第三章 路线及立交平面线形设计

3.1  前言

在HintCAD系统中平面的设计主要采用两种方法，即曲线设计法和交点设计法，前者适用于互通式立体交叉的平面线位设计，而后者适用于公路主线的设计（类似于典型的交点转角的设计方法）。用户可根据情况分别采用，两者也可穿插使用，其数据可以相互转化。

平面设计是HintCAD的主要功能，要很好地掌握和应用平面设计功能，需先理解本系统所应用的路线与互通立交平面的曲线设计思想。

立交平面设计采用的是以线元相互首尾搭接（积木法），再辅以起终点接线约束和终点智能化自动接线的方法；主线平面设计仍以线元为最终计算单元，采用“缓圆缓”三线元捆绑结构的可组合式交点曲线模型进行设计，并结合设计需求开发有多种反算模式。

动态可视化设计与修改，是道路CAD设计的主要发展方向，HintCAD系统中，利用实时拖动技术，在动态可视化设计方面进行了大量的探索和实践。“实时拖动”是本系统平面设计以及纵断面拉坡设计的核心，您只有在熟悉和掌握了本系统的各种“拖动”功能之后，才能真正体会到本系统在这些方面的优越性能。

关于HintCAD平面设计思想和方法的论文《互通式立交动态可视化设计研究》和《公路路线的交点曲线计算法》先后在《公路》1999.9期和《国外公路》1999.6期杂志发表，可供参考，见附录。

3.2  平面线形设计方法之一“曲线设计法”

公路路线与立交的线形可由三种基本曲线段相互搭接组成，圆曲线、缓和曲线（回旋线）和直线。每一基本曲线段由以下几项参数来加以确定描述：

Z&Y    曲线在前进方向上向左或向右

P        曲线在横向错移值

S        曲线段的长度，正值表示曲线的弦长，负值表示曲线弧长

A        曲线段回旋线参数值，直线和圆曲线为0

RO    曲线段起始曲率半径，为非零值，9999表示曲率半径为无穷大（输入0或负值也均被认为是无穷大）

RD        曲线段终点的曲率半径，为非零值，9999表示曲率半径为无穷大

这里为了便于说明，将所有曲线类型归为以下几类，见表3-1，括号内为各参数的取值范围。

表3-1

说明：

① 本手册所述之缓和曲线均为回旋曲线。

② 本章节所述及公路路线与立交设计方法（两种）仅是本系统中线形设计方法的一种划分和描述。

③ 用户在使用本系统绘图时，请切记：

不要手工修改AutoCAD的系统单位（Units）设置，HintCAD在加载之后会自动设置该项控制；

确保系统成图所要用到的各个图层处于打开和非加锁状态；

确保关闭所有自动捕捉方式；

如需控制系统生成图表中数据小数点后是否出现“.000”或“.00”，请修改AutoCAD系统变量“DIMZIN”值。

④ 本系统中曲线、坐标、长度等单位均采用“米”为单位；边坡、横坡等坡度均采用1:X，只输入其中的X。

⑤ AutoCAD是双精度图形平台，所以用户在精确绘图的同时已完成一定的数据计算工作，所需要的许多数据，可以直接从图形屏幕上读取，其精度绝对不低于计算得到的结果。例如：对缓和曲线的计算，对复杂线形时曲线加宽或平移后坐标、距离及长度等的计算，不过请您注意“曲线模拟步长”这一控制。

3.3  立交平面线位设计

3.3.1  立交平面线形设计对话框

菜单：设计——立交平面设计

命令：Ht

立交平面线形设计对话框，如图3-1所示。

图3-1

“立交平面设计”启动后自动读入当前项目所指定的平面曲线数据文件（*.pm）。其中“存盘”和“另存”按钮用于在用户完成该平面线位的设计与调整之后将当前数据保存到数据文件中。

“起始方式:”列表为本线形的起点接线方式，其后的“X0”、“Y0”、“X1”、“Y1”和“选取文件”按钮及编辑框分别用于输入、显示不同起始方式下的线形起点接线控制数据。用户可以根据所要设计的线形实际情况，选择不同的起点接线方式。

横向滚动条控制向前和向后翻动数据表，“插入”、“删除”按钮分别控制在任意位置插入和删除一段曲线段，“拾取起点数据<”和“拾取终点数据<”分别根据不同的起点接线方式和终点接线方式直接拾取不同的坐标数据和目标实体数据。

考虑到对话框布局的需要，曲线数据表只显示三段曲线段（分别对应为三行）的数据，每一行行首的小单选框为曲线段拖动选择钮，其后分别为曲线段编号（No xx）、左右转向（Z &Y）、横向错移值（P）、曲线段长度（S）、曲线参数（A）、曲线段起点曲率半径（RO）、曲线段终点曲率半径（RD）。

“终止方式:”选择列表中用户可以根据实际需要选择不同的线形终点接线类型，其控制数据分别在“X2”、“Y2”、“X3”、“Y3”编辑框中输入和显示，默认为“不接线”方式，即不进行终点接线计算。

“实时拖动”用于完成平面线形实时拖动修改功能，可以根据用户所选择的不同曲线类型及曲线参数进行实时拖动接线计算和试算。

“测试”使用户可以直接根据拖动中的实际情况输入接线参数的目标值和试算范围，程序将自动完成试算操作功能。

“计算显示”将完成当前输入数据的记忆、整个线形的几何计算及接线计算，并在当前图形屏幕显示整个设计线形及各段曲线参数、控制点桩号及百米桩号等。

“确定”按钮首先关闭对话框，然后记忆当前输入数据并进行整个线形的几何计算，但是所有的记忆和计算都在计算机内存中进行，如果需要将数据永久保存到数据文件，必须点击“另存”或“存盘”按钮。

“取消”按钮可以关闭此对话框，同时当前对话框中数据的改动也被取消。

3.3.2  曲线计算与显示控制

图3-2

立交平面线形设计对话框中“控制…”为线形计算与显示控制按钮，点取“控制…”按钮后，当前屏幕将出现如图3-2所示嵌套对话框。

其中“计算控制”栏中的“线元连续计算”为曲线线形计算控制按钮，它控制在曲线计算和显示过程中程序是否把每段曲线段进行曲线线形连续计算；“匝道线形编号:”框中输入、显示当前线形的编号名称，例如：“A”表示为A匝道线形，“MR”表示为主线线形。在“匝道起始桩号”框中输入或者修改当前曲线线形设计的起点桩号。

“绘图与标注”中“重绘刷新”和“绘设计线”选项，控制系统在点取主对话框中“计算显示”按钮后，程序是否在当前屏幕重新刷新绘制整个设计线形实体。

“绘交点线”控制是否绘制各曲线段之间交点的连线。

“曲线模拟步长”控制在用户点取主对话框中“计算显示”按钮后，程序在重新绘制整个设计线形过程中对缓和曲线近似绘制的步长，“曲线模拟步长”在未设置状态下时，其默认步长为1.0m；“标注公里百米桩”控制在绘制设计线形过程对各控制点及百米桩等的桩号标注与否及标注字体高度。

“曲线要素点”控制对各要素点是否进行点位的标注及标注符号的大小。

“曲线参数”控制是否标注各曲线段的曲线参数值及其字体高度。

“标注位置:”控制百米桩和曲线要素桩号等数据标注于线形的左、右侧或平曲线内侧。其中“百米桩”标注选项，用户可以选择标注百米桩、五十米桩、二十五米桩、二十米桩、十米桩等。

3.4  四种起点接线方式

任意一段路线或一条匝道，它的起点均存在一定的控制或约束条件，这里暂归为以下四种。

3.4.1  两点直线接线方式（选取起点接线“起始方式”中的“两点直线”方式）

通过键盘或在平面线位对话框中点取 “拾取起始数据<”在图形屏上点取两点等方式，在输入框“X0”、“Y0”、“X1”、“Y1”中输入两点坐标来确定匝道的起点位置和方位角。程序以从第一点到第二点的方位角为起点方位角，以第二点为起点位置。如图3-3所示。

图3-3

3.4.2  一点加方位角的接线方式（选取起点接线“起始方式”中的“点加方位角”方式）

通过键盘和在平面线位对话框中点取“拾取起始数据<”在图形屏上点取一点，在输入框“Alpha”、“X1”、“Y1”中输入一点和一方位角作为立交的起点位置和方位角。如图3-4所示。

图3-4

3.4.3  已知约束匝道的两桩号及横向支距接线方式（选取起点接线“起始方式”中的“文件控制_1”方式）

通过键盘或点取“选取文件”按钮或在其后的编辑框中输入约束匝道的平面线位数据文件名，在“Sta0”和“Sta1”框中输入约束匝道上的两桩号值，并在其后对应的“Y0”、“Y1”框中输入横向支距。程序将自行搜索已知匝道平面线位数据文件，并计算两桩号点的平面坐标和其切线方位角。以约束匝道的第二桩号横向错移后的位置为本匝道的起点位置，以约束匝道上第一桩号和第二桩号横向错移后的连线方位角为本匝道的起点方位角。如图3-5所示。

图3-5

3.4.4  已知约束匝道的一桩号及其方位角偏移值的接线方式（选取起点接线“起始方式”中的“文件控制_2”方式）

通过键盘或点取“选取文件”按钮或在其后的编辑框中输入约束匝道的平面线位数据文件名，在“Sta1”、“Alpha”框中输入约束匝道上的一桩号值和相对其切线方位角的角度偏移值（正值表示向右偏移，负值反之），程序将以约束匝道上给定桩号的位置作为本匝道的起点位置，以其切线方位角加角度偏移值作为本匝道的起点方位角。如图3-6所示。

图3-6

3.5  中间曲线段数据输入与搭接

前面叙及本程序采用曲线段积木式搭接的计算方式，任意曲线段（直线、圆曲线、回旋曲线）均由以下参数加以控制：P（左右横向错移值），S（曲线段长度），A（缓和曲线参数值），RO（起始点曲率半经），RD（终点曲率半经）。

在立交平面线形设计对话框中间是三行中间曲线段数据输入显示栏，分别控制每一曲线段的转向、横向错移值、曲线长度、曲线参数、曲线的起始曲率半径和终止曲率半径（每一行前还设有一拖动标志），用户分别在中间曲线段数据输入显示栏中输入曲线段的各项控制参数（必须输入程序所规定的正确数据）。

点按“前页”和“后页”按钮或者用鼠标拖动滑动块可以向前和向后翻动中间每一曲线单元的数据，“插入”、“删除”按钮可完成任意中间曲线段的插入和删除操作。

在HintCAD5.0版本中，“立交平面设计”对话框中增加了“拾取”按钮。它的功能是将用户在屏幕上绘制的直线（或曲线）线元图形直接转换为立交平面线形设计中的中间曲线段数据，可以连续拾取，前提是这些线元图形的方向（曲率）必须是连续的，也就是说前一基本线元的终止方位角（曲率）即为下一基本线元的起始方位角（曲率），这和路线线元积木式搭接的要求是一致的。

如下图36A所示，点击主对话框中的“拾取”按钮，鼠标点取图形屏幕中所绘线元（如图中的直线段1），图中会出现一个红色箭头表示路线前进方向，移动鼠标可以改变路线前进方向，点击鼠标左键完成拾取。接着可以继续点击“拾取”按钮依次拾取连续的线元（如图中的园曲线和直线段2），拾取的图形线元数据在立交平面设计主对话框中的中间曲线段数据显示栏中显示，如图36B所示。

如果用户拾取的图形线元方向不连续，系统会在AutoCAD的命令行中提示“选择错误,起点方位和路线终点方位不连续!”

图3-6A

图3-6B

3.6  七种终点接线方式

3.6.1  不接线（选取终点接线“终止方式”中的“不接线”方式）

终点不进行接线计算。在立交平面线形设计对话框中，三项中间曲线段数据输入显示栏中所显示的最后一段曲线段终点即为本匝道的终点。

3.6.2  两点直线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“圆+缓+直”方式）

通过键盘或在立交平面线形设计对话框中点取 “拾取终点数据<”按钮，在图形屏上点取两点等方式在编辑框“X2”、“Y2”、“X3”、“Y3”中输入两点坐标，来确定匝道接线计算的终点位置和方位角。 程序将计算生成一段圆曲线（B类）和一段回旋曲线（D类），使终点的位置定于给定的直线上，方位角等于直线的方位角，终点曲率半径为无穷大。

以此方式进行终点接线计算时，所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大值，程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化，且接线曲线段的曲线转向也由最后一段中间曲线段的曲线转向确定。如图3-7所示。

图3-7

3.6.3  圆曲线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“直+缓+圆”方式）

通过键盘在“Rc”框中输入目标圆曲线的半径，点取“拾取终点数据<”按钮在图形屏上直接点取目标圆曲线的圆心坐标入编辑框“Xc”、“Yc”中。程序将计算生成一段直线（A类）和一段回旋曲线（C类），使终点的位置定于目标圆曲线上，方位角等于该点的圆曲线切线方位角。

以此方式进行终点接线计算时，所输入的最后一段中间曲线段的曲线转向确定终点接线曲线段的曲线转向。如图3-8所示。

图3-8

3.6.4  同向圆曲线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“圆+缓+圆”方式）

通过键盘在“Rc”框中输入目标圆曲线的半径，点取 “拾取终点数据<” 按钮在图形屏上直接点取目标圆曲线的圆心坐标入编辑框“Xc”“Yc”中。程序将计算生成一段圆曲线（B类）和一段回旋曲线（E或F类，其曲率半径从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到目标圆曲线的曲率半径），即生成“C”型曲线，使终点的位置定于目标圆曲线上，方位角等于该点的圆曲线切线方位角。

以此方式进行终点接线计算时，所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大值，程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化，且接线曲线段的曲线转向必须和最后一段中间曲线段的曲线转向相同。如图3-9所示。

3.6.5  反向圆曲线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“圆+缓+缓+圆”方式）

通过键盘在“Rc”框中输入目标圆曲线的半径，在“A:A=1:”框输入接线将生成的“S”型曲线前后两段C类曲线和D类曲线的回旋线参数之比值，点取“拾取终点数据<”按钮，在图形屏上直接点取目标圆曲线的圆心坐标入编辑框“Xc”、“Yc”中。程序将计算生成一段圆曲线（B类）和两段回旋曲线，分别为C类和D类曲线，其曲率半径分别从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到无穷大，和从无穷大变化到目标圆曲线的曲率半径，且两段回旋曲线的参数值之比为控制值，即生成“S”型曲线。如图3-10所示。使终点的位置定于目标圆曲线上，方位角等于该点的圆曲线切线方位角。

图3-9

图3-10

以此方式进行终点接线计算时，所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率要求为非零和非无穷大值，程序需由此确定生成接线曲线段的曲率半径变化，且接线终点曲线段的曲线转向必须和最后一段中间曲线段的曲线转向相反。

注意：如果目标圆曲线的曲率半径比较大时，可能会出现“S”型曲线的第二段缓和曲线长度太短，这时可以在“A:A=1:”框输入“0”，即表示第二缓和曲线参数或长度取“0”，程序将计算生成一段圆曲线（B类）和一段C类回旋曲线，其曲率半径从所输入的最后一段中间曲线段的终点曲率变化到无穷大。如图3-11所示。

图3-11

3.6.6  圆曲线与直线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“圆+直”方式）

通过键盘或在平面线位对话框中点取“拾取终点数据<”按钮，在图形屏上直接点取两点等方式在编辑框“X2”、“Y2”、“X3”、“Y3”中输入目标直线上的两点坐标，来确定匝道接线计算的终点位置和方位角。程序将计算生成一段圆曲线（B类）直接与目标直线相切，同时将在“Command:”命令行显示圆曲线终点到目标直线的垂直距离。用户可以使用“拖动”按钮，通过拖动匝道起点或已知曲线的参数使得显示的垂直距离趋近于零，即可完成接线。如图3-12所示。

图3-12

3.6.7 圆曲线与圆曲线接线方式（选取终点接线“终止方式”中的“圆+圆”方式）

点取“拾取终数据<”按钮在图形屏上直接点取目标圆曲线的圆心坐标入编辑框“Xc”、“Yc”中。程序将计算生成一段圆曲线（B类）直接与目标圆曲线相切，同时将在“Command:”命令行显示圆曲线终点到目标圆曲线的垂直距离，用户可以使用“拖动”按钮，通过拖动匝道起点或已知曲线的参数使得显示的垂直距离趋近于零，即可完成接线。如图3-13所示。

图3-13

3.7  曲线拖动

匝道中任何一段曲线段均可以进行拖动，用户可以通过拖动处理来实现匝道线位的移动变化。

首先选取匝道中要拖动的某一曲线段（点亮拖动标志），单击“拖动”按钮，程序会自动判断用户所选取的被拖动曲线段的类型，在命令行上显示不同的拖动提示，直线和圆曲线默认拖动其曲线长度变化，而回旋曲线则会提问拖动A参数或是S值（即回旋线长度）。然后提示输入一基点，用户可以在屏幕中心位置单击一次左键。此后随着鼠标的左右移动，屏幕上会显示整个匝道线位的拖动变化，并在命令行上显示被拖动参数的变化值，如“The S=xxx”、“The A=xxx""等。当拖动至所需位置后，单击左键，程序便马上完成计算与绘图任务。

注意在拖动过程中，用户随时键入“S”（“s”）或“L”（“l”）键将缩小或增大当前鼠标移动的步长，每按一次“S”或“L”键，步长将缩小或增大至原来的10倍。而在拖动中随时键入“X”或“ESC”键将中止拖动程序。

如果用户在点按“拖动”之前没有选择拖动对象，程序将默认为是拖动起点接线参数。这时，程序将按照本匝道的不同起点接线方式，显示不同的接线拖动提示。两点直线接线方式时，提示拖动第一点或移动第二点；点加方位角接线方式时，提示拖动方位角或点；而第三和第四种起点接线方式时，将默认为拖动控制本匝道的起点位置的桩号，直接提示用户拖动的基点。

3.8  接线计算和拖动接线计算

自动完成多种方式的终点接线计算也是本程序的主要功能之一。

用户可按照前面述及的七种接线方式输入终点接线数据，然后点按“计算显示”按钮，进行终点接线计算。如果程序完成匝道曲线计算和终点接线计算，将在当前屏幕绘制线位数据图（包括终点接线部分）；而如果不能完成终点接线，将出现“计算错误!”等计算错误的信息提示。用户可在检查和修改各项曲线数据和接线数据后，继续用“计算显示”按钮来完成接线计算和绘图。

用户可以利用拖动功能来直观、迅速地实现终点接线计算。在输入目标直线或目标圆曲线的数据后不直接单击“计算显示”按钮，而根据实际需要先选取拖动对象，再单击“拖动”按钮，按照命令行的提示进行拖动，此时用户可以直观地检查线位变化和接线的情况。命令行除提示被拖动曲线段的参数变化外，还将显示最终接线参数变化，一般为接线部分的回旋线参数值，如“目标参数 A=xxx”。当用户可以根据需要将接线参数确定在某一整数值上时，只需在移动鼠标的同时键入“S”或“L”键来控制鼠标的移动变化便可完成接线计算。这时的鼠标操作是需要一点小技巧的。

3.9  自动接线计算

平面线位对话框中的“测试”按钮可以自动完成匝道终点接线计算和试算，根据不同的起点接线方式和所选取的不同曲线段的不同参数，在“Command”行将出现不同的提示，但总是需要用户给定一个试算的范围，不论是改变桩号位置还是曲线参数等。例如：用户选择的拖动目标是一段圆曲线时，首先提示输入终点接线参数所要趋向的目标值“A=？”，然后提示被变化的圆曲线长度范围。如果对话框中此段圆曲线的长度值为123.23m，而输入的范围为200m，则程序将通过在123.23～200.00m这一范围内试算圆曲线的长度来使得匝道终点接线的参数值达到前面所输入的目标值。

这里特别说明：由许多利用纬地系统进行立交设计工作的用户，虽然已经使用本软件完成多个实际项目，但并没有完全掌握和利用本系统的“拖动中接线”功能。请您参考附录中的<<互通式立交动态可视化设计>>一文。

3.10  平曲线的设计方法之二“交点设计法”

3.10.1  交点设计法简介

“交点设计法”是针对公路主线线形设计而开发的，这里将两段缓和曲线和一段圆曲线捆绑作为一个交点曲线的基本组合，其中前部缓和曲线和后部缓和曲线既可以分别是任意一种缓和曲线类型，也可以分别存在或不存在，并且相邻两交点曲线可以相互组合。也正是基于这样的组合，本交点设计法适用于公路主线设计中各种线形组合，如对称与非对称、S型、凸型、卵型、C型以及回头曲线的设计。

3.10.2  主线平面设计主对话框功能介绍

此种方法适用于一般情况下利用交点转角进行公路主线的平面设计与计算、成图。

菜单：设计——主线平面设计

命令：jdpm

交点设计法主对话框，如图3-14所示。

图3-14

“存盘”和“另存”按钮用于将平面交点数据保存到指定的文件中。

在此对话框中，主要描述的是当前交点曲线的所有相关信息。下面叙述“交点数据输入:”线形数据输入部分各项对话框控件的功能用途。

其中“交点名称:”编辑框中输入显示当前对话框所显示交点的人为编号；“X(N):”、“Y(E):”编辑框分别输入显示当前交点的坐标数值；“拾取”、“拖动”按钮分别完成交点坐标的直接点取和交点的实时拖（移）动功能。

“请选取平曲线计算模式:”列表为本交点曲线组合的计算方式，其中包含基本的交点曲线组合和多种组合的切线长度反算方式，用户可以根据不同的需要选择适合的计算方式。而对于不同的计算方式，对话框均有不同的连锁控制，以提示用户应该输入的数据项目。具体参见3.11部分内容。

横向滚动条控制向前和向后翻动交点数据，“插入”、“删除”按钮分别控制在任意位置插入和删除一个交点。

整个交点的曲线及组合的控制参数均在“前缓和曲线”、“圆曲线”、“后缓和曲线”中的编辑框中显示和编辑修改，其中“S1”、“A1”、“RO”分别控制当前交点的前部缓和曲线的长度，缓和曲线参数值及其起点曲率半径；其中“Rc”、“Sc”分别控制曲线组合中部圆曲线的半径和长度；“S2”、“A2”、“RD”分别控制当前交点的后部缓和曲线的长度、缓和曲线参数值及其终点曲率半径；“T1”、“T2”、“Ly”分别控制本交点设置曲线组合后第一切线长度、第二切线长度、曲线组合的曲线总长度，这些控件组将根据用户选择的不同计算方式，处于不同的状态，以显示、输入和修改各控制参数数据。

“拖动R”按钮用于实时拖动中部圆曲线半径的变化。

“实时修改”按钮使用户可以动态拖动修改任意一个交点的位置和参数。

“控制…”按钮用于控制平面线形的起始桩号和绘制平面图时的标注位置、字体等（详细参见下文介绍）；注意请您在使用交点设计法进行路线平面设计及拖动时，将“控制”对话框中的“绘交点线”按钮点亮。

“计算绘图”按钮用于计算和在当前图形屏幕显示本交点曲线线形。

“计算”按钮用于计算包括本交点在内的所有交点的曲线组合，并将本交点数据显示于主对话框。

“确定”按钮用于关闭对话框，并记忆当前输入数据和各种计算状态，但是所有的记忆都在计算机内存中进行，如果需要将数据永久保存到数据文件，必须点击“另存”或“存盘”按钮。

“取消”按钮可以关闭此对话框，同时当前对话框中的数据改动也被取消。

对于已有项目，“主线平面设计”启动后，自动打开并读入当前项目中所指定的平面交点数据。用户点按“计算绘图”后便可在当前屏幕浏览路线平面图形。

当用户新建项目后，可直接应用主线平面设计功能进行路线平面设计。首先应用AutoCAD打开数字化地形图（如果有的话），点取“设计”菜单下的“主线平面设计”项，这时系统只为新建项目建立了一个交点（除了交点名称和交点坐标可输入外，其他控件将处于不可用状态），用户先输入第一个交点的X(N)、Y(E)坐标或点击“拾取”按钮直接在图形屏幕中点取交点。点按“插入”按钮，出现如图3-15所示对话框，用户点取“是”后，主对话框消失，用户可在图形屏幕中看到鼠标和第一个交点间有一条动态的连线，移动鼠标到合适的位置点击鼠标左键，系统即确定第二个交点的位置，根据需要用户可继续用鼠标拾取后面的交点直到完成交点的插入，点击鼠标右键，系统返回主对话框中。用户也可以在对话框中修改这些交点的坐标。 

图3-15

通过移动横向滚动条，分别给每个交点设置平曲线（圆曲线和缓和曲线），并可根据需要先选择交点的计算模式，输入已知参数，点“计算”按钮进行各种接线反算（计算模式参见下文说明）。在计算成功的情况下，点“计算绘图”按钮可直接实时显示路线平面图形；而当计算不能完成时，对话框中的数据将没有刷新，并且在AutoCAD命令行中将出现计算不能完成的提示信息，用户在调整参数后可继续进行计算。

请用户注意对话框右侧“数据显示”中的内容，以控制整个平面线形设计和监控试算结果。主线平面设计允许前后交点曲线相接时，会出现微小的相掺现象，即“前直线长”或“后直线长”出现负值。但其长度不能大于2mm，否则系统将出现出错提示。

另外，用户可点“实时修改”和“拖动R”按钮，根据命令行的提示实时拖动修改交点的位置和平曲线半径R，以达到绕避构造物及路线优化等目的。实时修改是纬地道路辅助设计的一大特点和优势，也是完成许多特殊设计最快捷的工具。

对于如何完成各种模式的平曲线反算及复曲线、卵形曲线设计，请参阅下文计算方式介绍。

3.11  十三种交点法曲线设计计算方式

3.11.1  常规通用计算方式（S1+Rc+S2）

此方式下用户可以根据需要通过输入不同的曲线控制数据来完成任意的交点曲线组合，即通过输入前部缓和曲线的长度、前部缓和曲线的起点曲率半径（程序将以中间圆曲线的半径作为前部缓和曲线的终点曲率半径）、中间圆曲线的半径、后部缓和曲线的长度、后部缓和曲线的终点曲率半径（程序将以中间圆曲线的半径作为后部缓和曲线的起点曲率半径）等数据，点取“计算”或“计算显示”按钮后，程序都自动判断本交点曲线组合的类型，并完成曲线的设置计算与平面绘图标注。例如：用户输入S1=280m、RO=9999.0（即无穷大，用户输入小于或等于零的实数程序会自动判断为无穷大）、Rc=1200m、S2=0.0m、RD=9999.0时，程序将会判断本交点的曲线组合为前端带有长度为280m缓和曲线，中间设有半径为1200m的圆曲线的曲线线形。

3.11.2  单圆曲线的切线反算方式（T+T）

此方式下交点的曲线组合为单圆曲线，用户可以通过输入切线长度（T1=T2）来反算单圆曲线的半径、长度等数据。当用户所输入的切线长度大于前一交点曲线的缓直（HZ）点到本交点之间的直线长度时，程序将提示输入有误，并自动以前一交点曲线的缓直（HZ）点到本交点之间的直线长度为切线长，计算得到其他曲线数据。

3.11.3  对称曲线的切线反算方式（T+Rc+T）

此方式下交点的曲线组合为对称的基本曲线组合方式，即中间设置圆曲线，两端设置相同参数的缓和曲线，用户可以输入切线长度（T1=T2）以及圆曲线的半径（Rc）等数据，程序将反算其他数据。当程序通过试算后发现缓和曲线的长度太小（<10.0）或太大（>1000.0）时均会出现警告。

3.11.4  非对称曲线的切线反算方式一（T1+Rc+S2）

此方式下交点的曲线组合为非对称的曲线组合方式，即中间设置圆曲线，两端设置不同参数的缓和曲线。用户输入第一切线长度（T1）、圆曲线的半径（Rc）以及第二段缓和曲线的长度（S2）等数据,由程序反算得到其他数据。

3.11.5  非对称曲线的切线反算方式二（T1+S1+Rc）

此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式，即中间设置圆曲线，两端设置不同参数的缓和曲线。用户输入前部切线长度（T1）、前部缓和曲线的长度（S1）以及圆曲线的半径（Rc）等数据，由程序反算得到其他数据。

3.11.6  非对称曲线的切线反算方式三（S1+Rc+T2）

此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式，即中间设置圆曲线，两端设置不同参数的缓和曲线。用户输入前部缓和曲线的长度（S1）、圆曲线的半径（Rc）以及后部切线长度（T2）等数据，由程序反算得到其他数据。

3.11.7  非对称曲线的切线反算方式四（Rc+S2+T2）

此方式下交点的曲线组合为非对称的基本曲线组合方式，即中间设置圆曲线，两端设置不同参数的缓和曲线。用户输入圆曲线的半径（Rc）、后部缓和曲线的长度（S2）以及后部切线长度（T2）等数据，由程序反算得到其他数据。

3.11.8  常规曲线参数计算模式（A1+Rc+A2）

此方式是为照顾部分设计单位在路线设计中，使用参数A控制（而不是长度S）缓和曲线的习惯而增加的，其原理基本类同（S1+Rc+S2）模式，只是交点的前后缓和曲线是由用户控制输入缓和曲线参数A值，而不是长度值。

3.11.9  反算―――与前交点相接计算模式

为了进一步方便用户进行相邻交点平曲线的相接计算，以及复曲线、卵型曲线等的设计，纬地系统V4.6版以后增加了两种相邻交点平曲线直接相接的计算模式：与前交点相接和与后交点相接。这里不论两交点是什么曲线类型（单圆曲线、对称与不对称曲线等），用户先选择“反算：与前交点相接”计算模式，然后输入两端缓和曲线的控制参数，点按“试算”，系统便可自动反求圆曲线半径，使该交点平曲线直接与前一交点平曲线相接（成为公切点，即两交点间直线段为零）。

对于卵型曲线设计应用，请参阅本手册附录中关于卵型曲线设计部分的详细内容。

3.11.10  反算―――与后交点相接计算模式

类同3.11.9节。

3.11.11  反算―――与前交点成回头曲线计算模式

此方式用于将当前交点和相邻的前一个同向交点自动设计成相同半径的圆曲线，且两交点的圆曲线直接相接（实际上是同一个圆曲线）。用户还可以在当前交点的后部和前一交点的前部指定一定长度的缓和曲线。此方式主要用于自动设计回头曲线。

3.11.12  反算——路线穿过给定点

此方法是利用主线平面设计动态拖动曲线半径功能的一个延伸，精确定位曲线通过图形中指定的某一点。找到需调整曲线位置的交点，选定“反算：路线穿过给定点”计算模式，然后用鼠标在屏幕上拾取曲线需穿过的某一点，或者在命令行输入给定点的坐标，系统会自动反算出曲线半径。

3.11.13  虚交点曲线的设计计算

利用交点法在实地定线测量时，有时由于地形的，对于交点转角较大、交点过远或交点落空的情况，往往采用虚交点法来进行平面线形的设计。HintCAD5.0新版中已能很好地处理虚交点曲线，并支持一个交点设置多个虚交点的曲线设计计算。

虚交点曲线的具体设计方法如下：

1）、打开“主线平面设计”对话框，鼠标拖动滑动块至设置虚交的交点，如图3-14所示的交点1。

2）、鼠标勾选“交点数据输入”栏中“虚交”左侧的小方框，随即在小方框下方出现“虚交设置”按钮，点击此按钮，出现如右图所示“虚交设置”对话框。

3）、鼠标点击对话框中“虚交点0”表格，使其处于激活状态，接着点击“插入”按钮，则会增加一个虚交点，输入各个虚交点的名称和坐标，或者点击“拾取”按钮在屏幕图形中拾取坐标，单击“完成”按钮完成虚交设置并返回主对话框。

对于外业测量得到的平面虚交数据如何导入到纬地系统中，请参见第十三章《数据文件介绍》中的相关说明。

3.12  平面曲线导入/导出

该功能用于将已完成公路项目的平面设计数据（特别是未使用交点坐标，而使用交点间距（或桩号）加转角的方式进行的低等级公路项目）导入到纬地项目中，将其转化为纬地专用的平面交点数据文件（*.jd）。同时也可将纬地系统的交点数据输出到单独的数据文件（*.jdx）中，便于用户应用或其他软件调用。

菜单：数据——平面数据导入/导出

命令：JD_IN，

平面数据导入/导出对话框如图3-16所示，“打开”和“存盘”按钮用于打开和将数据保存到“*.jdx”文件中。

在导入时，用户根据对话框中提示输入该项目的“起点桩号”、起点坐标X、Y和起点的方位角（单位为度、分、秒，如123°30′15″输入为123.3015即可）。（坐标和方位角可以是假设的。）

图3-16

“数据模式”控制用户输入的每个交点的数据是以“交点桩号”，还是以“交点间距”来控制。每个交点数据为一行，分别为“交点编号”、“交点桩号/间距”、“圆曲线半径”、“交点转角”（＋、－值为左右偏向）和“前缓长”、“后缓长”等。“插入”、“删除”分别可以在指定位置插入或删除一行交点数据。

在数据输入完成后，点击“导入为交点数据”按钮，系统提示用户输入平面交点数据文件名称（*.jd）后，点击“保存”，系统便可完成文件导入。

“交点数据导出”用于将当前纬地系统所打开项目的的平面交点数据导出为交点数据，即从jd→jdx的转换过程。

关于jdx文件的格式也可参照“数据文件介绍”一章的相关内容。

一般用户在上述导入过程完成后，将*.jd文件添加到项目中，可直接利用“主线平面设计”功能调出交点数据，对其进行进一步的调整，还可通过“输出直曲表”功能直接输出“直曲线转角表”。

在导入过程中遇到不能完成的情况需具体分析，如果在命令行中出现如下类似提示“T2（jd5）＋T1（jd6）大于两交点间距：”时，可能是jd5和jd6平曲线相接，中间直线段长度为0。但因为外业手工计算（或PC1500等计算）过程中精度相对较低，再加上四舍五入等，导致程序计算和外业计算结果稍有出入，不能完成导入，这里用户可按交点间距模式输入所有交点间距和转角，而将圆曲线半径和前后缓长暂时输入为0，先将交点导入到纬地系统中，然后在“主线平面设计”对话框中再根据外业资料输入并适当调整半径、缓长等数据，尽量减少程序计算结果和外业计算结果之间的出入。实际上纬地系统中也允许两交点曲线出现一些交叉（相掺），只是其交叉长度不能超过几个毫米。

另外，不能完成导入过程的原因可能还会有回头曲线、卵型曲线、复曲线等情况。这里一一说明其处理方法。

关于卵型曲线与复曲线等主要是原来老的计算方法和新的计算方法的差别。用户需利用本系统或手工找出对应原曲线新的计算方法的新交点。参见Help目录下的相关说明。

对于回头曲线，虽然纬地系统的“立交平面设计”功能可任意灵活布设回头曲线（以及环型匝道），但其计算方法和老的回头曲线计算方法不同。如果用户需要将其导入为纬地平面交点数据时，需手工或利用“立交平面设计”和“平面数据转换”的“PM→JD”功能，将原回头曲线在圆曲线长度约1/2的地方划分为两个交点，分别将两个新的交点输入到JDX数据中即可。（参见Help目录下的相关说明。）

编者：实际上以上对于卵型、复曲线和回头曲线等的特殊处理均是由于老的计算方法和新的曲线计算法不同而导致的，再追溯其缘由便是老的公路测设方法、手段和新的测设方法与手段的不同而导致的。而彻底解决上述问题的方法便是：低等级公路外业期间也采用精确的新的计算方法，如使用我们开发的“纬地掌上设计手簿”和“放线手簿”。请参见纬地系统的相关介绍资料。

3.13  平曲交点导入

菜单：数据——平面交点导入/导出

命令：jdzb_in

平面交点导入/导出对话框，如图3-17所示。

图3-17

平面交点导入功能可将已经完成的低等级公路的平面设计数据（使用交点坐标控制）导入纬地系统中。用户需要输入原平面曲线文件名（*.jdw）和转化后的路线平面交点文件（*.jd）的文件名，其应用方法与3.12节的平面曲线数据导入类似。

原平面交点数据文件格式参见“数据文件介绍”一章的相关内容。

3.14  平面自动分图

纬地系统V4.6版同时提供了两种平面分图方式：一是“平面自动分图”，二是“平面分图处理”和“平面裁图”。这里首先介绍第一种“平面自动分图”功能。

（1）平面自动分图

由于该功能应用了AutoCAD图纸空间（Paper）的布局（layout）技术，所以只能在AutoCAD R2000和R2002版本上实现，该功能可同时应用于路线平面图、总体布置图、公路用地图及路基设计表等的分图。这种分图方式不仅分图方便、快捷，而且支持进行批量打印，纬地系统推荐用户使用此方式进行分图、打印，但需要用户熟练掌握AutoCAD R2000和R2002版本的打印功能。

菜单：绘图——平面自动分图

命令：PmCt

平面自动分图对话框，如图3-18所示。

用户首先选择出图的比例，对应比例系统自动提示每页的路线长度如：1:2000时，每页700m，这里用户也可以修改每页长度，系统会自动根据比例计算显示出起始页码及总页码，当然用户也可以自行输入任意出图比例及修改页码范围。然后用户需要指定出图的桩号范围。在最新版Hint5.6中，用户还可选择“精确剪裁地形图”，并指定路线左右侧需保留的地形图宽度。点按是否“插入曲线元素表”后，根据用户不同的需要可以选择3种曲线表样式输出：①带交点坐标无要素桩号；②无交点坐标无要素桩号；③带交点坐标带要素桩号，选择平面图中是否需要插入指南针。直接点“开始出图”便可完成分图过程，生成的路线平面图见图3-18A。

请用户注意，为了提高计算机出图、打印速度，在路线较长，特别是有数字地形图时，尽量分数段分别进行分图、打印。

图3-18

图3-18A

这种分图实际上并未将每页图纸裁开，而只是分别设置了若干个窗口显示。分图后DWG文件的大小也并不发生较大增加。

说明：

AutoCAD R2000/2002比AutoCAD R14打印功能增强了很多，操作对话框也复杂了，这里详细介绍纬地系统用AutoCAD R2000/2002的布局技术实现批量化打印的过程。

① 用AutoCAD R2000/2002打开“C:\\Hint40\平面图框.dwg”模板文件，如图3-19所示。图中在图纸空间画了一图框，图框中黑矩形框为视口边界，矩形框内双击鼠标左键可进入模型空间，矩形框外双击鼠标左键可进入图纸空间。用户在图纸空间按设计需要定制图框，如“项目名称”、“工程名称”，修改视口大小，是否打印视口边界线等。

② 点击“File→Page Setup…...”进行模板文件的页面设置，如图3-20所示。点击“Plot Device”页选择打印机类型，点击“Properties…...”进行打印机属性设置，包括纸张类型、输出方式等；点击“Plot style table(pen assignments)”选择笔号模板，编辑修改各种笔型颜色、线宽等；点击“Layout Settings”页编辑其他属性，如出图比例、方向、是否生成打印文件等，点击“OK”退出对话框。

③ 保存并退出模板文件，打开平面设计图，进行平面分图处理。

④ 如用户想对分图之后的单张图调整，先切换到图纸空间，启动AutoCAD的属性“Properties”对话框，点选视口边界，在属性对话框中将“Display Locked”的属性值改为“No”,再切换到模型空间，这样就可以对视口中的图形进行平移、缩放等操作了。

⑤ 其他如路基设计表等模板文件设置方法同上，用户可参照执行。

图3-19

图3-20

（2）平面分图处理和平面裁图

菜单：扩展——平面分图处理

命令：PmFt

平面自动分图对话框，如图3-21所示。

图3-21

用户根据出图比例及需要，输入适当的左右侧图幅宽度及每页长度（m），程序自动计算出分幅总页数。“分幅预处理”按钮将完成平面分图预处理，并在当前图形窗口给出每页分幅范围边线。 

平面分幅预处理完成后，用户使用“扩展”菜单项中“平面裁图”命令进行自动裁图处理。开始裁图时，程序将提示用户在屏幕中拾取一点，作为分图后每一幅平面图的中心位置。（这部分功能需要AutoCAD R14 / R2000完全安装后的“Bonus / Express”工具支持，请用户注意安装。）

3.15  平面移线

菜单：设计——平面移线计算

命令：Pmyx

平面移线功能主要针对低等级公路项目测设过程中发生移线情况而开发，系统可自动计算搜索得到移线后各对应桩号的纵、横地面线数据。

平面移线一般发生在低等级公路项目的实地外业测量完成以后，设计者通过戴帽子，发现路线平面局部进行左右移动（几米到一二十米范围之内），可能更为合理。这时用户可以先将原项目中的交点数据文件进行“另存”，建立新项目，指定另存的交点数据文件到新项目中。然后利用纬地的主线平面设计功能中的交点修改功能，移动或重新指定需要调整范围的交点，使路线平面位置发生移动（与原路线分离），完成平面线位的移动调整。并确定出两线位分离与再合并的对应桩号区间，确定断链的位置与长度，并在新项目的属性中填加断链。

打开原项目，启动“平面移线”命令，其对话框如图3-22所示，用户需在对话框中输入移线后新的平面数据文件名称和需要进行移线计算的桩号区间，点按“开始移线”后，程序自动基于原项目的平、纵、横数据，通过横向搜索计算得到新线位对应桩号的纵、横断地面线数据（直接输出到C:\\Hint40\\Lst\\Temp. dmx和C:\\Hint40\\Lst\\Temp.hdm文件中）。

图3-22

打开新项目，将C:\\Hint40\\Lst\\Temp.dmx和C:\\Hint40\\Lst\\Temp.hdm文件移动到新项目所在目录下并改名，添加到新项目中。然后将原项目中未移线部分的数据再分别复制到新项目的Dmx和Hdm文件中，注意断链位置和桩号标识，形成新的完整的纵、横断地面线数据。

接下来便可继续进行路线的其他设计内容了。