一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法及装置。针对平面线形设计方案，基于等长区段切分的方法，将平面线形切分为多个单元区段，在计算相邻单元弦弓比均衡性系数、相邻单元元素数量均衡性系数、相邻单元转向特征均衡性系数的基础上，采用变异系数法计算平面线形连续均衡性综合系数，计算每个方案的综合得分，获得平面线形方案的综合排序，以量化评价平面线形方案的连续均衡性。依据发明专利技术的方法所设计的装置包括：数据导入模块、参数设置及单元区段切分模块、单元区段元素提取模块、单元区段元素集成信息处理模块、连续均衡性基本指标计算模块、连续均衡性综合系数计算模块、综合排序模块、数据存储模块和数据输出模块九部分。本发明专利技术能够实施不同平面线形方案的连续均衡性评价，提高了平面线形连续均衡性计算的便捷性和精确性。

Method and device for evaluating continuous equilibrium of road plane alignment based on equal length division

The invention discloses a method and device for evaluating the continuous equilibrium of road plane alignment based on equal length division. According to the design of plane alignment method based on region segmentation, length, alignment will be cut into a plurality of unit section, based on the calculation of the adjacent unit than bow balance coefficient, the number of elements adjacent unit balance coefficient, adjacent unit steering characteristic balance coefficient on the calculation of plane linear continuous equilibrium coefficient with the variation coefficient method and the total score of each scheme, comprehensive ranking alignment scheme, continuous balanced to quantitative evaluation of plane alignment. According to the method of the invention device design includes: data input module, parameter setting module, and the unit section segmentation unit section element extraction module, unit section elements integrated information processing module, continuous balanced basic index calculation module, continuous balanced comprehensive coefficient calculation module, comprehensive ranking module, data storage module and data output module the nine part. The invention can carry out the continuous balance evaluation of different plane alignment schemes, and improves the convenience and accuracy of plane line continuous balance calculation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法及装置
本专利技术涉及一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法及装置，属于道路设计

技术介绍
道路线形几何因素是影响道路安全的重要因素。在开展道路设计的过程中，需要结合道路建设及规划条件，对道路线形进行优化设计，以提高道路设计的安全性。目前关于道路线形设计的评价方法，主要包括十类，分别是：基于交通事故与线形指标关联性的交通安全评价、基于线形指数的评价、基于运行速度的评价、基于加速度的评价、基于油耗的评价、基于车辆稳定法的评价、采用三维场景模型以及透视图法的评价、基于驾驶工作量与实现需求法、基于交通冲突的评价、基于计算机辅助安全设计的程序及评价(如美国的“交互式公路安全设计模型”(简称为“IHSDM，InteractiveHighwaySafetyDesignModel”))等。上述方法对道路线形设计安全性、一致性的提高起到了积极的作用。在道路设计阶段，由于受到数据采集、软件、技术人员操作水平等因素的影响，上述方法往往难以真正落实到设计工作中。然而，在道路设计工作的开展中，往往存在多方案的比选，当涉及到路线方案比选时，往往采用的是线路长度、曲线半径、工程造价等指标，这些指标虽然在整体上可以反映道路线形的特点，但是无法实现对道路线形均衡性的评价。因此，从面向实际应用及操作的角度出发，有必要对道路线形的均衡性开展评价分析，这对提高道路线形的设计水平、提高设计的安全性以及一致性具有重要意义。线形均衡性具有广义和狭义之分。广义的线形均衡性可以等同于线形一致性评价，既包括线形指标均值的评价，也包括指标变化情况指标的评价。狭义的线形均衡性评价是线形一致性评价中的一部分，它主要关注线形指标的变化情况。无论是广义均衡性和狭义均衡性，均有一个共同点，即研究指标的变化情况。在该方面，目前常用的方法往往是从道路全线的角度出发，计算线形指标的变化情况，该方法的优点是从整体角度评价了变化情况，然而没有关注到局部点线形的变化情况；尤其是当局部点是安全敏感点时，其线形变化情况的特点往往会被全局评价指标所掩盖，不利于找出存在的问题。综上所述，目前针对线形指标变化情况的研究，即狭义线形均衡性的研究，无法体现线形局部的差异性。平面线形作为线形设计中的重要组成部分，其均衡性对线形安全设计非常重要。因此，针对狭义均衡性研究，有必要从局部出发研究平面线形的连续均衡性，即将道路平面线形分成多个区段，分别对比相邻区段的均衡性，在此基础上开展全局的对比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法及装置，以解决相邻区段平面线形差异性评价的客观性、系统性、通用性和效率性等技术问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法，其步骤如下：步骤一：参数设置及单元区段切分；单元区段切分是指针对平面线形方案以某种单元分段的长度进行线形切分，将平面线形划分成多个单元；分段的起点需要同时考虑两种情况，一是线形桩号的起点作为分段起点，二是线形桩号的终点作为分段起点；分段的长度是单元分段长度；(1)设置单元分段初设长度及初设长度的个数；(2)基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分；基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分，即分别从道路线形起点桩号和线形终点桩号开始，以单元分段长度对线形进行切分，则针对每个平面线形方案有两种切分结果；平面线形方案至少为两个或两个以上；当线形切分时最后一段的长度小于单元分段长度时，则最后一段的线形要素不纳入后续步骤的线形提取以及指标分析工作；与确定的多个单元分段长度相对应，针对每一个平面线形方案，将有多个线形切分结果；(3)检验单元分段长度及个数的有效性，确定最终的单元分段长度及长度个数；其中，初设长度的有效性检验标准是：当基于道路线形起点桩号和基于道路线形终点桩号两种分段起点切分下的单元区段中线形元素的最大值同时大于等于2时，则判断初设长度有效；最终确定的单元分段长度的个数建议为奇数，且不低于3个；若依据步骤一(1)的设置，最终确定的单元分段长度的个数低于3个，则需返回步骤一(1)，增加初设长度的个数，直到满足单元分段长度的个数为奇数且不低于3个为止；(4)切分平面线形方案，获得单元区段；以步骤一(3)中的最终单元分段长度及个数，对平面线形方案进行切分，获得不同单元分段长度下不同方案的单元区段；步骤二：提取每个单元分段长度下的线形元素；基于步骤一获得的不同单元分段长度下的线形切分结果，针对不同的单元分段长度，分别提取每个单元区段的平面线形元素；所提取的平面线形单元分段长度下的平面线形元素包括：平面线形单元区段数量、单元区段的编号、单元区段中平面元素编号、单元区段中平面元素类型、单元区段中平面元素平面长度、单元区段中平面元素弦长、单元区段中平面元素半径、单元区段中平面元素转向；步骤三：针对不同的单元分段长度，实现每个单元长度下的元素集成信息处理；每个单元长度下平面元素集成信息包括：单元区段的编号、单元区段中平面元素的构形特征参数、单元区段中平面元素的元素数量、单元区段中平面元素的累积长度、单元区段中平面元素的累积弦长；步骤四：计算平面线形连续均衡性的基本指标；针对不同的单元分段长度下的单元区段，计算基于道路线形起点(或终点)桩号的线形连续均衡性的基本指标；平面线形的基本指标包括：相邻单元弦弓比均衡性系数、相邻单元元素数量均衡性系数、相邻单元转向特征均衡性系数；(1)相邻单元弦弓比均衡性系数计算：先计算每个单元区段中单个元素的弦弓比；计算每个单元区段中元素的弦弓比均值，即所有元素弦弓比之和除以元素数量；计算每个单元区段的整体弦弓比，即单元区段中平面元素的累积弦长除以平面元素的累积长度；计算每个单元区段的弦弓比系数，即单元区段中元素的弦弓比均值与单元区段的整体弦弓比之积的开平方根；计算相邻单元弦弓比均衡性系数，包括两种：相邻单元正向弦弓比均衡性系数和相邻单元反向弦弓比均衡性系数；其中，相邻单元正向弦弓比均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即上游单元区段的弦弓比系数除以下游单元区段的弦弓比系数；相邻单元反向弦弓比均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即下游单元区段的弦弓比系数除以上游单元区段的弦弓比系数，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算结果分为基于道路线形起点桩号的相邻单元正(反)向弦弓比均衡性系数和基于道路线形终点桩号的相邻单元正(反)向弦弓比均衡性系数；(2)相邻单元元素数量均衡性系数计算；相邻单元元素数量均衡性系数包括两种情况：相邻单元正向元素数量均衡性系数和相邻单元反向元素数量均衡性系数；其中，相邻单元正向元素数量均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的元素数量比值，即上游单元区段的元素数量除以下游单元区段的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法，其步骤如下：步骤一：参数设置及单元区段切分；单元区段切分是指针对平面线形方案以某种单元分段的长度进行线形切分，将平面线形划分成多个单元；分段的起点需要同时考虑两种情况，一是线形桩号的起点作为分段起点，二是线形桩号的终点作为分段起点；分段的长度是单元分段长度；(1)设置单元分段初设长度及初设长度的个数；(2)基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分；基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分，即分别从道路线形起点桩号和线形终点桩号开始，以单元分段长度对线形进行切分，则针对每个平面线形方案有两种切分结果；平面线形方案至少为两个或两个以上；当线形切分时最后一段的长度小于单元分段长度时，则最后一段的线形要素不纳入后续步骤的线形提取以及指标分析工作；与确定的多个单元分段长度相对应，针对每一个平面线形方案，将有多个线形切分结果；(3)检验单元分段长度及个数的有效性，确定最终的单元分段长度及长度个数；其中，初设长度的有效性检验标准是：当基于道路线形起点桩号和基于道路线形终点桩号两种分段起点切分下的单元区段中线形元素的最大值同时大于等于2时，则判断初设长度有效；最终确定的单元分段长度的个数为奇数，且不低于3个；若依据步骤一(1)的设置，最终确定的单元分段长度的个数低于3个，则需返回步骤一(1)，增加初设长度的个数，直到满足单元分段长度的个数为奇数且不低于3个为止；(4)切分平面线形方案，获得单元区段；以步骤一(3)中的最终单元分段长度及个数，对平面线形方案进行切分，获得不同单元分段长度下不同方案的单元区段；步骤二：提取每个单元分段长度下的线形元素；基于步骤一获得的不同单元分段长度下的线形切分结果，针对不同的单元分段长度，分别提取每个单元区段的平面线形元素；所提取的平面线形单元分段长度下的平面线形元素包括：平面线形单元区段数量、单元区段的编号、单元区段中平面元素编号、单元区段中平面元素类型、单元区段中平面元素平面长度、单元区段中平面元素弦长、单元区段中平面元素半径、单元区段中平面元素转向；步骤三：针对不同的单元分段长度，实现每个单元长度下的元素集成信息处理；每个单元长度下平面元素集成信息包括：单元区段的编号、单元区段中平面元素的构形特征参数、单元区段中平面元素的元素数量、单元区段中平面元素的累积长度、单元区段中平面元素的累积弦长；步骤四：计算平面线形连续均衡性的基本指标；针对不同的单元分段长度下的单元区段，计算基于道路线形起点或终点桩号的线形连续均衡性的基本指标；平面线形的基本指标包括：相邻单元弦弓比均衡性系数、相邻单元元素数量均衡性系数、相邻单元转向特征均衡性系数；(1)相邻单元弦弓比均衡性系数计算：先计算每个单元区段中单个元素的弦弓比；计算每个单元区段中元素的弦弓比均值，即所有元素弦弓比之和除以元素数量；计算每个单元区段的整体弦弓比，即单元区段中平面元素的累积弦长除以平面元素的累积长度；计算每个单元区段的弦弓比系数，即单元区段中元素的弦弓比均值与单元区段的整体弦弓比之积的开平方根；计算相邻单元弦弓比均衡性系数，包括两种：相邻单元正向弦弓比均衡性系数和相邻单元反向弦弓比均衡性系数；其中，相邻单元正向弦弓比均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即上游单元区段的弦弓比系数除以下游单元区段的弦弓比系数；相邻单元反向弦弓比均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即下游单元区段的弦弓比系数除以上游单元区段的弦弓比系数，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算结果分为基于道路线形起点桩号的相邻单元正、反向弦弓比均衡性系数和基于道路线形终点桩号的相邻单元正(反)向弦弓比均衡性系数；(2)相邻单元元素数量均衡性系数计算；相邻单元元素数量均衡性系数包括两种情况：相邻单元正向元素数量均衡性系数和相邻单元反向元素数量均衡性系数；其中，相邻单元正向元素数量均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的元素数量比值，即上游单元区段的元素数量除以下游单元区段的元素数量；相邻单元反向元素数量均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的元素数量比值，即下游单元区段的元素数量除以上游单元区段的元素数量，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算...

【技术特征摘要】
1.一种基于等长区段划分的道路平面线形连续均衡性评价方法，其步骤如下：步骤一：参数设置及单元区段切分；单元区段切分是指针对平面线形方案以某种单元分段的长度进行线形切分，将平面线形划分成多个单元；分段的起点需要同时考虑两种情况，一是线形桩号的起点作为分段起点，二是线形桩号的终点作为分段起点；分段的长度是单元分段长度；(1)设置单元分段初设长度及初设长度的个数；(2)基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分；基于单元分段初设长度实现不同方案下道路线形的切分，即分别从道路线形起点桩号和线形终点桩号开始，以单元分段长度对线形进行切分，则针对每个平面线形方案有两种切分结果；平面线形方案至少为两个或两个以上；当线形切分时最后一段的长度小于单元分段长度时，则最后一段的线形要素不纳入后续步骤的线形提取以及指标分析工作；与确定的多个单元分段长度相对应，针对每一个平面线形方案，将有多个线形切分结果；(3)检验单元分段长度及个数的有效性，确定最终的单元分段长度及长度个数；其中，初设长度的有效性检验标准是：当基于道路线形起点桩号和基于道路线形终点桩号两种分段起点切分下的单元区段中线形元素的最大值同时大于等于2时，则判断初设长度有效；最终确定的单元分段长度的个数为奇数，且不低于3个；若依据步骤一(1)的设置，最终确定的单元分段长度的个数低于3个，则需返回步骤一(1)，增加初设长度的个数，直到满足单元分段长度的个数为奇数且不低于3个为止；(4)切分平面线形方案，获得单元区段；以步骤一(3)中的最终单元分段长度及个数，对平面线形方案进行切分，获得不同单元分段长度下不同方案的单元区段；步骤二：提取每个单元分段长度下的线形元素；基于步骤一获得的不同单元分段长度下的线形切分结果，针对不同的单元分段长度，分别提取每个单元区段的平面线形元素；所提取的平面线形单元分段长度下的平面线形元素包括：平面线形单元区段数量、单元区段的编号、单元区段中平面元素编号、单元区段中平面元素类型、单元区段中平面元素平面长度、单元区段中平面元素弦长、单元区段中平面元素半径、单元区段中平面元素转向；步骤三：针对不同的单元分段长度，实现每个单元长度下的元素集成信息处理；每个单元长度下平面元素集成信息包括：单元区段的编号、单元区段中平面元素的构形特征参数、单元区段中平面元素的元素数量、单元区段中平面元素的累积长度、单元区段中平面元素的累积弦长；步骤四：计算平面线形连续均衡性的基本指标；针对不同的单元分段长度下的单元区段，计算基于道路线形起点或终点桩号的线形连续均衡性的基本指标；平面线形的基本指标包括：相邻单元弦弓比均衡性系数、相邻单元元素数量均衡性系数、相邻单元转向特征均衡性系数；(1)相邻单元弦弓比均衡性系数计算：先计算每个单元区段中单个元素的弦弓比；计算每个单元区段中元素的弦弓比均值，即所有元素弦弓比之和除以元素数量；计算每个单元区段的整体弦弓比，即单元区段中平面元素的累积弦长除以平面元素的累积长度；计算每个单元区段的弦弓比系数，即单元区段中元素的弦弓比均值与单元区段的整体弦弓比之积的开平方根；计算相邻单元弦弓比均衡性系数，包括两种：相邻单元正向弦弓比均衡性系数和相邻单元反向弦弓比均衡性系数；其中，相邻单元正向弦弓比均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即上游单元区段的弦弓比系数除以下游单元区段的弦弓比系数；相邻单元反向弦弓比均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的弦弓比系数比值，即下游单元区段的弦弓比系数除以上游单元区段的弦弓比系数，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算结果分为基于道路线形起点桩号的相邻单元正、反向弦弓比均衡性系数和基于道路线形终点桩号的相邻单元正(反)向弦弓比均衡性系数；(2)相邻单元元素数量均衡性系数计算；相邻单元元素数量均衡性系数包括两种情况：相邻单元正向元素数量均衡性系数和相邻单元反向元素数量均衡性系数；其中，相邻单元正向元素数量均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的元素数量比值，即上游单元区段的元素数量除以下游单元区段的元素数量；相邻单元反向元素数量均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的元素数量比值，即下游单元区段的元素数量除以上游单元区段的元素数量，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算结果分为基于道路线形起点桩号的相邻单元正、反向元素数量均衡性系数和基于道路线形终点桩号的相邻单元正、反向元素数量均衡性系数；(3)相邻单元转向特征均衡性系数计算；相邻单元转向特征均衡性系数包括两种情况：相邻单元正向转向特征均衡性系数和相邻单元反向转向特征均衡性系数；其中，相邻单元正向转向特征均衡性系数是指从道路线形的分段起点开始，向道路线形最后一个单元的区段终点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的转向特征参数比值，即上游单元区段的转向特征参数除以下游单元区段的转向特征参数；相邻单元反向转向特征均衡性系数是指从道路线形最后一个单元的区段终点开始，向道路线形的分段起点方向，依次计算相邻两个单元间的单元区段的转向特征参数比值，即下游单元区段的转向特征参数除以上游单元区段的转向特征参数，需要说明的是上游和下游的说法是以道路线形的分段起点开始来界定的；与分段起点的两种情况相对应，相邻单元弦弓比均衡性系数的计算结果分为基于道路线形起点桩号的相邻单元正、反向转向特征均衡性系数和基于道路线形终点桩号的相邻单元正(反)向转向特征均衡性系数；每个单元的转向特征参数的计算公式按照单元区段内元素的构形特征参数的差异分为两类，当单元区段内的构形特征参数属于同向特征时，则转向特征参数等于该单元区段内元素弦弓比的均值；当单元区段内的构形特征参数属于逆向特征时，则转向特征参数等于该单元区段内各元素弦弓比之积；相邻单元转向特征均衡性系数的计算公式有两种情况，一是当相邻单元的构形特征参数属于同向特征时，则相邻单元转向特征均衡性系数等于两个相邻单元转向特征参数的均值；二是当相邻单元的构形特征参数属于逆向特征时，则相邻单元转向特征均衡性系数等于两个相邻单元转向特征参数之积；步骤五：计算平面线形连续均衡性综合系数；(1)单个基本指标的变异系数计算；针对不同的单元分段长度，计算单个基本指标的变异系数；与分段起点的两种情况相对应，单个基本指标的变异系数包括基于道路线形起点桩号的单个基本指标变异系数和基于道路线形终点桩号的单个基本指标变异系数；基于道路线形起点或终点桩号的单个基本指标变异...

【专利技术属性】
技术研发人员：段铁铮，赵慧，吴楠，
申请(专利权)人：北京市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11