边坡约束条件下的三维动态视距计算方法

发布时间：2024-12-22 08:05

　　 为实现已建道路线形的拟合,准确计算公路在右侧边坡约束下的三维动态视距,以道路弧长、水平方位角和竖直角为设计参数,建立基于样条曲线的公路三维线形计算模型,采用Gauss-Legendre求积公式实现中心线坐标的数值求解.基于路边界线特征点对路面和边坡进行三角构网,考虑边坡坡度和驾驶人视线高度,根据驾驶人视点、行车轨迹线与边界切平面的几何关系,提出了基于空间线形的三维动态视距计算模型,并推导出路段最小视距值求解方程.对某二级公路右转弯路段进行三维动态视距计算,并与平面横净距视距计算方法进行对比分析.研究发现,在凹型竖曲线路段,三维动态视距计算值大于横净距视距计算值;在凸型竖曲线路段,采用横净距进行视距检验存在安全风险,竖曲线半径安全阈值1/S₁会随着驾驶人视线高度的降低而增大,平曲线半径安全阈值1/S₂会随着竖曲线半径的增大而增大.

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【部分图文】：

图1 道路三维线形及坐标计算示意图

式中,l0为曲线段[S0,S]的弧长;x0、y0、z0为曲线单元起点三维坐标.文献[19]发现相应路段曲率差、挠率差与公路事故率正相关,空间曲率、挠率计算公式为

图2 横断面坡度变化示意图

当道路横断面方向坡度变化处较多,如存在与行车道坡度值不一致的硬路肩、土路肩、边沟和碎落台坡度,则路边界线与道路中线的相对高差h1和h2需相应变化,如图2所示.对于圆曲线路段的加宽和超高,为了缓和曲线加宽可采用线性过渡,超高可采用绕道路中线过渡.则式(10)中di、hi取值为

图3 基于路边线特征点的路面和边坡三角网

对于构建好的道路边线、中线以及定值边坡等高线,选取边界线特征点,采用等距或等数量在特征点内插值,插值过程保证点数相同,然后按照比例构建路面和边坡三角网,如图3所示.4道路三维动态视距计算模型

图4 道路视线区域示意图

根据式(10)已建立的三维道路曲线模型,在桩号S(Xi,Yi,Zi)处形成以边坡切平面K和道路切平面H为边界的视线区域(视域),如图4所示.根据边坡切平面K分别与行车视点轨迹线(行车轨迹线+视高)和目标物体轨迹线(行车轨迹线+目标物高)之间的关系,得出视域特征主方程为

本文编号：4019701