律,得到一些结论:沿车辆行驶方向和道路横断面方向,随着车轴荷载的增大,路基沉降量逐渐增大,随着车速的增加,相同条件下路基沉降量将减小;车轴荷载为185 kN情况下,车速40、60、80 km/h对应的无病害路基沉降比有病害时路基最大沉降可减小50%左右;行车速度不变时,沿车辆行驶方向各种车轴荷载下路基沉降曲线变化规律一致,但不同车速情况下,路基沉降曲线相异;车速为40 km/h,沉降曲线呈现出"w"形状的双峰分布,而在车速60 km/h和80 km/h时沉降曲线呈现出"V"形状的单峰分布。     

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...     

一种新的公路平面线形曲线型设计方法——综合法

本文介绍一种新的公路平面线形曲线型设计方法。该方法首先利用三次样条拟合的基本原理，绘制满足地形地物约束的徒手线，利用图形软件对生成的徒手线用直线和圆弧进行拟合，形成由一系列的直线和圆弧单元构成的线形骨架，然后根据直线与圆之间、圆与圆之间的相对位置，配置缓和曲线，并确定缓和曲线参数，最后采用线元设计法，敷设公路平面线形。     

城市主干路路段车速分布特性研究

车速是描述车辆运行状态的基本参数,而掌握城市主干路路段车速分布特性更是许多后续研究的基础。本文以南京市部分主干路调查得到的数据为基础,运用统计学方法,对城市主干路路段车速分布特性进行了研究。首先,通过对车速的分布形式进行拟合,定性分析了不同类型主干路的分布形式;然后,从路段整体、横向两个角度对车速分布的集中趋势和离散程度进行了分析。结果表明,城市主干路路段车速分布的形式主要与车辆行驶时的自由度有关,道路条件以及交通流状态对车速分布的参数值有着不同程度的影响。研究成果将对城市主干路的规划、设计、控制、管理以及评价提供科学依据和数据支持。     

基于自动寻迹的港湾式公交站台停靠路径研究

由于现有的公交车多采用自由停靠方式，导致车辆出站延误，泊位利用率低及乘客安全等问题.本文依据现有的公交车到站“一键式”自动停靠系统，以优化自动停靠公交车的运行轨迹为目标，分别利用三次样条插值、Atan和 Sigmoid函数对港湾式站台公交车停靠轨迹进行仿真分析.非线性约束优化结果显示，利用这 3种方法生成的停靠轨迹，可以得到连续的曲率，满足公交车靠站碰撞约束及港湾式站台停靠要求，均可以实时生成公交车进站运行轨迹. 与港湾式站台泊位曲线相比，Atan 曲线的平均位差 1.01 远小于三次样条插值的平均位差 10.21和 Sigmoid曲线平均位差 5.96.因此，轨迹结果分析显示，公交车基于 Atan轨迹曲线的停靠更便于乘客乘车、具有实时性强、可靠性高的特点，减少了进出站延误.     

浅述运行车速作为道路线形设计基础参数的合理性

通过分析车辆行驶特性,指出了设计车速作为路线设计基础参数存在的缺陷,从而提出了运行车速理论,并且结合川九路的成功案例,论述了运行车速在道路线形设计中应用的合理性,并对传统道路线形设计方法提出了改进。     

Beta样条中参数β1和β2的匹配分析与应用

对Ｂｅｔａ样条中的形状参数β１，β２独立变化及匹配规律的作出研究，研讨了β１，β２的变动对Ｂｅｔａ样条基函数和函数曲线的影响规律，并给出了β１，β２参数的变值范围，以便实际中有铲地控制曲线使用。