论文部分内容阅读
【摘 要】本文围绕公路路线设计存在的问题进行分析，并对公路路线设计一体化和可视化的具体设计方法进行详细阐述，以供参考。
【关键词】公路；路线设计；问题；一体化；可视化
一、前言
公路设计路线的科学性不但能够便利施工，缩短工期，节约施工成本，还能够给驾驶人员带来良好的安全行车效果。因此，公路路线设计非常重要。
二、公路路线设计中存在的问题
1、直线过长
在平原地区，由于路线选择受地形限制很小或者基本不受限制，为了节约成本和缩短工期，在路线设计时往往会设计过长的直线段。
2、缓和曲线长度不满足综合要求
部分公路在路线设计时只满足缓和曲线的最小长度，而没有综合考虑到路线线形，这样就会出现缓和曲线的长度不符合线形和超高要求。
3、超高横坡度及超高过渡段位置不合适
公路经过居民区的路段，车辆必须限速，同时车辆必须受到当地交通的管制，这样的情况下适当的减小超高横向坡度是有利的，但是不能够只按照横坡来设计，而是要根据汽车的行驶速度来设置不超过4%的超高横坡度。但是往往在设计时只考虑横坡设计，设计相同的双向横坡，这样就不能保证有足够的超高横坡，造成车辆在弯道处转弯困难进而引发交通事故。
4、路线连续纵坡超限
在纵坡设计中，有时只进行了局部坡长限制，而对某段路连续同向的纵坡没有限制，这样就会造成该路段的路线连续纵坡超限，车辆在下坡的时候过多的刹车，导致刹车失灵造成交通事故。
5、路线比选方案标准不一，无法判定方案的好坏
在路线设计时往往会同时设计很多种方案，这些方案设计的起点、终点均不相同，甚至有的路基的宽度也有差别，这样的不同方案进行比较，选择合理的设计方案就没有一个标准，就失去了意义，给路线的最终选定带来麻烦。
三、平纵横一体化的设计分析
1、创设一体化设计环境
路线一体化设计需在专门平台上开展，所以首先应建立一个相应的一体化设计平台。在计算机上可同时打开多个窗口，将同一路线的平面、横断面和纵断面进行视图显示。设计人员能够根据需要切换窗口，并对窗口进行缩放、移动，这几个窗口相对独立但又紧密相连。即是说每一个窗口内的绘图区域、图像比例是独立的，在操作另一个窗口时不会对其产生影响。而联系是说彼此间的相互响应，如在平面视窗内对路线的位置做了调整，系统会自动调整纵断面视窗内容，生成与平面视窗相应的地面线；而调整纵断面视窗内的纵坡时，横断面视窗也会生成新的横断面。
2、开发一体化设计功能
主要包括3个功能：
（1）交替设计。可实现视窗的任意切换，进行所需要的操作。如在平面窗口内设计时，可随时切换至纵断面窗口开展拉坡设计。这一功能是在公路路线设计中极为重要，因为路线设计需经过多次修改才能最终确定，而一旦一方面发生改变，另外两方面也必然要有相应的变动；：（2）关联设计。即几个视窗之间彼此相连，在设计某一方面时必须兼顾其他两方面。如调整平面视窗内的线位，则会引起纵断面视窗内地面线的变化；（3）信息查询。各个窗口内涵盖了大量与图形相关的信息，可随时搜索查询，如土石方工程量、桩号的横断面等，辅助判定每次交互操作的合理性，以便有针对性地对方案加以调整。具体来说，平面设计视窗能够调整交点和线元，并对半径、A值等参数进行修改；纵断面设计视窗包括地面线点绘制、交互式拉破、调整坡长坡度和坡点；横断面设计视窗包括横断面的自动设计、交互设计等功能。在开发这些功能时，需逐个进行，先设计各个方面的独立功能，然后将这几个方面加以连接，实现平、纵、横一体化。主要应用了两种技术：一是响应器，用以监测路线设计时可能出现的事件；二是通知技术，创建实体的同时可在其内部安装相应器，记录有另一实体的对象ID号，负责两个实体之间的关联。一旦设计人员对实体有所改动，响应器变化自动发出相应的响应，通过读出所依附实体的对象ID号，将实体打开，按照设计思路实现相关操作。如创建平面线元实体，安装响应器便可与纵断面窗口内的地面线相连，若修改前者的线元，响应器会自动引发后者对应地面线的重新操作。
四、三维可视化设计
公路在现阶段的修建当中，不仅仅要结合当地的实际情况，同时要对未来的发展有一个大概的了解。三维可视化设计对于公路来说，是至关重要的一环，未来的公路交通会更加畅通，三维可视化设计不仅可以对公路的应用具有较大的积极意义，同时可以对公路的管理和日常养护具有非常大的积极作用。但是，现阶段的三维可视化设计并没有预期顺利。很多地区甚至发展到了一个瓶颈，既无法前进，也无法后退。主要表现为：第一，由于公路三维场景所涉及的数据十分复杂、庞大，使得实现这一过程要耗费大量的时间和空间。第二，动画一旦生成，只能按照预先设定的路径浏览，难以修改，这使设计人员或决策者只能成为被动的观众或听众。由此可见，在日后的工作当中，三维可视化设计仍然需要突破众多的难关，才能得到一个理想的效果。为了充分实现公路三维可视化设计，现阶段的首要工作就是公路路线三维场景建模。从客观的角度来说，建模能够节省大部分的工作时间，同时对总体的三维可视化设计产生较大的积极意义。
五、公路三维模型的可视化简化分析
三维模型在建立以后，并不能直接投入使用，需要根据实际的需求以及综合的方法，对其进行一定的简化。因为目前所有的工作都在趋向于简单，复杂的工作方式并不符合公路路线设计可视化的初衷，而且在应用的时候，也达不到相应的标准。同时，在距离视点近的采用较密的细节，较远的可以采用较粗的细节描述。鉴于上述的情况，基于累进网格技术研究了一种基于边折叠的简化算法。这种算法相对于过去来说具有很大的优势，不仅在精度方面更高，同时在日常的应用当中，能够提高工作效率，在客观上促进公路三维模型的可视化相关简化。
六、结束语
总之，當前公路路线设计还存在一些问题需要改善，做好公路路线设计的一体化和可视化，能够为公路的投入使用提供可靠的保障，提高公路的服务质量。
参考文献：
[1]代龙平，王昶，畅奔.可视化与一体化在公路路线设计中的应用[J].科技与企业，2013，22（15）：109-110.
[2]李厦，叶丹燕.浅谈高速公路路线设计[J].中国高新技术企业，2009，11（6）：8-9.
[3]王恒.公路路线方案合理性研究[D].西安：长安大学，2013
[4]陈光林.山区公路路线设计应注意的几个问题[J].公路交通技术，2012，，6（2）：9-10.
[5]卓鑫，林建军.浅析基于RTK技术的公路勘测一体化的实现[J].今日科苑，2009，22（10）：125-127.
[6]蒲浩，宋占峰，詹振炎.公路路线设计的一体化与可视化[J].中南大学学报，2014，35（5）：151-153.
【关键词】公路；路线设计；问题；一体化；可视化
一、前言
公路设计路线的科学性不但能够便利施工，缩短工期，节约施工成本，还能够给驾驶人员带来良好的安全行车效果。因此，公路路线设计非常重要。
二、公路路线设计中存在的问题
1、直线过长
在平原地区，由于路线选择受地形限制很小或者基本不受限制，为了节约成本和缩短工期，在路线设计时往往会设计过长的直线段。
2、缓和曲线长度不满足综合要求
部分公路在路线设计时只满足缓和曲线的最小长度，而没有综合考虑到路线线形，这样就会出现缓和曲线的长度不符合线形和超高要求。
3、超高横坡度及超高过渡段位置不合适
公路经过居民区的路段，车辆必须限速，同时车辆必须受到当地交通的管制，这样的情况下适当的减小超高横向坡度是有利的，但是不能够只按照横坡来设计，而是要根据汽车的行驶速度来设置不超过4%的超高横坡度。但是往往在设计时只考虑横坡设计，设计相同的双向横坡，这样就不能保证有足够的超高横坡，造成车辆在弯道处转弯困难进而引发交通事故。
4、路线连续纵坡超限
在纵坡设计中，有时只进行了局部坡长限制，而对某段路连续同向的纵坡没有限制，这样就会造成该路段的路线连续纵坡超限，车辆在下坡的时候过多的刹车，导致刹车失灵造成交通事故。
5、路线比选方案标准不一，无法判定方案的好坏
在路线设计时往往会同时设计很多种方案，这些方案设计的起点、终点均不相同，甚至有的路基的宽度也有差别，这样的不同方案进行比较，选择合理的设计方案就没有一个标准，就失去了意义，给路线的最终选定带来麻烦。
三、平纵横一体化的设计分析
1、创设一体化设计环境
路线一体化设计需在专门平台上开展，所以首先应建立一个相应的一体化设计平台。在计算机上可同时打开多个窗口，将同一路线的平面、横断面和纵断面进行视图显示。设计人员能够根据需要切换窗口，并对窗口进行缩放、移动，这几个窗口相对独立但又紧密相连。即是说每一个窗口内的绘图区域、图像比例是独立的，在操作另一个窗口时不会对其产生影响。而联系是说彼此间的相互响应，如在平面视窗内对路线的位置做了调整，系统会自动调整纵断面视窗内容，生成与平面视窗相应的地面线；而调整纵断面视窗内的纵坡时，横断面视窗也会生成新的横断面。
2、开发一体化设计功能
主要包括3个功能：
（1）交替设计。可实现视窗的任意切换，进行所需要的操作。如在平面窗口内设计时，可随时切换至纵断面窗口开展拉坡设计。这一功能是在公路路线设计中极为重要，因为路线设计需经过多次修改才能最终确定，而一旦一方面发生改变，另外两方面也必然要有相应的变动；：（2）关联设计。即几个视窗之间彼此相连，在设计某一方面时必须兼顾其他两方面。如调整平面视窗内的线位，则会引起纵断面视窗内地面线的变化；（3）信息查询。各个窗口内涵盖了大量与图形相关的信息，可随时搜索查询，如土石方工程量、桩号的横断面等，辅助判定每次交互操作的合理性，以便有针对性地对方案加以调整。具体来说，平面设计视窗能够调整交点和线元，并对半径、A值等参数进行修改；纵断面设计视窗包括地面线点绘制、交互式拉破、调整坡长坡度和坡点；横断面设计视窗包括横断面的自动设计、交互设计等功能。在开发这些功能时，需逐个进行，先设计各个方面的独立功能，然后将这几个方面加以连接，实现平、纵、横一体化。主要应用了两种技术：一是响应器，用以监测路线设计时可能出现的事件；二是通知技术，创建实体的同时可在其内部安装相应器，记录有另一实体的对象ID号，负责两个实体之间的关联。一旦设计人员对实体有所改动，响应器变化自动发出相应的响应，通过读出所依附实体的对象ID号，将实体打开，按照设计思路实现相关操作。如创建平面线元实体，安装响应器便可与纵断面窗口内的地面线相连，若修改前者的线元，响应器会自动引发后者对应地面线的重新操作。
四、三维可视化设计
公路在现阶段的修建当中，不仅仅要结合当地的实际情况，同时要对未来的发展有一个大概的了解。三维可视化设计对于公路来说，是至关重要的一环，未来的公路交通会更加畅通，三维可视化设计不仅可以对公路的应用具有较大的积极意义，同时可以对公路的管理和日常养护具有非常大的积极作用。但是，现阶段的三维可视化设计并没有预期顺利。很多地区甚至发展到了一个瓶颈，既无法前进，也无法后退。主要表现为：第一，由于公路三维场景所涉及的数据十分复杂、庞大，使得实现这一过程要耗费大量的时间和空间。第二，动画一旦生成，只能按照预先设定的路径浏览，难以修改，这使设计人员或决策者只能成为被动的观众或听众。由此可见，在日后的工作当中，三维可视化设计仍然需要突破众多的难关，才能得到一个理想的效果。为了充分实现公路三维可视化设计，现阶段的首要工作就是公路路线三维场景建模。从客观的角度来说，建模能够节省大部分的工作时间，同时对总体的三维可视化设计产生较大的积极意义。
五、公路三维模型的可视化简化分析
三维模型在建立以后，并不能直接投入使用，需要根据实际的需求以及综合的方法，对其进行一定的简化。因为目前所有的工作都在趋向于简单，复杂的工作方式并不符合公路路线设计可视化的初衷，而且在应用的时候，也达不到相应的标准。同时，在距离视点近的采用较密的细节，较远的可以采用较粗的细节描述。鉴于上述的情况，基于累进网格技术研究了一种基于边折叠的简化算法。这种算法相对于过去来说具有很大的优势，不仅在精度方面更高，同时在日常的应用当中，能够提高工作效率，在客观上促进公路三维模型的可视化相关简化。
六、结束语
总之，當前公路路线设计还存在一些问题需要改善，做好公路路线设计的一体化和可视化，能够为公路的投入使用提供可靠的保障，提高公路的服务质量。
参考文献：
[1]代龙平，王昶，畅奔.可视化与一体化在公路路线设计中的应用[J].科技与企业，2013，22（15）：109-110.
[2]李厦，叶丹燕.浅谈高速公路路线设计[J].中国高新技术企业，2009，11（6）：8-9.
[3]王恒.公路路线方案合理性研究[D].西安：长安大学，2013
[4]陈光林.山区公路路线设计应注意的几个问题[J].公路交通技术，2012，，6（2）：9-10.
[5]卓鑫，林建军.浅析基于RTK技术的公路勘测一体化的实现[J].今日科苑，2009，22（10）：125-127.
[6]蒲浩，宋占峰，詹振炎.公路路线设计的一体化与可视化[J].中南大学学报，2014，35（5）：151-153.