Введение к работе
Актуальность темы исследования. Повышенна эффективности и качества трудоемкого процесса проектирования автомобильных дорог невозможно без развития и повышения эффективности систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог (САПР-АД). Качественное преобразование САПР-АД связано с переходом на новую технологии проектирования, которая определяется развитием новых методов математического моделирования объектов проектирования.
Анализ методик-проектирования автомобильных дорог приводит к выводу об отсутствии системного подхода к геометрическому и математическому моделированию линейных и поверхности»: форм автомобильных дорог.
Ось дороги представляют двумя изображениями - планом и продольным профилем, проекционно не связанными друг с другом, что затрудняет математическое моделирование и.исследование оси как пространственной кривой. Геометрические модели поверхностей про-еатсей части и обочины представляют собой дискретные каркасы из далеко расположенных друг от друга (от 10 до 100 метров) отрезков прямых, составляющих поперечные профили. Математические модели этих поверхностей отсутствуют, их исследование'провести невозможно. Исследование линий кромок проезжей части и бровок земляного полотна вызывает затруднения хотя бы из-за невозможности доказать их принадлежность поверхностям проезжей части и обочины и т. п.
Таким образом, возникает необходимость системной разработки и исследования геометрических и математических моделей линейных и поверхностных форм автомобильных дорог.
Актуальность темы подтверждается включением ее в плановые НИР"Московского автомобильно-дорожного института и соответствием арограммз ГКНТ СССР К? 0.55.ІГР.
Все вышеизложенное определило цель и основные задачи исследования.
і Х1
Цель работы : создать^ систему геометрических й-}
математических моделей линейных и поверхностных форм автомобильных дорог; на алгоритмах и программах машинной графики и автоматизированного конструирования показать высокий уровень реализуемости полученной системы на ЭВМ.
Для реализации поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
провести теоретические исследования по созданию геометрических моделей оси автомобильной дороги, поверхности проезжей части, линии кромки проезжей части, поверхности обочины и линии бро вки земляного полотна, поверхности откоса;
разработать способ формирования математических моделей искомых геометрических форм;
разработать методику получения' необходимого дискретного каркаса поверхностных форм автомобильных дорог;
разработать методику визуализации геометрических форм автомобильных дорог;
разработать аналитическое представление проектных (красных) горизонталей;
внедрить полученные результаты исследований в проектную практику и учебный процесс.
Методика выполнения работы. При решении поставленных задач использовались методы начертательной геометрии, аналитической, проективной, дифференциальной, параметрической геометрии, методы вычислительной математики и других наук..
Теоретической базой проведенных в работе исследований по во
просам геометрического моделирования, . теории
изображений, прикладной геометрии поверхностей
являются работы Л.В. Бубенникова, И.И.' Котова, B.C."1 Обуховой,
А.Л. Подгорного, Н.Н. Рыжова, Н.Ф. Четверухина, М. Прагта, А. Фо
кса.
В области проектирования автомобильных дорог: О.В. Андреева, В.Ф. Бабкова, П.Я. Дзениса, М.С. Замахаева, Е.М. Лобанова, Е.С. Томаревской, Auberlen R„ Ajimine A., Calojero V., Fulciyk A.G., Kondo M., Kubn W.
В области автоматизированного проектирования: В.Н. Войкова, Ы.А. Григорьева, Ю.Я. Науджуна, Ю.Г. Сорокина, В.А. Федотова, Г.А. Федотова, O.K. Кульминского, Я.В. Хомяка, Karli F., Klumpp R
U
! Undenmann H.P., Linkwltz К., Schwenkel Э., Scareman L.R. [
Научная новизна исследований, выполненных в -диссертационной работе, заключается в следующем:
- осуществлен системный подход к математическому моделиро
вании линейных и поверхностных форм автомобильных дорог;
для моделирования линейных и поверхностных форм автомобильных дорог и решения геометрических задач .был привлечен каркас-но-параметрический метод конструирования поверхностей, объединенный с методом сплайн-функций;
полностью автоматизирован весь цикл проектирования линейных и поверхностных форм автомобильных дорог;
при формировании геометрической модели линейных форм автомобильных дорог решена позиционная задача определения линии пересечении лкнзйчатой поверхности общего вида с циклической поверхностью общего вида;
ресека задача конструирования и визуализации отсеков линейчатых поверхностей общего вида.'
Практическая ценность выполненного исследования заключается в разработшї методики, математических моделей, алгоритмов и програма для автоматизированного проектирования геометрических форм автомобильных дорог с улучшенными дифференциальными характеристиками. В частности, решены следующие задачи, имеющие практическую ценность:
разработаны математические модели линейных и поверхностных форт участка автомобильной дороги, удобные в практике проектирования и позволяющие оптимизировать конечный результат проектирования;
разработаны математические модели линейных и поверхностных ферм вирагпего участка дороги, удобные в практике проектирования и іюззоля.с^і:с оптимизировать конечный результат;
па сгнело полутени»:* теоретических результатов созданы прот'ра'ліі штсмагизирсва^юго конструирования поверхности автомобильной ;;ссі>і\т с ііизуа;ліса.тгл;Я ее на экране дисплея или на граф3-построптьлв, поз^отпттгзде визуатыю "проехать" по дороге;
дп:а гргггичеокпе рекомендации расчета локальных характеристик лпкойтзи: и поверхностных форм автомобильных дорог.
На srtrray ыпюсятс'я: UJ
- приложение метода каркасно-парзметрического моделирования]
. поверхностей в синтезе с методом сплайн-функций к созданию моде
лей линейных и поверхностных форм автомобильных дорог;
обобщенные геометрические и математические модели линейных и поверхностных форм автомобильных дорог;
геометрическая и математическая модели поверхности откоса земляного полотна, разработанная по единой с другими поверхностными формами методике конструирования;
рекомендации по математическому моделированию и по автоматизированному получению проектных (красных) горизонталей поверхностных форм автомобильных дорог;
геометрические и математические модели линейных и поверхностных форм виражного участка дороги;
алгоритма и программы расчета и визуализации линейных и поверхностных форм автомобильных дорог.
Реализация работы. Результаты.научных исследований и разработок диссертационной работы внедрены:
в проектно-изыскательском институте "Марагропромпроект" г. Йошкар-Ола Марийской АССР в виде методики расчета виражных участков и программы для ЭВМ;
в Кузбасском политехническом институте г; Кемерово в учебный процесс кафедры "Автомобильные дороги" для оценки зрительной плавности и ясности участков автомобильных дорог.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены:
на 46-й научно-методической и научно-исследовательской конференции НАДІ, в секции проектирования автомобильных дорог (г.1 Москва, 27 января - 3 февраля 1988 г.);
на НУ научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Азербайджанского инженерно-строительного института с участием представителей научных, производственных и проектных организаций (г. Баку, 10-15 апреля 1989 г.) ;
на семинарах аспирантов кафедры начертательной геометрии и черчения Московского автоыобильно-дорожного института (г. Москва, 1987-1989 г г.) .-
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных статьи, в которых достаточно полно отражены основные теоретические и прикладные результаты проведенных исследований.
UI - .. и
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введенияТ*
четырех глав, заключения, библиографии и приложения. Она содержит 120 страниц машинописного текста, 39 рисунков, I таблицу' и 158 наименований использованных источников.
