Методология и практические методы автоматизированного трассирования реконструируемых автомобильных дорог

• Автор: Бойков, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 425 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. Теория и практика трассирования автомобильных дорог

1.1. Трасса автомобильной дороги геометрические элементы и

нормы проектирования

1.2. Методы традиционного ручного трассирования дорог

1.3. Методы автоматизированного трассирования дорог

1.4. Особенности трассирования реконструируемых дорог

1.5. Зрительное восприятие автомобильных дорог и оценка их

пространственного проложения .

1.6. Цели и задачи исследований.

2. Методологические, статистические и экспериментальнотеоретические исследования процесса трассирования
автомобильных дорог на основе системного подхода водительавтомобильдорога.
2.1. Методические аспекты трассирования автомобильных
дорог с позиции единого методологического подхода
2.2. Статистический анализ трасс по материалам
проектирования реконструкции автомобильных дорог
2.3. Экспериментальные исследования траектории движения
автомобиля на кривых
2.3.1. Технические средства и методика исследования
2.3.2. Обработка экспериментальных данных и анализ полученных результатов
2.4. Численные эксперименты по трассированию в плане
реконструируемых участков автомобильной дороги
2.5. К вопросу об оптимальной форме кривых трассы
в плане
Выводы по главе 2
3. Сплайны как методологическая основа автоматизированного трассирования автомобильных дорог.
3.1. Интерполяционные сплайны алгебраический подход
3.1.1. Сплайны 1 й степени линейные.
3.1.2. Сплайны 2й степени квадратические
3.1.3. Сплайны 3й степени кубические
3.2. Сглаживающие сплайны вариационный подход
3.2.1. Обоснование целевых функций критериев оптимальности при трассировании дорог сплайнами
3.2.2. Сглаживание по методу покоординатного спуска
3.2.3. Сглаживание по методу направленного перебора.
3.3. Нетрадиционные виды сплайнов.
3.3.1. Всплайны
3.3.2. Клотоидные сплайны.
3.3.3. Рациональные сплайны.
3.4. Параметрические сплайны и кривые.
3.4.1. Кривые Безье порядков
3.4.2. Рациональные кривые Безье.
3.4.3. Всплайновые кривые.
3.5. Математическое моделирование закруглений трассы .
3.5.1. Моделирование посредством сглаживающих сплайнов
3.5.2. Моделирование посредством кривых Безье
3.6. Параметрическое представление трассы в пространстве посредством сплайнов и кривых Безье
Выводы по главе 3.
4. Комплексное решение актуальных проектных задач, сопутствующих этапу трассирования на стадии реконструкции автомобильных дорог.
4.1. Цифровое ЦММ и математическое МММ моделирование местности на стадии реконструкции дорог.
4.2. Распознавание элементов трассы реконструируемой дороги
4.3. Формирование продольных и поперечных профилей
на основе математических моделей местности и трассы
4.4. Конструирование верха земляного полотна с учетом сплайновой природы трассы
4.5. Обеспечение видимости автомобильной дороги
в пространстве
Выводы по главе 4.
5. Оценка реконструируемых автомобильных дорог с позиции их зрительного восприятия
5.1. Построение перспективных изображений и киноперспективы автомобильных дорог.
5.2. Сочетания элементов трассы в плане и продольном профиле
и их пространственная сущность
5.3. Цифровое фотоизображение автомобильных дорог и цифровой фотомонтаж при оценке проектных решений
5.4. Корректировка трассы в плане и продольном профиле
на основе перспективных изображений.
Выводы по главе 5.
6. Система автоматизированного проектирования автомобильных дорог САПР АД КеСАВ структура, алгоритмы, программы, результаты.
6.1. Концепция САПР АД ЯеСАЭ и ее реализация
6.2. Разделы ЯеСАО по проектированию реконструируемых автомобильных дорог.
6.2.1. Формирование ЦММЦМП и трассирование дорог
в плане .
6.2.2. Трассирование дорог в продольном профиле
6.2.3. Конструирование верха земляного полотна и поперечных профилей .
6.2.4. Моделирование ЗИвида проектируемой дороги .
6.3. Специализированный редактор ЯоАО чертежнографическое ядро для САПРАДЯеСАО.
6.4. Практические примеры проектирования реконструкции автомобильных дорог с применением САПР АД ЯеСАО
6.5. Техникоэкономическая оценка результатов трассирования автомобильных дорог посредством сплайно
Выводы по главе 6.
Общие выводы
ЛИТЕРАТУРА


А нормы проектирования ширины проезжей части не изменились для всех категорий, начиная с года. Таблица 1. Ширина проезжей От 7. Продолж. Наименьшие радиусы кривых в плане в году существенно увеличились для всех категорий дорог, что учитывает тенденцию увеличения конструктивных скоростей движения современных автомобилей. Наименьшая длина переходных кривых также увеличилась, поскольку она функционально зависит от радиуса кривых. В. Шорт 7, 0. Следует также отметить, что в нормах проектирования термин переходная кривая подразумевает, по умолчанию, клотоиду или кубическую параболу. Применять эти нормы длины для любой другой переходной кривой будет не верным. К сожалению, нормы не содержат никаких рекомендаций по применению других, помимо клотоиды, переходных кривых. С года существенно увеличились радиусы вогнутых и, особенно, выпуклых кривых, что явилось следствием увеличения расчетного расстояния видимости автомобиля и дороги, призванных повысить безопасность движения на автомобильных дорогах. Поскольку в последние годы на дорогах России появились автомобили всех ведущих фирм мира, возникла потребность в выравнивании параметров дорог в соответствии с международными требованиями. В связи с этим представляет интерес сравнение отечественных норм проектирования дорог с лучшими зарубежными аналогами, такими, как нормы США и Германии , и, в первую очередь, сравнение с нормами США 9, которые являются или стандартом дефакто, или послужили основой для принятия национальных стандартов во многих странах мира Канада, Австралия, Латинская Америка, ЮгоВосточная Азия и др. Р1АК. С и ШИ. Это сравнение будет носить условный характер, поскольку принцип классификации автомобильных дорог в США иной, чем в России. Расчетная скорость движения, в зависимости от типа дороги, ее значимости и уровня обслуживания, может изменяться в пределах 2 кмч, 1миля США . Для двухполосных дорог общего пользования i расчетная скорость движения принимается в интервале кмч, что приблизительно соответствует расчетным требованиям категории но российским нормам. Далее сравнение будет осуществляться для расчетных скоростей и 0 кмч с получением расчетных данных посредством их интерполяции и округления до целых чисел. Минимальный радиус кривых в плане по нормам США принимается в зависимости не только от расчетной скорости, но и от уклона виража е и коэффициента сцепления . Уклон виража может принимать значение от 0. Коэффициент сцепления уменьшается с увеличением скорости и составляет 0. Для наиболее распространенных виражей 0. Как видно из таблицы, минимальные радиусы при е0. Таблица 1. Скорость, кмч , ме0. США , ме0. Длина переходной кривой в американских нормах вычисляется так же, как и у нас, по формуле В. Шорта 7. Но, в зависимости от условий проектирования, величина нарастания центробежного ускорения варьируется в пределах 00 мс3 . При больших значениях уклона виража длина переходной кривой может увеличиваться. Таблица 1. Скорость, кмч и ме0. США Ь, ме0. Безусловно, что длинные переходные кривые с эстетической точки зрения более предпочтительны. Но при реконструкции дорог низких категорий, особенно, если трассирование выполняется с применением пикетного метода геодезических изысканий и принципа полигонального трассирования, длинные переходные кривые могут играть и негативную роль. Эта проблема более подробно будет нами рассмотрена в гл. Дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части по отношению к проектному продольному уклону на участках отгона виража в США принят равным 5 промилле для кмч и 4 промилле для 0 кмч. Российские нормы регламентируют дополнительный продольный уклон для категорий промилле. Следует обратить внимание, что длина отгона виража может регулироваться величиной дополнительного продольного уклона, что и будет нами применено в алгоритмах расчета отгона виража при трассировании с применением сплайнфункций см. Наименьшее расстояние видимости поверхности дороги в нормах США также несколько ниже, чем в российских нормах см. Объясняется это различием во времени I реакции водителя, принятым в США 2. России 3.