CN109684692A - 基于auto cad的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，该方法通过加载二次开发程序实现，程序被加载时执行步骤包括：拾取已经确定的矿山道路的中心线，程序依次自动读取多段线的各个顶点坐标及各段曲线的凸度，在输入矿车轴距加前悬值和路面宽度值后，对各个凸度不为0的曲线段做如下处理：若凸度的绝对值大于1，则计算曲线半径和圆心坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；若凸度的绝对值不大于1，则计算曲线半径和交点坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度。本发明提高了矿山道路设计效率，并确保在提高工作效率的同时，保证了设计的质量，方法易学易用，执行速度快，灵活性强，适合于工程设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲线要素获得的方法，尤其是基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法。
背景技术
矿山道路主线的平面线形，当受地形、地物等障碍以及象形功能变换的影响而发生转折时，在转折处就需要设置曲线或曲线的组合。当矿车在曲线段行驶时，车重的水平分力将增大横向侧滑力，所以当采用的圆曲线半径小于不设超高的最小半径时，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，须将曲线的外侧路面横坡做成与内侧路面同坡度的单坡横断面。同时由于矿车各轮迹半径不同，其中后内轮半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。由此可见，矿山道路曲线段超高加宽要素直接关系矿车的行车安全，对于安全生产至关重要。
目前，AUTO CAD是一种广泛应用的工程设计软件，软件自身定义了我们常见的一些直线、曲线特有的属性。但软件自身功能有限，难以满足矿山道路设计的特定场景，因此在Auto CAD里进行二次开发，实现矿山道路曲线超高加宽要素的自动获取以辅助工程设计是本发明的主要研究目的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，利用AUTO CAD软件环境，通过编程实现道路曲线段超高加宽要素的自动输出，提高工作效率、计算精度以及设计质量。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，通过在AUTO CAD软件中加载二次开发的程序实现，所述程序被加载时执行以下步骤：
(1)提示用户拾取矿山道路中心线并接收用户所选取的道路中心线；若所选取的道路中心线的线型实体为非多段线，则提示是否转化为多段线，若是，则按照现有的坐标位置重新绘制新的多段线，然后进入下一步骤；若不是，则结束；
(2)从多段线的起点开始沿多段线的方向读取所拾取多段线的各个顶点坐标及各段曲线的凸度；
(3)提示用户输入矿车轴距加前悬值和路面宽度值并接收输入值；
(4)对第一个凸度不为0的曲线段进行判断：若凸度的绝对值大于1，则获得步骤(2)中依次读取已经获得的曲线段两端的坐标计算曲线半径、圆心坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；若凸度的绝对值不大于1，则获得步骤2)中读取的曲线段两端的坐标计算曲线半径、交点坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；
(5)判断顶点是否为最后一个顶点；若是，则结束，并输出计算结果；若不是，则返回判断下一个凸度不为0的顶点。
所述曲线半径R的计算公式为：
式中：S为曲线段的弦长，B为曲线段的凸度。
当曲线段凸度的绝对值|B|不大于1时，交点坐标的计算公式为：
X＝X2+L×cos(α)
Y＝Y2+L×cos(α)
α＝arctan((Y3-Y2)/(X3-X2))+2×arctan(B)
式中：X2、Y2、X3、Y3分别为曲线段两个端点的X、Y坐标，L为曲线段的切线长；
当曲线段凸度的绝对值|B|大于1时，圆心坐标的计算公式为：
X＝X2+R×cos(α)
Y＝Y2+R×cos(α)
式中：B为曲线段的凸度，R为曲线半径，X2、Y2、X3、Y3分别为对应曲线段两个端点的X、Y坐标。
所述超高坡度根据曲线半径按照如下表格计算：
所述加宽值根据曲线半径、轴距加前悬值按照如下表格计算：
所述缓和段长度的计算公式如下：
M＝0.4×N×(i+3)
式中：M为超高缓和段长度，N为路面宽度，i为超高坡度。
有益效果：本发明的基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，采用AUTO CAD内置的Visual Basic for Applications语言进行编程，适用于基于AUTO CAD模式下设计的矿山道路路线，拾取道路中心线，获得输入矿车轴距加前悬值和路面宽度值后，再选择要输出超高加宽要素表的位置后，将自动、完整的输出整个道路中心线的所有曲线段的超高加宽要素。这样不仅计算速度快，计算精度较高，充分发挥计算机的计算能力，提高设计质量，方法易学易用，适合工程设计。
附图说明
图1是本发明基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法的流程图。
图2是交点坐标计算示意图。
图3是圆心坐标计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
本发明基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，充分利用计算机的计算和绘图能力，可以准确快捷的自动获得矿山道路曲线段的超高加宽要素，并自动在AUTO CAD绘图软件内输出成表格。
如图1，本发明是基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法的流程图，具体的，本发明实施例公开的一种基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，包括如下步骤：
1)初始化AUTO CAD软件的绘图环境；包括：打开模型窗口、设置当前图层、把坐标系统设置为世界坐标系、利用vbaload命令加载二次开发的程序；
2)利用AUTO CAD自带的vbaload命令将开始运行程序，程序运行后，程序将提示拾取矿山道路中心线；若选取的道路中心线的线型实体为非多段线，则直接提示：是否转化为多段线，若是，程序将直接按照现有的坐标位置自动重新绘制新的多段线，然后进入下一步骤；若不是，则结束程序；
3)程序依次自动读取所拾取多段线的各个顶点坐标及各段曲线的凸度，
4)程序提示需要输入矿车轴距加前悬值和路面宽度值；
5)对第一个凸度不为0的曲线段进行判断：若凸度的绝对值大于1，则获得步骤3)中读取的曲线段两端的坐标计算曲线半径、圆心坐标(用于现场定位超高加宽位置)，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；若凸度的绝对值不大于1，则获得步骤3)中读取的曲线段两端的坐标计算曲线半径、交点坐标 (用于现场定位超高加宽位置)，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；
①在AUTO CAD中计算曲线半径R的公式如下：
式中：S为曲线段的弦长，可以利用曲线两端的端点的坐标直接计算出来； B为曲线段的凸度。
②如图2，交点坐标的计算公式为：
X＝X2+L×cos(α)
Y＝Y2+L×cos(α)
α＝arctan((Y3-Y2)/(X3-X2))+2×arctan(B)
式中：L为曲线段的切线长，X2、Y2、X3、Y3分别为对应曲线段两个端点的X，Y坐标(不分先后顺序)。
如图3，圆心坐标的计算公式为：
X＝X2+R×cos(α)
Y＝Y2+R×cos(α)
③超高坡度：程序将根据曲线半径选取适宜的超高坡度。采用的圆曲线半径值在表列相邻值之间时，可按内插法计算。
| 超高坡度 | 曲线半径(m) |
| 2 | 80以上 |
| 3 | 80～50 |
| 4 | 50～35 |
| 5 | 35～20 |
| 6 | 20～15 |
④加宽值：程序将根据曲线半径和轴距加前悬选取适宜的加宽值。采用的圆曲线半径值在表列相邻值之间时，可按内插法计算。
④缓和段长度计算：
M＝0.4×N×(i+3)式中：M为超高缓和段长度(m)，N为路面宽度(m)， i为超高坡度(％)。
6)设定程序的循环：判断该顶点是否为最后一个顶点；若是，则结束，并输出超高加宽成果表；若不是，则返回判断下一个凸度不为0的顶点。
本发明实施例通过AUTOCAD内置的Visual Basic for Applications语言进行二次开发，以已经绘制完成的道路中心线为基础，拾取道路中心线，获得矿车轴距加前悬值和路面宽度值后，选择适当的位置自动输出表格，表格的输出实例示意见下表。
目前该程序已经应用于多项工程设计中，达到了提供工作效率、提高工作质量的目的。
Claims (7)
1.一种基于AUTO CAD的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，所述方法通过在AUTO CAD软件中加载二次开发的程序实现，所述程序被加载时执行以下步骤：
(1)提示用户拾取矿山道路中心线并接收用户所选取的道路中心线；若所选取的道路中心线的线型实体为非多段线，则提示是否转化为多段线，若是，则按照现有的坐标位置重新绘制新的多段线，然后进入下一步骤；若不是，则结束；
(2)从多段线的起点开始沿多段线的方向读取所拾取多段线的各个顶点坐标及各段曲线的凸度；
(3)提示用户输入矿车轴距加前悬值和路面宽度值并接收输入值；
(4)对第一个凸度不为0的曲线段进行判断：若凸度的绝对值大于1，则获得步骤(2)中依次读取已经获得的曲线段两端的坐标计算曲线半径、圆心坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；若凸度的绝对值不大于1，则获得步骤2)中读取的曲线段两端的坐标计算曲线半径、交点坐标，接着计算超高坡度、加宽值和缓和段的长度；
(5)判断顶点是否为最后一个顶点；若是，则结束，并输出计算结果；若不是，则返回判断下一个凸度不为0的顶点。
2.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，所述曲线半径R的计算公式为：
式中：S为曲线段的弦长，B为曲线段的凸度。
3.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，当曲线段凸度的绝对值|B|不大于1时，交点坐标的计算公式为：
X＝X2+L×cos(α)
Y＝Y2+L×cos(α)
α＝arctan((Y3-Y2)/(X3-X2))+2×arctan(B)
式中：X2、Y2、X3、Y3分别为曲线段两个端点的X、Y坐标，L为曲线段的切线长。
4.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，当曲线段凸度的绝对值|B|大于1时，圆心坐标的计算公式为：
X＝X2+R×cos(α)
Y＝Y2+R×cos(α)
式中：B为曲线段的凸度，R为曲线半径，X2、Y2、X3、Y3分别为对应曲线段两个端点的X、Y坐标。
5.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，所述超高坡度根据曲线半径按照如下表格计算：
6.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，所述加宽值根据曲线半径、轴距加前悬值按照如下表格计算：
7.根据权利要求1所述的矿山道路曲线超高加宽要素获取方法，其特征在于，所述缓和段长度的计算公式如下：
M＝0.4×N×(i+3)
式中：M为超高缓和段长度，N为路面宽度，i为超高坡度。
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