纬地三维道路CAD系统在通乡公路设计中的应用

纬地三维道路CAD系统在通乡公路设计中的应用

作者：贾延军

来源：《中国科技纵横》2013年第13期

【摘要】随着CAD技术的普及与推广，各种行业专业软件也在CAD平台上得到研发和应用。纬地三维道路CAD系统，就是在CAD平台上开发的一款国内比较优秀的道路设计软件。它能快速高效地完成各级公路主线及互通式立交的设计工作，其设计过程符合国内设计人员习惯，设计程序简洁，设计图表符合和满足各设计阶段需求。本文较详细地介绍了应用纬地道路CAD系统在玉门下西号至黄花农场通乡公路路线设计中的一些体会和认识。

【关键词】纬地道路公路设计

随着CAD技术的不断升级和我国道路交通建设的飞速发展，促使道路CAD设计软件得到广泛应用。纬地三维道路CAD系统以测设实践经验为依托，融和新的设计规范，并吸取国内外同类软件精华的基础上，推陈出新，由设计一线的工程师开发，其实用性强，操作简洁，出图效率高。

1 软件主要特点

（1）在平面设计中可在计算机屏幕上拖动鼠标选定和修改交点位置、曲线半径、切线长度、缓和曲线参数。智能布线功能，可以将已确定的直线、圆曲线等控制单元自动衔接为完整的路线，并可以对路线中任一控制单元进行平移、旋转和缩放等操作调整，直观快捷地确定出路线线位，在平面设计完成的同时，系统可以自动完成全线桩号的连接计算和平面绘图。可以根据旧路中心线测量点数据，利用平面曲线的穿线和自动拟合功能，恢复得到旧路路线平曲线参数。该功能在旧路改扩建设计中得到广泛应用。

（2）在纵断面设计中能够动态交互式完成拉坡与竖曲线设计，可实时修改变坡点的位置、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数；也可输入桥涵及构造物的控制标高，最小坡长、最大坡度、竖曲线半径等参数，运用纵断面拟合与优化工具完成十个拉坡设计方案和一个推荐方案。纵断面设计程序可完成路基左右侧边沟排水沟的沟底拉坡。

（3）在横断面设计可以任意定制各种横断面类型、多级填挖方边坡、护坡道、边沟、排水沟、截水沟和路基支挡防护构造物。能够时准确计算并输出断面填挖方面积及坡口、坡脚距离等数据，可准确考虑路基左右侧超填、清表土方以及路槽部分的土方数量变化。

（4）可以方便定制各种图表的模板，包括EXCEL图表和CAD图表，可以在模板中插入电子签名。

2 设计流程

对于低等级公路，一般可以在完成外业数据采集后再用纬地软件进行设计绘图，也可以在外业测设过程中运用纬地软件进行现场的平面数据计算。

从设计流程上说，按①平面设计—②运用设计向导-③纵断面设计—④路基设计计算—⑤横断面设计—⑥数据复核与修改—⑦正式出图这七个步骤进行。

平面线形数据输入完成后，根据设计向导，输入相关项目参数，如输入公路名称、公路等级、路基标准断面、路基边坡参数、水沟设置参数及超高加宽参数等，点击完成后将生成初步的设计参数文件。

纵横断面的数据可以在EXCEL中输入，然后复制入项目设计中心，也可直接在数据编辑器中输入。

3 工程应用

3.1 本项目基本资料

玉门市下西号至黄花农场通乡四级公路改建工程起于玉门市玉门镇下西号乡接玉门至花海通乡公路K52+910处，途经下西号一队、小泉、沙泉子、塔尔湾六队、黄花农场十一队、黄花农场场部、黄花农场十三部、黄花农场畜牧队，终点位于黄花农场十四队，路线全长约

18km，双车道，路基宽度8.5米，路面宽度7米，两侧土路肩各0.75米，设计车速30km/h，该项目已建成通车。

3.2 平面设计

全线共计交点17个，平面数据是用全站仪采集完成的，所以数据输入方式采用交点间距加转角的方式进行，起点坐标假设为原点，起始方位角为假设280度。交点转角左偏角为负，右偏角为正，格式为度.分分秒秒，即右偏14度8分2秒，输入14.0802。前缓长后缓长分别为前缓和曲线和后缓和曲线长度。数据输入完后点“导入交点数据”按钮，系统提示输入平面交点数据文件名称（*.jd）后，点击“保存”。然后点击“交点数据导出”，即将jd转换为jdx。如图1所示在项目管理器中，选择*.jdx文件及路径。打开主线平面线形设计菜单，平面交点文件已自动链接，便可进行计算绘图，如图2所示。

3.3 运用设计向导

运用设计向导，完成整个项目诸多标准和参数的确定与选用。输入项目名称：下西号至黄花农场通乡四级公路，项目类型为公路主线。路线等级为四级，设计时速为30公里每小时。路幅及断面形式中输入路基宽度8.5米，路基宽度7米，土路肩0.75米，行车道横坡为2%，

土路肩横坡为3%。路基填方边坡为1：1.5，挖方边坡为1：1，超高方式采用绕中轴旋转，加宽采用一类加宽。其桩号序列采用20米间距。

设计向导完成后，系统会自动生成相关的桩号文件，超高加宽文件等。需要在设计参数控制文件编辑中对桥梁涵洞桩号，地质情况、用地宽等参数进行完善。

3.4 纵断面设计

纵断面设计其实是一个在平面和横断面之间承前启后的过程，设计的粗细对路基、构造物的工程规模等都有直接影响，拉坡时通常要先整体、后局部、然后再回到整体的进行考虑，这个过程往往又是一个前后衔接、需要耐心的工作。项目通过水准测量获得原路地面标高，并在准备好纵断面设计所需的桥涵构造物、路基最小高度、填挖平衡控制点等设计控制参数后，使用系统的动态可视化拉坡功能，根据设计窗口中的各种技术参数，通过直接手工拖动变坡点和修改曲线半径等方法，结合平、横面及其他相关的因素实时调整纵断面。见图5。

3.5 路基设计计算

路基设计计算主要完成读取相关数据，确定桩号区间内的每一个桩号的超高横坡、设计高程、地面高程、变化路幅参数以及计算路幅各相对位置的设计高差，并将以上所有数据按照一定格式写入路基设计中间数据文件，以备打印路基设计表和计算、绘制横断面图之用。如图6。

3.6 横断面设计

横断面设计俗称“戴帽子”，是设计横断面的常用方法，其过程就是绘制横断面图，它有三种基本形式（路堤、路堑、半填半挖），只要地面线、路线设计标高和路基宽度、边坡坡率等确定后，就可按照公路等级对应的标准横断面设计。项目采用参数化的设计方法，在设置完超高、加宽文件后，通过对CTR文件中边坡、水沟、用地、构造物、路槽等多项参数的录入，而后开始路基设计计算，批量生成横断面设计图，横断面设计绘图控制见图7。设计控制主要是控制绘图桩号，是否生成土方文件；土方控制主要是对清表及超填土方的选取；绘图控制主要是对出图形式的参数选定。

3.7 数据复核与修改

主要是对平纵横及土方数量的复核。若土方量大，则要对纵断面拉坡数据进行调整。纵断面数据修改后，要重新计算路基设计表，重新保存横断面中的土方数据文件。也可以根据经济技术指标表对各项设计参数进行复核与调整。

3.8 正式出图