[发明专利]一种高速环道麦克康奈尔曲线拟合计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种高速环道麦克康奈尔曲线拟合计算方法及系统，属于汽车试验场高速环道设计技术领域，包括获取圆曲线半径和麦克康奈尔曲线长，并根据圆曲线半径和麦克康奈尔曲线长计算麦克康奈尔曲线各整步长处计算点的坐标；对整步长处计算点坐标拟合，生成设计线样条曲线；利用定距打断、正交偏移，获得设计样条曲线距起点的长度和法线方向，并根据偏距计算麦克康奈尔曲线偏距处边桩坐标，实现任意里程和偏距的中、边桩坐标计算。

技术领域

本发明涉及汽车试验场高速环道设计技术领域，特别涉及一种高速环道麦克康奈尔曲线拟合计算方法及系统。

背景技术

随着汽车行业的高速发展，国内汽车试验场的建造也日新月异，高高速试验道路是汽车试验场中至关重要的组成，其最大试车速度可达160～300Km/h，高速试验道路质量的优劣直接影响试车场的使用性能，受场地的局限，高速试验车道只能建设在有限的空间区域内，这样必然有曲线的存在。麦克康奈尔曲线是以人体对运动敏感度为准则设计的一种线形，在我国已建和在建的汽车试验场中均采用此种曲线。

因麦克康奈尔曲线特性决定其只能计算出整步长处坐标，法线方位角以及非整步长位置处坐标都无法精确计算。长时间以来，针对上述这一难题都是靠经验采用以直代曲的办法施工，施工精度低，同时对于同一里程和同一偏距，因不同人的计算坐标而有所不同，给汽车试验场高速环道的建造带来了困扰。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术存在的问题，以能够计算任意位置处的中桩坐标。

为实现以上目的，本发明采用一种高速环道麦克康奈尔曲线拟合计算方法，包括如下步骤：

根据圆曲线半径、麦克康奈尔曲线起点方位角和曲线长计算麦克康奈尔曲线各整步长处的坐标；

对整步长处计算点坐标拟合，生成设计线样条曲线；

获得设计样条曲线距起点的长度和法线方向，并根据设计样条曲线距起点的长度和切线方向计算麦克康奈尔曲线任意里程处中、边桩坐标。

进一步地，所述对整步长处计算点坐标拟合，生成设计线样条曲线，包括：

将所述整步长处计算点拟合生成样条曲线；

约束所述样条曲线的第一方位角和第二方位角，以生成所述设计线样条曲线，其中第一方位角为起点处的切线方位角，第二方位角为终点处的切线方位角。

进一步地，所述根据圆曲线半径、麦克康奈尔曲线起点方位角和曲线长计算麦克康奈尔曲线各整步长处的坐标，包括：

根据圆曲线半径、麦克康奈尔曲线起点方位角和麦克康奈尔曲线长，确定麦克康奈尔曲线的计算步长；

采用支距法积分计算出所述麦克康奈尔曲线各整步长处计算点的坐标。

进一步地，还包括：

采用正交偏移的方法向左、向右分别偏移所述设计线样条曲线，以分别得到左边线曲线和右边线曲线；

从所述中桩坐标处向所述左边线曲线做垂线得到第一垂足，将第一垂足作为所述待计算里程处的左边桩；

从所述中桩坐标处向所述右边线曲线做垂线得到第二垂足，将第二垂足作为所述待计算里程处的右边桩。

进一步地，还包括：

采用坐标反算的方法计算所述第一垂足到所述第二垂足的方位角，以作为所述待计算里程处的法线方位角。

进一步地，还包括：

根据所述待计算里程处中桩坐标和所述待计算里程处的法线方位角进行计算，采用坐标正算法计算任意偏距处的坐标。