本發(fā)明涉及高速鐵路設計方法，特別涉及一種基于“交點法”的高速鐵路相鄰線路平面設計方法。

背景技術：

“交點法”是指通過交點資料進而得到鐵路線路平面各主點設計值，所以要得到鐵路線路平面的主點設計值，關鍵在于獲得線路的交點資料?；凇敖稽c法”設計多條相鄰鐵路線路以及檢測既有鐵路線路平面參數(shù)中，傳統(tǒng)的方法是對高速鐵路相鄰線路的每個曲線平面坐標進行單獨的設計和計算，需要逐個輸入每條線路的交點資料和曲線資料，最終才能生成相鄰線路的平面資料。傳統(tǒng)的設計和計算方法的缺陷在于：對于多條長的相鄰線路，曲線眾多，曲線線路的設計與計算過程操作頻繁，數(shù)據(jù)庫的整合過程復雜，嚴重影響設計效率；二是相鄰線路之間存在緊密聯(lián)系，重復進行相鄰線路平面設計時，之后需要根據(jù)圖例要求進行大量重新調(diào)整。所以，傳統(tǒng)的設計方法操作步驟繁瑣、數(shù)據(jù)交換少、數(shù)據(jù)無法共享甚至出錯，諸多影響了高速鐵路相鄰線路的平面設計效率和質(zhì)量。

技術實現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)高速鐵路相鄰線路平面設計方法存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于“交點法”的高速鐵路相鄰線路平面設計方法，其目的在于通過高度整合高速鐵路相鄰線路平面設計的各項功能需求，采用批量導入以及批量設置一條線路的原始交點資料，實現(xiàn)了原始線路交點資料充分共享、設計步驟顯著簡化、設計成果精確高效等要求，適用于雙線或多線以及改建既有鐵路的平面設計。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的基于“交點法”的高速鐵路相鄰線路平面設計方法，包括如下步驟：

步驟1：步驟1：確認一條已知鐵路線路a，包括線路設計的交點資料，交點資料涉及各交點的坐標及對應的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑、緩和曲線長、相鄰直緩點和緩直點的方位角；

步驟2：確認線路a的相鄰線路b，已知線路a和線路b的距離為常數(shù)；

步驟3：求解相鄰線路中某一交點jd2與已知線路中對應交點jd1的距離d及連線的方位角

步驟4：計算相鄰線路中交點jd2的坐標(x2,y2)；

步驟5：根據(jù)線路a的交點資料與線路b中交點jd2的坐標以及線路的構成特點，求得相鄰線路中交點jd2對應的主點信息；

步驟6：重復步驟3-步驟5直至求出相鄰線路b中所有交點對應的主點信息為止。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:較之我國現(xiàn)行的傳統(tǒng)相鄰鐵路線路的設計方法，本發(fā)明不受鐵路線路長短和曲線個數(shù)影響，可快速實現(xiàn)相鄰鐵路線路的平面設計，適用于雙線與多線鐵路的平面設計；具有自動化程度高、通用性好、高效等特點，因而具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明的設計圖；

圖3為本發(fā)明基于相鄰線路交點求解另一交點平面坐標示意圖；

圖4為本發(fā)明線路在全局坐標系與切線坐標系下的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1-圖4所示，一種基于“交點法”的高速鐵路相鄰線路平面設計方法，包括如下步驟：

步驟1：確認一條已知鐵路線路a，包括線路設計的交點資料，交點資料涉及各交點的坐標及對應的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑、緩和曲線長、相鄰直緩點和緩直點的方位角和；

步驟2：確認線路a的相鄰線路b，已知線路a和線路b的距離為常數(shù)s，根據(jù)線路a的交點資料及線路構成特點，可以得到線路b中各交點對應的曲線長、曲線切線長、圓曲線半徑和緩和曲線長；

步驟3：求解相鄰線路b中某一交點jd2與已知線路中對應交點jd1的距離d及連線的方位角計算公式如下所示：

式中：s為已知線路a和線路b的距離，為常數(shù)；α和β為已知線路a中與交點jd1對應的直緩點(zh點)和緩直點(hz點)的方位角；

其中，jd1與jd2連線的方位角求解步驟如下：

首先確定線路的旋向，線路分為左旋與右旋兩種情況；

其次確定已知線路為左線還是右線，若已知線路a為左線，則線路b為右線，稱為左線推右線，反之線路a為右線，則線路b為左線，稱為右線推左線；

最后確定線路a上與交點jd1對應的直緩點(zh點)和緩直點(hz點)的方位角為α和β的大小關系；

綜合上述幾種情況，求解公式如下所示：

線路左旋時，線路a為左線，則線路b為右線，即左線推右線：

當β＜α時，

當β＞α時，

線路左旋時，線路a為右線，則線路b為左線，即右線推左線：

當β＜α時，

當β＞α時，

線路右旋時，線路a為左線，則線路b為右線，即左線推右線：

當β＞α時，

當β＜α時，

線路右旋時，線路a為右線，則線路b為左線，即右線推左線：

當β＞α時，

當β＜α時，

上述公式中：α和β分別為線路a上與交點jd1對應的直緩點(zh點)和緩直點(hz點)的方位角；

步驟4：計算相鄰線路中交點jd2的坐標(x2,y2)；計算公式如下：

式中：x1、y1為線路a中與交點jd2對應的交點jd1的坐標，d為jd1與jd2之間的距離，為jd1與jd2連線的方位角；

步驟5：根據(jù)線路a的交點資料與線路b中交點jd2的坐標以及線路的構成特點，求得相鄰線路中交點jd2對應的主點信息；即zh(直緩)點、hy(緩圓)點、yh(圓緩)點和hz(緩直)點在全局坐標系下的平面坐標，具體步驟如下：

步驟5.1、計算線路b中zh(直緩)點坐標：

式中:xzh、yzh為線路b中zh點在全局坐標系下的坐標，t為曲線切線長，α為線路a中zh點的方位角，x2、y2為線路b交點在全局坐標系下的坐標；

步驟5.2、計算線路b中zh(直緩)點坐標：

式中，xhz、yhz為線路b中hz點在全局坐標系下的坐標，θ為前后夾直線的偏角，t為線路b中與交點jd2對應的曲線切線長，α和β分別為線路a中與交點jd1對應的直緩點和緩直點的方位角，其與線路b中交點jd2對應的直緩點和緩直點的方位角相等。

其中：當線路右偏時，式中“±”取“+”，左偏時式中“±”取“-”。

步驟5.3、計算相鄰線路b中hy點、yh點在全局坐標系下的平面坐標：

1)以線路b中zh點(或hz點)為坐標原點，zh點的切線為x軸，過原點垂直于x軸的直線為y軸建立切線坐標系，切線坐標系下前緩和曲線上任意里程點的坐標(x'，y')為：

式中：c為三次拋物線的參數(shù)(常數(shù))，c＝r·l1，l1為交點jd2對應的緩和曲線長；lc為緩和曲線上任意一點的弧長(m)，β'為切線偏轉角；

2)計算在切線坐標系中緩和曲線上任意一點的坐標(x'，y')在全局坐標系下的坐標，計算公式為：

式中：α'為(x'，y')在全局坐標系下的方位角，β'為(x'，y')切線偏轉角，αzh為zh點的方位角，γ為zh點與(x'，y')連線相對于zh點切線的偏轉角，(nzh,ezh)為zh點在全局坐標系下的坐標，當線路右偏時，式中“±”取“+”，線路左偏時，式中“±”取“-”；

3)求線路b中hy點在切線坐標系下的坐標(xhy,yhy)為：

式中：l1為交點jd2對應的緩和曲線長；

4)根據(jù)(xhy,yhy)，可得hy點在全局坐標系下的坐標為

式中,βhy為(xhy,yhy)在全局坐標系下的方位角，(nhy,ehy)是hy點在全局坐標系下的坐標，r為圓曲線半徑，線路右偏時，nhy取“-”，ehy取“+”，反之線路左偏時nhy取“+”，ehy取“-”，其中xhy，yhy分別為hy點在切線坐標系下的坐標。

5)計算線路b中圓曲線段的圓心在全局坐標系下的坐標：

式中，(n0,e0)為圓心o在全局坐標系下的坐標，r為圓曲線半徑，βhy為hy點在切線坐標系下的切線角，線路右偏時，式中“±”取“+”，線路左偏時，式中“±”取“-”。

6)計算線路b中yh點在全局坐標系下的坐標：

式中，線路右偏時，nyh取“+”，ehy取“-”，反之線路左偏時nhy取“-”，ehy取“+”；

步驟6：重復步驟3-步驟5直至求出相鄰線路b中所有交點對應的主點信息為止。

上述實施例僅僅是清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里也無需也無法對所有的實施例予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。