卵形曲线坐标计算
非完整曲线上点的坐标计算
如图 13 所示,设非完整缓和曲线起点 Q 的坐标为(
曲率半径
曲率半径
,切线沿前进方向的坐标方位角为
,则 Z 点至 Q 点曲线长
, ),桩号
,,
;其终点 Z 的桩号
。若
>
,则该曲线后的剩余
可看成是曲率半径由 ∞ 到
的缓和曲线去掉曲率半径由 ∞ 到
部分。设 N 点为该曲线上一点, N 点至 Q 点的曲线长为
整缓和曲线的起点, Q 点至 O 点的曲线长为
一点曲率半径与曲线长成正比的性质,有:
; O 为对应完
,则由回旋型缓和曲线上任
得:
( 8 )
设
,则由缓和曲线的切线角公式及偏角法计算公式知:
( 9 )
( 10 )
由图 13 知:
( 11 )
则直线 QO 的坐标方位角为:
( 12 )
( 13 )
O 点切线方向
轴的坐标方位角 为:
( 14 )
式( 13 )( 14 )中, f 为符号函数,线路右转时,取“ - ”;线路左转时,取“ + ”。
故 O 点坐标(
)为:
( 15 )
将式(14)、(15)代入坐标平移旋转公式,得任一点 N 的坐标为:
( 16 )
式( 16 )中,(
,
)按式( 2 )计算,代入时
用(
)
替代; f 为符号函数,右转取“ + ”左转取“ - ”。
(三)边桩坐标计算
有了中桩坐标( x,y )及其至左、右边桩的距离 d L 、 d R 后,计算出中桩至左、
右边桩的坐标方位角 AZ-L 、 AZ-R ,则由式( 17 )、( 18 )得左、右边桩坐标(
)、(
,
)。
,
( 17 )
( 18 )
1、直线上点 A Z-L 、 A Z-R 的计算
从图 10 a ) b )知:
( 19 )
2、第一缓和曲线及圆曲线段点
A Z-L 、 A Z-R 的计算 俄
如图 10 a ) b )所示,有:
( 20 )
式( 20 )中,当 K 点位于第一缓和曲线上,
按式( 9 )计算;当 K 点位于
圆曲线段,按式( 4 )计算。 f 为符号函数,右转取“ + ”,左转取“ - ”。
3、第二缓和曲线段点
A Z-L 、 A Z-R 的计算
如图 12 所示,有:
( 21 )
式( 21 )中,
左转取“ + ”。
按式
计算; f 为符号函数,右转取“ - ”,
(四)算例
如图 13 设某高速公路立交匝道 ( 右转 ) 的非完整缓和曲线段起点 Q 的桩号
K8+249.527 ,曲率半径 R Q = 5400m ,切线沿前进方向的坐标方位角
,坐标
为( 91412.164 , 79684.008 );终点 Z 桩号 K8+329.527 ,曲率半径 R Z = 1800m 。中桩 K8+309.527 到左、右边桩的距离 d L = 18.75m , d R = 26.50m ,试计算 K8+309.527 的中、边桩坐标。
1、完整缓和曲线起点 O 的计算
由公式( 8 ) —( 15 )计算得:
,
,
,
,
,
,
。
,
2、中桩坐标的计算
由式( 2 )( 14 )( 16 )计算得:
m ,
,
。
m ;
轴
的坐标方位角
;
3、边桩统一坐标的计算
由式( 9 )( 20 )得:
,
,
式( 20 )中 A i-1-i 即
,
轴的坐标方位角
;
。再由式( 17 )( 18 )得
,
。
(五)小结
通过坐标转换的方法,在传统测设的各个局部坐标系与线路统一坐标系间建立了纽带,
通过编程能实现各个中桩边桩坐标的同步计算。对于复曲线、回头曲线、喇叭形立交、水滴形立交等复杂线形,可将其分解成直线、非完整非对称缓和曲线、圆曲线形式,再按文中的方法进行计算。
用线路统一坐标进行放样,测设灵活方便,不必在实地标定交点( JD )位置,这对于交点位于人无法到达的地方(如山峰、深谷、河流、建筑物内),是十分方便的。应用中,以桩号 L 为引数,建立包括中桩、边桩、控制点在内的坐标数据文件。将坐标数据文件导入全站仪或 GPS 接收机,应用坐标放样功能,便可实现中、边桩的同时放样。特别是 GPS 的 RTK 技术出现后,无需点间通视,大大提高了坐标放样的工作效率,可基本达到中、边桩放样的自动化。