KR20150116062A - 도로 또는 터널의 선형설계 방법 및 그 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 또는 터널의 선형 설계 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 도로 또는 터널이 형성되는 위치에 이미지(항공사진) 자료, 등고선 자료, 지장물(건물, 다리, 축대, 묘지, 사유지 등) 자료, 산사태 지역 자료, 홍수 범람 지역 자료, 기존에 형성된 도로 자료 등을 포함하는 선형설계 자료를 매칭하는 과정; 상기 매칭된 선형설계 자료를 토대로 도로 또는 터널을 포함하는 구조물을 설계하기 위하여 선형설계 자료를 컴퓨터를 이용하여 호출하는 과정; 상기 컴퓨터를 이용하여 호출한 선형설계 자료에 원, 타원을 포함하는 곡선의 선형설계를 하는 과정; 상기 곡선과 곡선의 사이에 직선을 연결하는 직선의 선형설계를 하는 과정; 및 직선과 곡선의 선형설계를 마무리하는 마무리 선형설계 과정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 임의의 도로를 설계하기 위하여 현황도, 등고선이 표시된 지적도, 항공사진 및 산사태 지역이 표시된 이미지 등의 자료를 매칭하고, 매칭한 이미지 자료를 토대로 곡선 도로를 먼저 도식(圖式) 한 후 직선 도로를 도식하여 직선 도로와 연결되는 곡선 도로의 수정 없이 도로를 설계할 수 있는 효과가 있다.

Description

도로 또는 터널의 선형설계 방법 및 그 기록매체{The linear road or tunnel construction method and the recording medium}

본 발명은 도로 또는 터널의 선형설계 방법 및 그 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임의의 도로를 설계하기 위하여 현황도, 등고선이 표시된 지적도, 항공사진 및 산사태 지역이 표시된 이미지 등의 자료를 매칭하고, 매칭한 이미지 자료를 토대로 곡선 도로를 먼저 도식(圖式) 한 후 직선 도로를 도식하여 직선 도로와 연결되는 곡선 도로의 도식을 용이하게 할 수 있도록 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법 및 그 기록매체에 관한 것이다.

일반적으로 도로의 선형이란 도로 설계의 기준이 되는 기하학적인 선이 평면적, 종단적으로 그리는 형상은 물론 양자가 조화된 3차원적인 선의 형상을 총괄적으로 말하는 것으로, 도로의 선형을 설계할 때에는 안전하고 쾌적한 주행을 확보하기 위하여 각 선형 요소를 적절한 질이 및 크기로 일관성 있게 계획하여 주행에 무리가 없도록 '도로의 구조, 시설 기준에 관한 규칙'에 부합함은 물론 운전자의 일반적인 성향에서 생기는 위험에 대하여 배려하여야 한다.

선형요소의 균형은 도로의 구조, 시설 기준에 관한 규칙의 규정 값을 충실히 지키면서도 도로 설계에서 각 선형요소들이 어떤 값을 취하여 연속적으로 균형을 이룰 것 인가를 충분히 검토하여야 한다.

도로 선형은 도로의 중심선이 입체적으로 그리는 연속된 형상으로, 평면으로 본 도로의 중심선의 형상을 평면 선형, 종단면으로 본 도로 중심선의 형상을 종단선형이라고 한다. 평면 선형은 직선, 원곡선, 완화 곡선 등으로 구분된다. 종단선형은 직선 및 종단곡선으로 구성된다.

도로 선형을 설계 시 지형 및 지역의 토지 이용과의 조화, 선형의 연속성, 평면 선형, 종단선형 및 횡단구성의 조화, 선형의 시각적 검토, 교통 운용상의 안전성과 쾌적 성, 시공상의 제약조건, 경제성 등을 고려하야 한다.

평면 선형은 그 도로의 설계속도에 따라 자동차가 주행하기에 무리가 없도록 직선, 원곡선 및 완화곡선으로 구성되어야 한다. 이 세가지 요소는 적절한 크기 및 길이로 연속적이며 일관성 있는 흐름을 갖도록 하여야 하며 설계속도와 평면곡선반지름의 관계는 물론 횡 방향 미끄럼 마찰계수, 편 경사, 확 폭 등의 설계 요소들이 조화를 이루어야 한다.

평면 곡선부를 주행하는 자동차에 작용하는 힘의 요소들에 대하여 주행의 안전과 쾌적을 확보하기 위하여 설계속도에 따른 최소 평면곡선반지름을 규정하여 직선 부에서와 같이 자동차의 연속성을 갖도록 하여야 한다.

또한 자동차가 평면 곡선부를 주행할 때 포장 면에 작용하는 수직력이 타이어와 포장면 사이에 발생하는 횡방향 마찰력으로 변환되는 정도를 나타내는 것으로서, 자동차의 속도, 타이어와 포장면의 형태 및 조선에 따라 달라진다.

횡 방향 미끄럼 마찰계수의 설계값은 자동차 주행 중 불쾌감을 느끼지 않을 정도 최대 횡 방향 가속도와 자동차가 미끄러지지 않고 안전하게 주행할 수 있는 노면과 타이어 간의 최대 마찰저항으로 결정한다.

그리고 평면 곡선부를 주행하는 자동차는 원심력에 의한 전도보다는 횡 방향 미끄럼의 영향을 먼저 받게 되므로 이에 대하여 안정할 수 있는 한계치의 평면곡선반지름을 최소 평면 곡선반지름으로 결정한다.

평명 곡선부를 주행하는 운전자가 핸들 조작에 곤란을 느끼지 않고 그 구간을 통과하기 위해서는 최소 평면곡선 길이를 설계속도 4초간 주행할 수 있는 길이(완화곡선이 있는 경우에는 그 길이를 포함한다) 이상으로 확보하여야 한다.

그리고 자동차가 평면 선형의 직선부에서 곡선부로, 곡선부에서 직선부로 또는 다른 곡선부로 원활하게 주행하도록 하기 위하여 주행궤적의 변화에 따라 운전자가 쉽게 적응 할 수 있도록 이러한 구간에는 변이구간을 설치하여야 한다. 완화곡선은 이러한 변이구간에 적용하게 되며, 완화구간을 편경사의 변화 또는 확폭량을 설치하기 위하여 취하게 되는 변이구간이다.

상기에서 언급한 바와 같이 선형설계를 행할 시에는 다양한 변수에 대하여 미리 파악하고 이를 도로의 설계 시 적용하여 자동차를 운전하는 운전자가 도로에 적응하면서 안정하게 운전할 수 있도록 하여야 한다.

종래에는 도로의 선형설계 시에는 도로를 설계하기 위해서는 현황도, 지적도, 항공사진 등을 이용하여 가 노선을 설계하고, 가 노선을 설계한 자료를 토대로 본 설계, 즉 평면 선형설계를 행하게 되는데, 이때 선형설계 시 도로가 형성되는 부분의 임의의 점을 잊는 직선을 먼저 도식하고, 도식한 직선에 임의의 점을 찍은 후 원형 또는 타원형을 도식하여 직선도로와 곡선도로가 만나도록 하는 선형설계를 하였다.

상기와 같이 직선과 직선을 먼저 도식한 후 곡선에 대한 도식이 이루어짐으로써, 도로의 곡선을 이루게 하는 원형 또는 타원형의 임의로 설정하기가 매우 곤란한 문제점을 안고 있다.

한국 공개특허공보 제2012-0089153호 (2012년08월09일 공개,)

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 임의의 도로를 설계하기 위하여 현황도, 등고선이 표시된 지적도, 항공사진 및 산사태 지역이 표시된 이미지 등의 자료를 매칭하고, 매칭한 이미지 자료를 토대로 곡선 도로를 먼저 도식(圖式) 한 후 직선 도로를 도식하여 직선 도로와 연결되는 곡선 도로의 도식을 용이하게 할 수 있도록 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 컴퓨터를 이용하여 도로 또는 터널의 선형설계 방법에 있어서, 도로 또는 터널이 형성되는 위치의 이미지 자료, 등고선 자료, 지장물 자료, 산사태 지역 자료, 홍수 범람 지역 자료, 기존 도로를 포함하는 선형설계 자료를 매칭하는 과정; 상기 매칭된 선형설계 자료를 토대로 도로 또는 터널을 포함하는 구조물을 설계하기 위하여 선형설계 자료를 컴퓨터를 이용하여 호출하는 과정; 상기 컴퓨터를 이용하여 호출한 선형설계 자료에 원, 타원을 포함하는 곡선의 선형설계를 하는 과정; 상기 곡선과 곡선의 사이에 직선을 연결하는 직선의 선형설계를 하는 과정; 및 직선과 곡선의 선형설계를 마무리하는 마무리 선형설계 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 곡선 선형설계 과정은, 임의로 시작점, 끝점을 표시하여 직선 도형이 형성되는 과정; 상기 도형에 직선 geometry를 선택하고, 선택한 선과 동일한 직선의 엘리먼트를 생성하는 과정; 상기 직선의 엘리먼트에 시작점, 끝점, 변곡점의 3점을 지정한 원곡선 엘리먼트를 생성하는 과정; 상기 3점이 지정된 원곡선 엘리먼트에 아크를 선택하여 원곡선과 동일한 원곡선 엘리먼트를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 원곡선 엘리먼트는, 등고선을 기준으로 도로 또는 터널의 곡선이 형성되는 부분에 적용되는 곡선 선형설계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명의 상기 곡선 선형설계 과정은 임의의 곡선(원 또는 아크)과 라인의 도형 형성하는 과정; 상기 곡선(원과 라인)을 선택하여 도면에 아크 값을 입력하면 아크의 시작점과 끝점이 표시된 크로소이드 요소가 생성되는 과정; 상기 라인, 원 중심점, 아크 값을 입력한 후 라인을 지정하여 크로소이드의 원 중심좌표와 크로소이드 끝점을 자동으로 찾아서 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성하는 과정; 상기 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성한 후 라인, 원 중심점, 첫 번째 입력한 아크, 두 번째 입력한 아크를 입력하여 대칭 또는 비대칭인 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성한 후 라인과 원을 선택하고, 대칭 또는 비대칭 옵션을 선택하여 최적으로 크로소이드 아크 A1, 아크 A2를 찾아서 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 곡선 선형설계 과정은, 임의의 두원을 형성하는 과정; 상기 두원 중 하나의 원을 선택하는 과정; 상기 두원중 선택하지 않은 다른 원을 선택하는 과정; 상기 두원을 선택하면, 선택한 두원에 접하는 난형 크로소이드를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

상기 선택한 두원은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 곡선 선형설계 과정은, 일정 거리가 이격 된 임의의 두 개의 원을 형성하는 과정; 상기 두 개의 원을 선택하여 S자 형상의 크로소이드를 생성하고, 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정; 상기 스케치 엔티티로 속성이 변경된 두 개의 원 사이에 일정 길이를 갖는 선을 자동으로 형성하는 과정; 상기 자동으로 형성된 선의 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

상기 직선과 곡선을 갖는 선형설계는, 등고선을 기준으로 임의의 원 또는 타원을 형성하는 과정; 상기 원 또는 타원에 인접된 원 또는 타원에 직선을 연결하는 과정; 상기 원 또는 타원과 인접한 원 또는 타원에 시작점 또는 끝점 방향으로 직선을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 등고선을 기준으로 임의의 원 또는 타원을 형성한 상태에서 얼라이먼트 스케치 엔티티를 선택하여 선형 스케치 엔티티의 방향을 뒤집힌 상태에서 선형에 연관된 스케치 엔티티를 화면에 표시하고, 표시된 스케치 엔티티에서 평면 선형을 선택하며, 선택한 평면 선형의 선형 스케치 엔티티는 화면에 표시하고 나머지 선형 스케치 엔티티는 숨기고, 다시 모든 선형 스케치 엔티티를 표시한 후 다시 스케치 엔티티를 숨겨 도로 또는 터널의 선형설계의 평면만 도시되어 있는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 제공한다.

본 발명의 제1항, 제2항, 제6항, 제9항 중 어느 하나에 기재된 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.

본 발명은 임의의 도로를 설계하기 위하여 현황도, 등고선이 표시된 지적도, 항공사진 및 산사태 지역이 표시된 이미지 등의 자료를 매칭하고, 매칭한 이미지 자료를 토대로 곡선 도로를 먼저 도식(圖式) 한 후 직선 도로를 도식하여 직선 도로와 연결되는 곡선 도로의 수정 없이 도로를 설계할 수 있는 효과가 있다.

또한 건물, 묘지, 사유지 등을 포함하는 지장물(支障物), 산사태지역, 홍수범람지역 기존 도로 등을 먼저 분석한 후 곡선도로에 따른 도식을 행하므로 도로의 선형설계가 용이해 지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 도로 또는 터널의 선형설계 방법의 일 실시 예를 나타낸 순서도.
도 2는 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계 방법의 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계 방법에서 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도.
도 6은 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계방법에서 곡선 선형설계과정을 나타낸 도면.
도 8은 도 7의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면.
도 9는 도 8의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면.
도 10은 도 9의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면.
도 11은 도 10의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면.
도 12는 도 11의 S형 크로소이드의 곡선을 구하는 과정을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대한 한정하려고 하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하 본 발명에 의한 도로 또는 터널의 선형설계 방법을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 도로 또는 터널의 선형설계 방법의 일 실시 예를 나타낸 순서도이고, 도 2는 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계 방법의 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 순서도이며, 도 3은 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계 방법에서 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도이며, 도 5는 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도이고, 도 6은 도 1의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계의 과정을 나타낸 순서도이며, 도 7은 도 1의 도로 또는 터널의 선형설계방법에서 곡선 선형설계과정을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면이며, 도 11은 도 10의 다른 실시 예에 따른 곡선 선형설계 과정을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11의 S형 크로소이드의 곡선을 구하는 과정을 나타낸 도면이다.

도면을 참조로 설명되는 본 발명의 컴퓨터는 도면에는 도시하지 않았으나, 모니터 및 이미지(항공사진) 자료, 등고선 자료, 지장물(건물, 다리, 축대, 묘지, 사유지 등) 자료, 산사태 지역 자료, 홍수 범람 지역 자료, 기존에 형성된 도로 자료 등을 포함하는 선형설계 자료가 저장되는 데이터 베이스를 포함하고, 상기 컴퓨터는 반적으로 고정형태로 사용하는 데스크 탑 또는 이동형형태로 이루어진 노트북을 포함하는 전자기기를 포함한다. 본 발명에 의한 도로 또는 터널의 선형설계 방법에 대한 상세한 설명에 언급되지 않아도 상기의 구성은 기본적으로 적용된다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 도로 또는 터널의 선형설계 방법의 일 실시 예를 나타낸 순서도로서, 이를 참조하면, S100과정에서는 도로 또는 터널이 형성되는 위치의 이미지(항공사진) 자료, 등고선 자료, 지장물(건물, 다리, 축대, 묘지, 사유지 등) 자료, 산사태 지역 자료, 홍수 범람 지역 자료, 기존에 형성된 도로 자료 등을 포함하는 선형설계 자료를 매칭한다.

상기 자료의 매칭은 도로 또는 터널이 형성되는 위치에 설치되어 있는 지장물(건물, 다리, 축대, 묘지, 사유지 등) 산사태지역, 홍수범람지역, 기존 도로 등을 파악하여 상기 지장물, 산사태지역, 홍수범람지역, 기존 도로 등을 피하여 도로 또는 터널 등을 형성하기 위함이다.

S200과정에서는 상기 매칭된 선형설계 자료를 토대로 도로 또는 터널을 포함하는 구조물을 설계하기 위하여 선형설계 자료를 컴퓨터를 이용하여 호출할 수 있으며, 선형설계 자료를 호출하여 본 발명의 도로 또는 터널의 선형설계 방법에 따른 선형설계를 행하기 위하여 컴퓨터에 한정하는 것은 아니며, 설계를 위한 그 외의 기기를 포함할 수 있다.

S300과정에서는 상기 컴퓨터를 이용하여 호출한 선형설계 자료에 원, 타원, 아크를 포함하는 곡선의 선형설계를 하고, S400과정에서는 상기 곡선과 곡선의 연결하는 직선의 선형설계를 한다. 상기 도로 또는 터널 등이 설치되는 위치에 지장물(건물, 묘지, 사유지), 산사태지역, 홍수범람지역, 기존 도로 등을 분석 한다. 상기 지장물(건물, 묘지, 사유지), 산사태지역, 홍수범람지역, 기존 도로 등을 분석한 상태에서 이미지가 매칭된 선형설계 자료를 토대로 상기 원 또는 타원을 포함하는 곡선을 형성하기 위해 등고선을 기준으로 도로 또는 터널이 형성되는 위치의 곡선이 어느 정도의 각도 또는 크기로 형성되었는지를 파악하고, 이를 선형설계 자료 상에 임의의 곡선을 도식한다. 상기 곡선에 임의의 직선을 연결하여 도로 또는 터널의 중심선을 잡는다.

S500과정에서는 직선과 곡선의 선형설계를 마무리하는 마무리 선형설계를 행한다. 상기 선형설계 마무리는 도로 또는 터널의 중심선의 도식에 따른 설계의 마무리, 즉 직선 구간과 곡선 구간이 만나는 부분의 아크를 더 완만하게 구성하거나 또는 산사태 지역에서 산과 너무 가까이 인접된 부분에 대하여 마지막으로 정리하여 다음 설계과정에서 평면 선형설계의 수정이 일어나지 않도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 곡선 선형설계 과정은 임의로 시작점, 끝점을 표시하여 직선 도형을 형성한다. 이때 첫 번째 점을 임의의 위치에 지정하고, 첫 번째 점을 임의로 지정한 상태에서 일정거리가 이격 된 위치에 두 번째 점을 임의의 위치에 지정한다. 상기 두 점을 지정하면, 첫 번째 점과 두 번째 점을 연결하는 직선 geometry가 도 7에 도시된 바와 같이 형성된다.

상기와 같이 직선 geometry의 생성은 발주처에서 공급된 거점, 즉 도로 또는 터널을 건설하기 위한 위치에 1차로 직선 geometry을 생성하고, 이때 기존 도로의 위치, 주변 산악지 또는 강, 사유지 등을 고려하여 2차로 직선 geometry를 생성한다.

위 과정을 통하여 여려 개의 대안들에 대한 직선 직선 geometry를 생성하여 곡선이 적용된 평면 선형을 계획하고 이에 대한 경제성 분석을 통한 최종 평면 설계를 선정한다.

상기 직선 geometry를 선택하고, 선택한 직선과 동일한 직선의 엘리먼트를 생성한다. 상기 직선 geometry을 선택하면, 동일한 좌표의 직선 엘리먼트가 생성되고, 생성된 직선 엘리먼트는 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된 도형이 생성된다.

(무엇에 의해 선을 선택하며 동일한 좌표의 직선 엘리먼트가 생성되는지? 이 부분에 대한 내용을 추가하는 것이 바람직함)

S313에서는 상기 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된 도형에 시작점, 끝점, 변곡점의 3점을 지정하여 원곡선 엘리먼트를 생성한다.

상기 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된 도형에 시작하는 위치에 첫 번째 점과 끝나는 위치에 두 번째 점을 먼저 지정한 상태에서 첫 번째 점과 두 번째 점 사이에 세 번째 점을 지정한다.

상기와 같이 세 점을 지정하면, 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된 도형은 도면에 도시된 바와 같이 일정한 곡률을 갖는 곡선이 생성되고, 상기 곡률은 자동으로 컴퓨터에 의해 자동으로 형성된다.

(세 점을 찍었을 때 무엇에 의해 곡선이 형성되고, 형성된 곡선의 곡률이 어떻게 자동으로 생성되는지에 대한 기술이 언급되지 않음 이 부분에 대한 내용을 추가하는 것이 바람직함)

(추가적인 내용이 필요한 부분입니다. 즉 세 점을 찍는 방법에서 미리 설정된 곡선값이라고 하셨는데, 미리 설정된 곡선값이 혹 곡률에 대한 값인지요?)

상기 세 점이 지정된 곡선 엘리먼트를 선택하여 곡선과 동일한 원곡선 엘리먼트가 형성된다. 상기 세 점이 지정되어 일정 곡률을 갖는 곡선을 선택하면, 동일한 곡률을 갖는 원곡선의 엘리멘트가 생성되고, 생성된 원곡선 엘리멘트는 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된다.

상기와 같이 생성한 아크는 사용자가 선형에 적용할 수 있는 객체로 변경하고, 이때 변경은 아크 부분과 이와 연결된 양 쪽의 직선을 선택하여 1개의 새로운 평면 선형 객체로 적용하여 기존에 생성된 평면 선형 객체와 연결하고자 할 경우, 연결하고자 하는 평면 선형 객체와 함께 선택하여 적용한다.

도 3을 참조하면, S321에서는 곡선 선형설계 과정은 컴퓨터 상에 표현된 매칭 이미지에 임의의 원과 상기 곡선에서 일정거리가 떨어지게 임의의 라인을 도 8에 도시되 바와 같이 도식한다.

상기 원과 직선을 도식한 상태에서 S322에서는 상기 원과 라인 중 어는 하나를 선택하고, 도면에 도시된 아크에 대한 값을 입력하면, 입력한 아크 값에 의한 아크의 시작점과 끝점이 표시된 크로소이드 요소가 생성하는 과정을 행한다.

상기 아크에 대한 값을 구하기 위해서는 임의의 위치에 원의 중심이 되는 중심점을 입력하고, 입력된 중심점으로부터 원을 형성하기 위한 R값, 즉 반지름의 길이에 대한 값을 입력하면, 원이 형성되는데, 형성된 원의 각도(곡률)가 상기 아크의 값이다.

원과 라인을 선택하면, 원과 라인에 접하는 크로소이드가 생성되고, 선택한 원과 라인에서는 선형 스케치 엔티티로(Sketch entity) 속성이 변경된다.

상기 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된 상태에서 S323에서는 상기 라인, 원의 중심점, 아크 값을 입력한 후 라인을 위치를 지정하여 크로소이드의 원 중심 좌표와 크로소이드 끝점을 컴퓨터에 설치된 프로그램에 의해 자동으로 그 위치를 찾아서 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성한다.

상기 크로소이드 엘리먼트의 생성과정을 다시 설명하면, 라인을 선택하고, 선택한 라인에서 아크 값을 입력하고, 아크 값을 입력한 상태에서 원의 값을 입력한 수 라인의 선상에서 좌표를 지정한다. 상기 선상의 좌표에서 시작하여 자동으로 찾은 원에 접하는 크로소이드 엘리먼트가 생성되며, 선택한 라인은 스케치 엔티티로 속성이 변경되고, 자동으로 찾은 원도 선형 스케치 엔티티로 생성된다. 이때 원의 중심점은 자동으로 생성된다.

상기 크로소이드 엘리먼트를 생성한 상태에서 S324에서는 상기 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성한 후 라인, 원의 중심점, 첫 번째 아크, 두 번째 아크를 입력하여 대칭 또는 비대칭인 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성하는 과정을 행한다.

상기 S324에서 입력과정을 다시 설명하면, 첫 번째로 라인을 선택하고, 두 번째로 첫 번째 선택한 라인이 아닌 다른 라인(두 번째 라인)을 선택한 상태에서 첫 번째 아크 값을 입력하는데, 이때 아크 값은 상기 S323에서 생성된 아크 값을 입력한다. 그리고 먼저(첫 번째) 입력한 아크 값에 대응되는 다른(두 번째) 아크 값을 입력한다.

상기와 같이 복수의 라인, 복수의 아크 값을 입력하면, 선택한 복수의 라인에 접하는 원이 생성되고, 원이 생성된 상태에서 상기 복수의 라인은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된다. 그리고 자동으로 찾은 곡선을 선형 스케치 엔티티로 생성한다. 이때 원의 중심 좌표, 첫 번째 아크의 곡률에 따른 시작점, 끝점에 대한 좌표, 두 번째 아크의 곡률에 따른 시작점, 끝점에 대한 좌표, 원의 시작점, 끝점에 대한 좌표는 자동으로 계산된다.

그리고 상기 아크의 값 및 곡선의 크기는 대한민국 국토 해양부에서 정한 도로설계기준을 참고하여 설정하고, 상기 도로설계기준에서는 설계속도를 고려하여 적용 가능한 반지름의 범위에 대한 해당 범위에서 최소값으로 적용한다.

도 4를 참조하면, 상기 곡선 선형설계 과정은 S331에서 컴퓨터를 이용하여 임의의 두 원의 도형을 도식하면, 도 9에 도시된 바와 같이 형성된다.

상기 두 원을 형성한 상태에서 첫 번째 원을 선택한 후 두 번째 원을 형성한다. S332과 S333에서 상기 두 원을 선택하면, S334에서 두 원에 접하는 난형 크로소이드를 생성하고, 크로소이드가 생성된 두 원은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된다.

상기 선형 스케치 엔티티로 속성의 변경은 첫 번째로 선형 스케치로 변경하고자 하는 객체를 선택하고, 두 번째로 선택한 객체는 시점과 종점이 있는 방향성을 가지는 객체로 적용하며, 세 번째로 변경된 객체는 다른 색으로 표시되어 방향성의 화살표가 추가로 표시된다.

도 5을 참조하면, 상기 곡선 선형설계 과정은 도 10에 도시된 바와 같이 S341에서 일정 거리가 이격 된 임의의 두 개의 원을 형성하는 과정과, S342에서 상기 두 개의 원을 선택하여 S자 형상의 크로소이드를 생성하고, 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정과, S343에서 상기 스케치 엔티티로 속성이 변경된 두 개의 원 사이에 일정 길이를 갖는 라인을 자동으로 형성하는 과정과, S344에서 상기 자동으로 형성된 선의 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정을 행한다.

상기 곡선 선형설계 과정은 먼저, 첫 번째 원을 도식하고, 인접되게 두 번째 원을 도식하며, 이때 두 원의 거리는 선형설계 자료를 토대로 그 거리를 선정(選定)한다. 상기 두 원을 도식한 상태에서 두 원을 선택한다. 상기 두 원을 선택하면, 선택한 두 원에 접하는 S 크로소이드를 생성하고, 선택한 상기 두 원은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되면서 두 원 사이에는 직선이 자동으로 생성한다.

상기 라인의 자동 생성은 컴퓨터 화면에 생성된 객체의 위치를 프로그램에서 인식하여 좌표를 찾아내고, 라인은 두 좌표간의 거리를 계산하여 생성된다.

그리고 상기 S 크로소이드는 프로그램에서 인식되는 R값, 직선의 좌표값에 맞는 두 곡선의 값을 계산하여 이를 찾아내고, 곡선의 값을 0부터 하기 계산식 1에 적용하여 해당 R값(곡률)에 가장 가까운 근사치의 값을 도출한다.

[계산식 1]

RL=A²

여기서, L: 곡선 길이, R: 곡률 반경, A: 파라미터 이다.

상기 생성된 직선은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경된다.

도 6을 참조하면, 상기 직선과 원을 갖는 선형설계는 S351에서 등고선을 기준으로 임의의 원 또는 타원 또는 아크를 포함하는 곡선을 형성하고, 형성된 원 또는 타원 또는 아크 중 어느 하나의 곡선을 선택하면, S352에서 상기 원에 인접된 원에 직선을 연결하는 도식을 행하며, S353에서 상기 원과 인접한 원에 시작점 또는 끝점 방향으로 직선을 형성하는 과정으로 이루어진다.

상기 S형 크로소이드의 계산은 곡률이 서로 다른 2개의 부호(S형)인 원곡선 사이에 크로소이드의 접속 계산법으로 크로소이드 이론을 통해 도 12에 도시된 A/R1의 값을 구하면, 소정의 변동수치를 구할 수 있다.

따라서 상기 S형 크로소이드의 값이 구해지고, 상기와 같이 구해진 S형 크로소이드의 값은 정수로 변형하여 적용하는 것이 바람직하다.

S351에서 상기 직선과 곡선을 갖는 선형설계는 컴퓨터 상에 임의의 직선, 곡선(원과 아크)를 도식하고, 도식한 직선, 곡선(원과 아크)중 어느 하나를 선택한다. 예를 들어 원을 선택한 상태에서 선형 스케치 엔티티를 선택하면, 도식된 원이 뒤집혀 도시되는데 이때 곡선은 처음 도식한 곡선과 함께 컴퓨터에 표시된다. 상기 선형 스케치 엔티티에 의해 두 개의 원을 연결하는 라인을 도식한다.

상기 S352에서 도식된 원과 직선에 대한 선형에 연관된 선형 스케치 엔티티를 선택하면, 처음 도시된 원과 직선과 동일한 원과 직선이 표시된다. 이때 평면 선형을 선택하면, 선택한 엘리먼트의 선형 스케치 엔티티는 화면에 표시되고, 나머지 선형 스케치 엔티티는 숨겨진 상태로 도시되는데 그 형태는 도 11에 도시된 바와 같다. 그리고 모든 선형 스케치 엔티티를 표시 한 후 상기 S353에서와 같이 모든 선형 스케치 엔티티를 숨기면 도 11에 도시된 바와 같이 원의 형상은 도시되지 않고 직선 만 도시된다.

이상에서 설명한 바와 같이 기존에는 먼저 평면 선형설계 자료에 직선을 표시한 상태에서 곡선(원 또는 아크)을 도시함에 따라 구성되는 곡선(원 또는 아크)의 곡률을 정확하게 맞추지 못하므로 계속적인 수정이 이루어져 평면 선형설계를 하는데 어려움이 발생하였으나, 본 발명은 평면 선형설계 자료를 토대로 곡선(원 또는 아크)를 먼저 설계한 상태에서 직선을 도시하므로 곡선에 따른 곡률을 정확하게 맞추므로 도로 또는 터널의 설계 시 수정을 최소한으로 줄이므로 설계에 대한 시간을 단축할 수 있으며, 설계를 위해 투입되는 인원을 최대한으로 적게 투입하는 장점이 있다.

Claims (11)

1. 컴퓨터를 이용하여 도로 또는 터널의 선형 설계 방법에 있어서,
   도로 또는 터널이 형성되는 위치의 이미지 자료, 등고선 자료, 지장물 자료, 산사태 지역 자료, 홍수 범람 지역 자료, 기존 도로를 포함하는 선형설계 자료를 매칭하는 과정;
   상기 매칭된 선형설계 자료를 토대로 도로 또는 터널을 포함하는 구조물을 설계하기 위하여 선형설계 자료를 컴퓨터를 이용하여 호출하는 과정;
   상기 컴퓨터를 이용하여 호출한 선형설계 자료에 원, 타원을 포함하는 곡선의 선형설계를 하는 과정;
   상기 곡선과 곡선의 사이에 직선을 연결하는 직선의 선형설계를 하는 과정; 및
   직선과 곡선의 선형설계를 마무리하는 마무리 선형설계 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 곡선 선형설계 과정은,
   임의로 시작점, 끝점을 표시하여 직선 도형이 형성되는 과정;
   상기 도형에 직선 geometry를 선택하고, 선택한 선과 동일한 직선의 엘리먼트를 생성하는 과정;
   상기 직선의 엘리먼트에 시작점, 끝점, 변곡점의 3점을 지정한 원곡선 엘리먼트를 생성하는 과정;
   상기 3점이 지정된 원곡선 엘리먼트에 아크를 선택하여 원곡선과 동일한 원곡선 엘리먼트를 형성하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 원곡선 엘리먼트는,
   등고선을 기준으로 도로 또는 터널의 곡선이 형성되는 부분에 적용되는 곡선 선형설계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 곡선 선형설계 과정은,
   임의의 곡선(원 또는 아크)과 라인의 도형 형성하는 과정;
   상기 곡선(원과 라인)을 선택하여 도면에 아크 값을 입력하면 아크의 시작점과 끝점이 표시된 크로소이드 요소가 생성되는 과정;
   상기 라인, 원 중심점, 아크 값을 입력한 후 라인을 지정하여 크로소이드의 원 중심좌표와 크로소이드 끝점을 자동으로 찾아서 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성하는 과정;
   상기 크로소이드 엘리먼트(Clothoid Element)를 생성한 후 라인, 원 중심점, 첫 번째 입력한 아크, 두 번째 입력한 아크를 입력하여 대칭 또는 비대칭인 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성한 후 라인과 원을 선택하고, 대칭 또는 비대칭 옵션을 선택하여 최적으로 크로소이드 아크와 인접하는 다른 크로소이드 아크를 찾아서 얼라이먼트 피스 크로소이드(Alignment Piece Clothoid)를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 곡선 선형설계 과정은,
   임의의 두원의 도형을 형성하는 과정;
   상기 두원 중 하나의 원을 선택하는 과정;
   상기 두원중 선택하지 않은 다른 원을 선택하는 과정;
   상기 두원을 선택하면, 선택한 두원에 접하는 난형 크로소이드를 생성하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 선택한 두원은 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 곡선 선형설계 과정은,
   일정 거리가 이격 된 임의의 두 개의 원을 형성하는 과정;
   상기 두 개의 원을 선택하여 S 크로소이드를 생성하고, 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정;
   상기 스케치 엔티티로 속성이 변경된 두 개의 원 사이에 일정 길이를 갖는 라인을 자동으로 형성하는 과정;
   상기 자동으로 형성된 선의 선형 스케치 엔티티로 속성이 변경되는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 직선과 곡선을 갖는 선형설계는,
   등고선을 기준으로 임의의 원 또는 타원 또는 아크를 포함하는 곡선을 형성하는 과정;
   상기 원 또는 타원에 인접된 원 또는 타원에 직선을 연결하는 과정;
   상기 원 또는 타원과 인접한 원 또는 타원에 시작점 또는 끝점 방향으로 직선을 형성하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 등고선을 기준으로 임의의 원 또는 타원을 형성한 상태에서 얼라이먼트 스케치 엔티티를 선택하여 선형 스케치 엔티티의 방향을 뒤집힌 상태에서 선형에 연관된 스케치 엔티티를 화면에 표시하고, 표시된 스케치 엔티티에서 평면 선형을 선택하며, 선택한 평면 선형의 선형 스케치 엔티티는 화면에 표시하고 나머지 선형 스케치 엔티티는 숨기고, 다시 모든 선형 스케치 엔티티를 표시한 후 다시 스케치 엔티티를 숨겨 도로 또는 터널의 선형 설계의 평면만 도시되어 있는 것을 특징으로 하는 도로 또는 터널의 선형 설계 방법.
11. 제1항, 제2항, 제6항, 제9항 중 어느 하나에 기재된 도로 또는 터널의 선형 설계 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.

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