基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法技术

本发明专利技术涉及基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，包括如下步骤：S100、在计算机内进行道路平面设计，并根据车道划分确定行驶轨迹；S200、建立直角坐标系，并将行驶轨迹置入直角坐标系内；S300、在行驶轨迹上选取视线起点坐标，并计算视线末端点坐标；S400、推导出视线函数表达式；S500、联立相邻视线函数，求解视线交点坐标；S600、重复S300～S500，以获得多个视线交点坐标；S700、串联多个视线交点坐标，获得视距包络线轮廓。有益效果为：在计算机内借助直角坐标系，进行纯数学方程求解，求解过程参数较少，计算过程简单易懂，可操作性强，可以通过选取的视线起点的数量来控制绘图的精度。量来控制绘图的精度。量来控制绘图的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法


[0001]本专利技术涉及道路设计领域，具体涉及一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法。

技术介绍

[0002]视距是保证道路行车安全的一项重要设计指标，只有满足要求的视距，驾驶员才能及时做出反应，保证行车安全。
[0003]行车视距检验的常规方法主要有最大横向净距计算方法和几何作图法(常称“绘制视距包络曲线”)等，这些方法简便实用，前者能检验曲线上一位置处视距是否满足要求，后者可以确定曲线上影响视距的范围。
[0004]在道路设计中，最大横向净距计算方法是采用最大横净距的有关计算公式，计算某弯道内侧应清除的最大值，由于弯道上每断面的清除值不一样，如果整个弯道均以此值来进行清除，势必造成工程的浪费。
[0005]绘制视距包络曲线常规图解绘制法受人为影响因素较大，绘制速度较慢且现有计算方法计算过程中包含大量微积分求导过程，计算参数仍然要借助路线的曲线要素(如：切线长T、路线转角α等)，且计算过程中引入了过多变量，计算过程复杂繁琐，会导致误差累积，影响绘制精度和准确性。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，以克服上述现有技术中的不足。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，包括：
[0008]S100、在计算机内进行道路平面设计，并根据车道划分确定行驶轨迹；
[0009]S200、建立直角坐标系，并将行驶轨迹置入直角坐标系内；
[0010]S300、在行驶轨迹上选取视线起点坐标，并计算视线末端点坐标；
[0011]S400、推导出视线函数表达式；
[0012]S500、联立相邻视线函数，求解视线交点坐标；
[0013]S600、重复S300～S500，以获得多个视线交点坐标；
[0014]S700、串联多个视线交点坐标，获得视距包络线轮廓。
[0015]在上述技术方案的基础上，专利技术还可以做如下改进。
[0016]进一步，行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成；
[0017]或者，行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成。
[0018]进一步，若行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成，则以直线段为X轴，以直圆点为原点，圆曲线半径R，圆曲线圆心坐标(m，n)，在直角坐标系中绘制出行驶轨迹；
[0019]若行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成，则以直线段为X轴，以直缓点或
缓直点为原点，缓和曲线要素A，圆曲线半径R，缓和曲线全长Ls，圆曲线圆心坐标(m，n)，在直角坐标系中绘制出行驶轨迹。
[0020]进一步，若行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成，汽车在沿行驶轨迹运动时，驾驶员视线起点和视线末端点连续变换，则经历如下情况：
[0021]1)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和曲线上；
[0022]2)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在圆曲线上；
[0023]3)驾驶员和视线点均在圆曲线上；
[0024]若行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成，汽车在沿行驶轨迹运动时，驾驶员视线起点和视线末端点连续变换，则经历如下情况：
[0025]1)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和曲线上；
[0026]2)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在圆曲线上；
[0027]3)驾驶员视线起点和视线末端点均在缓和曲线上；
[0028]4)驾驶员视线起点在缓和曲线上，视线末端点落在圆曲线上；
[0029]5)驾驶员和视线点均在圆曲线上。
[0030]进一步，假设：
[0031]行驶轨迹上视线起点即驾驶员位置为A(x
A
,y
A
),视线末端点落于行驶轨迹上点B(x
B
,y
B
),视线与X轴夹角为θ，视距长为S0,则有：
[0032][0033]缓和曲线采用回旋线，则行驶轨迹缓和曲线段上任意一点坐标计算公式：
[0034][0035]参数说明：
[0036]l为点到坐标原点曲线长度；L
S
为缓和曲线全长；
[0037]圆曲线上点的坐标函数表示为：
[0038][0039]进一步，若驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和曲线上；
[0040]假设：驾驶员位置坐标为A(a,0),则视线末端点B点坐标：
[0041][0042]B点位于缓和曲线上，带入式
[0043][0044]得：
[0045][0046]求解出视线AB与X轴夹角θ,则可以求出视线AB对应直线函数：
[0047]L:y＝tanθ(x
‑
a)
[0048]由于A点在直线上连续运动，则坐标中a值不断变化，通过取不同的值可以求出一系列视线AB所对应的直线函数，联立各相邻直线函数表达式，求出各相邻直线的交点的坐标。
[0049]进一步，若驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在圆曲线上；
[0050]假设：驾驶员位置坐标为A(a,0),则视线末端点B点坐标：
[0051][0052]B点位于缓和曲线上，带入式
[0053][0054]得：
[0055][0056]求解出视线AB与X轴夹角θ,则可以求出视线AB对应直线函数：
[0057]L:y＝tanθ(x
‑
a)
[0058]由于A点在直线上连续运动，则坐标中a值不断变化，通过取不同的值可以求出一系列视线AB所对应的直线函数，联立各相邻直线函数表达式，求出各相邻直线的交点的坐标。
[0059]进一步，若驾驶员视线起点和视线末端点均在缓和曲线上；
[0060]假设：驾驶员在缓和曲线上位置坐标为A(a,b),则视线末端点B点坐标：
[0061][0062]B点带入式
[0063][0064]求出视线AB与X轴夹角θ，则可以求出视线AB对应直线函数：
[0065]L:y＝tanθ(x
‑
a)+b
[0066]由于A点在缓和曲线上连续运动，则坐标(a,b)不断变化，通过取不同坐标可以求出一系列视线AB所对应的直线函数，联立各相邻直线函数表达式，求出各相邻直线的交点的坐标。
[0067]进一步，若驾驶员视线起点在缓和曲线上，视线末端点落在圆曲线上；
[0068]假设：驾驶员在缓和曲线上位置坐标为A(a,b),则视线末端点B点坐标为：
[0069][0070]带入式
[0071][0072]可得：
[0073][0074]求出视线AB与X轴夹角θ，则可以求出视线AB对应直线函数：
[0075]L:y＝tanθ(x
‑
a)+b
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、在计算机内进行道路平面设计，并根据车道划分确定行驶轨迹；S200、建立直角坐标系，并将行驶轨迹置入直角坐标系内；S300、在行驶轨迹上选取视线起点坐标，并计算视线末端点坐标；S400、推导出视线函数表达式；S500、联立相邻视线函数，求解视线交点坐标；S600、重复S300～S500，以获得多个视线交点坐标；S700、串联多个视线交点坐标，获得视距包络线轮廓。2.根据权利要求1所述的一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，其特征在于：行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成；或者，行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成。3.根据权利要求1或2所述的一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的分析方法，其特征在于：若行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成，则以直线段为X轴，以直圆点为原点，圆曲线半径R，圆曲线圆心坐标(m，n)，在直角坐标系中绘制出行驶轨迹；若行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成，则以直线段为X轴，以直缓点或缓直点为原点，缓和曲线要素A，圆曲线半径R，缓和曲线全长Ls，圆曲线圆心坐标(m，n)，在直角坐标系中绘制出行驶轨迹。4.根据权利要求3所述的一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，其特征在于：若行驶轨迹由直线和圆曲线组合构成，汽车在沿行驶轨迹运动时，驾驶员视线起点和视线末端点连续变换，则经历如下情况：1)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和曲线上；2)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在圆曲线上；3)驾驶员和视线点均在圆曲线上；若行驶轨迹由直线、缓和曲线和圆曲线组合构成，汽车在沿行驶轨迹运动时，驾驶员视线起点和视线末端点连续变换，则经历如下情况：1)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和曲线上；2)驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在圆曲线上；3)驾驶员视线起点和视线末端点均在缓和曲线上；4)驾驶员视线起点在缓和曲线上，视线末端点落在圆曲线上；5)驾驶员和视线点均在圆曲线上。5.根据权利要求4所述的一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，其特征在于：假设：行驶轨迹上视线起点即驾驶员位置为A(x
A
,y
A
),视线末端点落于行驶轨迹上点B(x
B
,y
B
),视线与X轴夹角为θ，视距长为S0,则有：
缓和曲线采用回旋线，则行驶轨迹缓和曲线段上任意一点坐标计算公式：参数说明：l为点到坐标原点曲线长度；L
S
为缓和曲线全长；圆曲线上点的坐标函数表示为：6.根据权利要求5所述的一种基于直角坐标系计算视线交点绘制视距包络线轮廓的方法，其特征在于：若驾驶员视线起点在直线上，视线末端点落在在缓和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄坤，
申请(专利权)人：中工武大设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：