高速公路座標高程計算軟體3.3版本發布

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高速公路座標高程計算軟體說明

 高速公路座標高程計算軟體是在多年的施工放樣工作中總結出來的一個很有效程式。它是公路、鐵路施工放樣的好助手，可以幫你完成以前你用很大的精力和時間完成的計算。它能在工作中給予很大的方便，使你能從繁瑣的計算工作中解脫出來，你只要按要求將已知的幾個資料輸入即可，並大大的提高了計算精確性和準確性。操作簡便、實用，適合採用座標法放樣，如具有全站儀和測距儀的測量放線工作，快速準確定位。

高速公路座標高程計算軟體可以幫你完成直線、圓曲線、緩和曲線(完全緩和曲線和不完全緩和曲線)、S形曲線、複曲線、試車場高速環道布勞斯曲線的中樁和任意長度、任意角度邊樁座標和高程的計算，並可根據你有要求加任意點的座標。計算方法根據曲線是否完整對稱可以選擇交點法計算和特殊點計算方法。產生的座標成果可以直接通過資料線匯入全站儀，也可以匯入Excel中便於列印，匯入AUTOCAD中產生DWG圖形，根據線形是否平順來檢驗座標準確性。

高速公路座標高程計算軟體應用於公路、鐵路、等座標高程計算，可用來計算橋樑樁基、立柱、支座墊石、護欄、橋面系及涵洞通道座標高程，可計算試車場高速環道布勞斯曲線座標，是施工放樣和圖紙座標高程複核的好幫手，還可以用來複核工程上廣泛應用的可程式化計算機CASIO 5800座標高程避免出錯。

他是一個免費軟體，沒有任何限制。附送CASIO4850，5800程式及演算法。

：百度“高速公路座標高程計算”。

1、座標計算

座標計算有兩種方法：交點法和線元法。

交點法一般適用於對稱的完全緩和曲線，計算流程是先在【交點法計算平曲線】標籤中輸入各交點座標及曲線要素==>產生平曲線ini格式參數==>在【線元法計算】標籤中匯入產生的ini格式參數==>計算座標。

線元法適用於線形複雜的任意曲線，比如含有不完全緩和曲線的匝道，按照分段原則，先逐段輸入各段起算點的座標方位角及曲線要素==>儲存==>計算座標。

1.1交點法計算座標

交點法計算平曲線功能，一般是用來計算對稱的完全緩和曲線的，如果特徵點裡程與圖紙不符，必須查明原因，比如是由斷鏈或者不完全緩和曲線引起的。

一般地，匝道用線元法，主線用交點法，因為匝道的線型不一定是標準的交點法線型，如果不是標準的交點法線型，用常規方法推算是不對的，交點法適用於緩1+圓+緩2這種線型，對於緩1+圓1+緩2+圓2這種，緩2是分到圓1還是圓2上是有區別的，如果緩2分到半徑小的圓上就適用交點法，反之則不適用。

交點法也能夠推算不完全緩和曲線。在交點法計算中，如果遇到了不完全緩和曲線，只需要單擊“手工輸入AB”按鈕，手工輸入第一第二迴旋參數就可以進行不完全緩和曲線計算。對於完全緩和曲線，A1=sqr(R*Ls1)，對於不完全緩和曲線，A1=sqr(|Ls1*R1*R2/(R1-R2)|)。切線長、曲線總長，偏角根據輸入的參數自動計算。

一般交點法計算中，第一第二緩和曲線的半徑都是靠近圓曲線方向半徑減小，此時第一第二迴旋參數AB取正值，對於兩圓夾一緩這種卵形曲線，根據切點的選擇位置不同，可能出現靠近圓曲線方向半徑增大，此時AB應該輸入負值，這種情況很少見。線元法中AB沒有正負之分，取正值負值結果都一樣。

交點法輸入的參數來源於圖紙的《直線、曲線及轉角一覽表》、《曲線要素表》。如：

 

 

交點法需要輸入交點數目、起始交點號、交點裡程Kjd、交點座標XY、圓半徑R（注意左偏取負，右偏取正）、緩1長Ls1、緩2長Ls2，輸完每一個交點之後必須點【輸入】按鈕，軟體會臨時儲存在數組中，單擊【儲存到檔案】按鈕，可以把參數儲存為sct檔案，便於下次載入。

 

  第一個交點的裡程作為線元法計算的起點裡程，其座標作為定向用，不用輸入半徑和緩和曲線長參數。

第二個交點的裡程用來推算下一個裡程。

第三個交點及以後的交點輸入座標XY後，才能推算其裡程，原理是K3=K2+D23-(T21+T22-Lz2)，碰到斷鏈修改即可。建議輸完所有的座標之後從第三個交點開始推算交點裡程，如果推算的裡程與設計圖紙有誤差（由四捨五入引起），就以設計圖紙為準。這樣做減少了參數輸入的工作量，可以從直線曲線及轉角一覽表中任意截取一段來計算。

最後一個交點裡程是最後一段的HZ點，作為線元法計算的終點裡程，座標做定向用，不用輸入半徑和緩和曲線長參數。

考慮到交點法計算各種類型的複雜性及計算的準確性，各交點的裡程仍然通過手工輸入，而不是通過只輸入起點裡程來推算，這樣容易處理斷鏈，而且不會出現因為某一個交點計算錯誤造成其後所有的特徵點都計算錯誤的問題。

輸完所有的交點座標之後，軟體可以進行圓曲線半徑的判定，左偏取負右偏取正，與線元法對半徑的正負取值保持一致。建議輸完所有的交點座標之後再判定。

軟體提供了一個簡單地產生交點CAD指令碼的功能。產生CAD指令碼之後，在CAD中單擊工具下拉式功能表→運行指令碼→選中產生的指令檔就可以畫出交點位置。交點線和交點標註分別放在兩個圖層中。

逐一核對各特徵點座標，確保無誤後，單擊【產生線元法平曲線參數】按鈕，就可以產生線元法需要的ini格式參數，由於斷鏈、某些圖紙的交點裡程不是真正的交點裡程，而是曲中點裡程等各種原因，線元法產生的ini格式參數僅作為減少線元法輸入量參考使用，對於與圖紙座標不相符的，一定要弄清楚原因，線上元法參數中予以調整。

1.2線元法計算座標1.2.1座標正算

分段法則：直線單獨分段；單一的圓曲線單獨分段；緩和曲線1+圓曲線+緩和曲線2為一個整體單獨分段，若不存在第一或第二緩和曲線（即不完全緩和曲線）仍然可以計算；若不存在圓曲線，則O取零。參考CAD圖《平曲線計算圖例》。

對於兩圓夾一段緩和曲線分段這種類型，緩和曲線應該分到半徑較小的那個圓上，因為程式演算法本來就是從HY和YH點小半徑R向大半徑∞方向進行推算的，不同於以往從ZH或HZ點計算，從ZH或HZ點推算是從大半徑∞向小半徑R方向進行推算的。這種情況下迴旋參數A=根號下√abs(Ls*R1*R2/(R1-R2))，Ls為緩和曲線長，R1，R2為半徑。

 

對於有斷鏈情況，需要在斷鏈處斷開並處理。實際裡程短於設計裡程叫短鏈；實際裡程長於設計裡程叫長鏈。長鏈會出現兩個一模一樣的樁號，注意這兩個樁號的座標是不一樣的。短鏈就不一樣了，你會發現中間會少一段。

各參數意義（與CASIO計算程式一一對應）：①已知參數，Ki為該分段的終點裡程，J為起算點裡程，C、D為起算點的X、Y座標，F為起算點的切線方位角，R為圓曲線半徑（左偏取負，右偏取正），A、B為第一、第二緩和曲線迴旋參數，若第一或者第二緩和曲線不存在，此時A或B可取零；O為圓曲線長度。②所求參數，K為所求點的裡程，T、P為第一偏距、偏角，S、Z為第二偏距、偏角，偏角取從該點的切線順時針旋轉的夾角；F、Q切線方位角輸入輸出均為度.分秒的格式，例如153°24′05.24″=153.240524。Q改變時，可按照新方位角為基準，結合第一第二偏距、偏角重新計算所求點。

     

輸完每一段之後必須點【輸入】按鈕，軟體會臨時儲存在數組中，單擊【儲存到檔案】按鈕，可以把線元法參數儲存為ini檔案，便於下次載入。

起算點的意義：線元法的每個分段必須知道一個點的座標方位角及必要的曲線參數才能推算該分段每個點的座標，這個已知點稱為起算點。對於直線段或圓曲線段，起算點可取直線或圓曲線上的任意一點；對於帶第一、第二緩和曲線的平曲線段，本軟體起算點應取HY點，也就是說，每一個HY點的座標方位角必須輸入到程式中。

如果HY點座標方位角沒有給出，單擊【從圓曲線推算HY點】可以自己推算HY點座標切線方位角。如有三種方法：

PTR一點法：已知圓上任意一點P1的裡程座標，切線方位角T，圓半徑R，輸入HY點裡程就可以推算其座標及切線方位角。

PPR兩點法：已知圓上任意兩點P1，P2的裡程座標，圓半徑R，輸入HY點裡程就可以推算其座標及切線方位角。【推薦採用】

PPP三點法：已知圓上任意三點P1，P2，P3的裡程座標，輸入HY點裡程就可以推算其座標及切線方位角。

注意輸入的時候裡程要依次輸入，確保P1<P2<P3，這和在cad中畫圖類似。

 

 所有的線元法參數輸入完畢之後，單擊【檢驗Ki】按鈕，可以對線元法參數進行簡單的有效性檢驗，檢驗裡程是否從小到大排列，檢驗兩圓夾一緩類型分段終點是否有錯誤(正確的分段應該把緩分到半徑小的圓)。

載入ini平曲線參數後，預設為計算全線座標，可修改來計算某段曲線，預設間距也可修改，批次運算座標，可以設定小數位元，座標結果可以輸出csv格式，txt格式，excel格式。單擊【計算起點】，可以某一點。

座標還能夠產生cad指令碼，cad指令檔是非常靈活的圖形產生方式，支援不同cad版本，也可以直接在指令檔中修改文字樣式高度style之後產生。產生的中樁CAD指令碼設定成在全局座標系下產生，注意的是全局座標系與大地測量座標系的區別是XY座標是互換的，否則畫出的圖形與實際相反。產生CAD指令碼之後，在CAD中單擊工具下拉式功能表→運行指令碼→選中產生的指令檔就可以畫出線位元影像。產生指令碼並在CAD中繪圖的意義在於座標複核，複核的方法很簡單：中樁必須很平順，如果有某個地方斷開，一定要查明原因並修改參數。

 

 預設以指令碼名字為基礎，增加三個圖層，分別為中樁、裡程標註、特徵點標註。例如如果輸入產生指令碼名字為AK，那麼在cad中會增加AK中樁、AK裡程標註、AK特徵點標註三個圖層，運行指令碼後會把當前層設定為0層。可以在圖層顏色的設定框進行設定，1紅色 2黃色 3綠色 4青色 5藍色 6洋紅 7白 8灰，可以查看cad色彩索引1-249。

 

批次運算中邊樁座標到excel，3.1版本開始支援WPS表格輸出，如果沒有安裝office，選擇輸出到excel時自動開啟WPS表格。CTRL+BREAK鍵可以終止輸出。

任意斷面批次運算中邊樁座標：

 

確定CAD線位元影像平順，excel逐樁座標與圖紙相符後，單擊【5800】按鈕，軟體可以全自動直接產生卡西歐5800主程式,便於校核！子程式ZX,HUAN,YUAN,PQX不可缺少（開始菜單組中《淮息5標CASIO5800座標高程計算.doc》有範例）。注意角度F格式是度.分秒要正確輸入！

 

卡西歐程式用完了A～Z的26個字母變數，保證所有變數程式下次運行保留數值，對於系統專用微積分變數KLMN，以及系統極座標演算法的極徑極角IJ有所保留，且沒有擴充變數節約記憶體空間（一個變數佔12位元組）。儘可能用常用變數表達各參數意思，平豎曲線計算變數不衝突，各變數意義：平曲線：AB緩1緩2迴旋參數，CD起算點座標，EF起算點方位角，GH邊樁座標，I左右偏判定，J起算點裡程，K所求點裡程，L緩和曲線長，MN置鏡點座標，O圓曲線長，P第一偏角，Q切線方位角，R圓曲線半徑，S第二偏距，T第一偏距，UV切線支距座標系座標，W判定第一第二緩和曲線，XY中樁座標，Z第二偏角。

邊樁座標計算：簡單的採用一次偏距法，對於涵洞、承台、橋台等推薦用二次偏距法，一次偏距法有其局限性。的2#墩樁基可以直接用一次偏距法計算。3#橋台所有下部結構橫向軸線為支座中心線，所有下部結構的布置必須按照支座中心線來布置，這時候，如果推算出第一排樁基和第二排樁基的裡程，然後按照一次偏距法，就會得出錯誤的座標，因為這樣算可能會因為中線不是直線而導致兩排樁基不平行，實際上這兩排樁基應該是平行的，承台也是個矩形。同時一次偏距法也難以考慮墩台平行布置所撥的偏角問題，因為每個墩橫向軸線與該處切線方位角所成的角度是不同的，不是一個固定偏角。

 

二次偏距法如所示，T為第一偏距，P為第一偏角，S為第二偏距，Z為第二偏角。第一偏距推算到P1點（G1，H1），第二偏距推算到P2點（G，H），這樣能夠保證下部結構所有都按照支座中心線來布置。

 

對於不同的偏距、偏角，軟體提供了wsc格式輸入。程式檔案夾中有很多wsc範例。

 

軟體還可以直接從excel匯入點號、裡程、偏距偏角來計算樁位座標，注意excel格式必須用設定好的格式，開始菜單有範例格式《不規則裡程偏距座標複核格式wsc.xls》（如），這個格式也可以通過建立wsc檔案匯出後獲得，基準切線方位角，格式為度.分秒，例如230度04分05秒輸入230.0405，若在[0,360]度之間表示平行布置，否則表示徑向布置。路基一般為徑向布置，就是與該點的切線方位角垂直，所以基準方位角隨便輸入一個負值例如【-1】即可。

 

 

匯入wsc或者指定格式的excel之後，可以產生這些座標點的cad指令碼，或者匯出到excel中。產生CAD指令碼之後，在CAD中單擊工具下拉式功能表→運行指令碼→選中產生的指令檔就可以描出點位元影像。

1.2.2汽車實驗場座標計算

參考李運勝博士《布勞斯曲線在高速環道幾何設計中的應用》及《高速環道幾何線形的運動學評價》，高速環道是汽車實驗場中專供汽車進行連續高速行駛實驗的閉合迴圈跑道，其常用的幾何設計方法有布勞斯曲線設計法和麥克康納爾曲線設計法。在以上兩種高速環道幾何設計方法中，我國道路設計工作者對麥克康納爾曲線設計方法已經有所瞭解，但對布勞斯曲線的研究卻少之又少。目前中國已經建成投產的試車場有海南汽車實驗場、定遠總後汽車實驗場、襄樊汽車實驗場、通縣交通部公路交通實驗場、農安一汽汽車實驗場等，其高速環道幾何設計都無一例外地採用了麥克康納爾曲線，但李運勝博士的研究成果表明:在同等設計條件下如果幾何線形改用布勞斯曲線，則其高速環道的運動特性可以得到全面的提高。因此，在今後中國高速環道幾何設計中，他推薦優先考慮採用布勞斯曲線作為高速環道的幾何線形，以獲得比麥克康納爾曲線更佳的運動學特性和行駛舒適性。

利用泰勒展開式和積分，我終於首次完成了布勞斯曲線的座標方程推導，並在程式中增加了布勞斯曲線的分段計算。主程式只需要按照原來的辦法分段就行了，在ZH、HY、YH、HZ點斷開，第一布勞斯曲線起算點是ZH點，第二布勞斯曲線起算點是HZ點，起算方位角是前進方向上的起算點方位角。中間圓曲線起算點可以是圓上的任意一點。

3.2版本增加了汽車實驗場高速環道麥克康納爾曲線的平面座標計算功能。麥克康納爾曲線的演算法得益於李運勝博士1992年發表的《高速實驗環道的幾何設計》、2002年發表的《高速環道幾何線形的運動學評價》，上海市政工程設計研究總院進階工程師張海軍2007年發表的論文《高速環道幾何線形設計方法研究》，在此表示忠心的感謝。在這些理論的基礎上，我採用了一元二次積分近似計算的新方法來計算MC曲線的平面座標，這種方法的好處是可以同時用複合辛普森公式或複合高斯-勒讓德求積公式快速地計算出任意一點的切線方位角，從而計算邊樁座標。

試車場高速環道(SBA)設計時速160～300km/h，緩和曲線類型有迴旋線、布勞斯曲線(Bloss曲線)、麥克康納爾曲線(MC曲線)等類型。

(1)高速環道迴旋線(Cornu Spiral)設計方案多用於歐、美國家面積較大的汽車實驗場。

(2)布勞斯曲線(Bloss曲線)是最早由Bloss於1936年提出的以符合汽車行駛重心軌跡特性為目標的緩和曲線形式，1983年由德國的皮特(PeterSchuhr)先生才求得該緩和曲線數學模型的級數解後形成的高速環道設計新方法，德國OBERMEYER設計諮詢公司開發了一整套用於高速環道幾何設計及曲面施工成型控制的軟體,並先後於1990和1993年將其運用於奧迪(AudiAG)公司的汽車實驗場和戴姆勒平治公司汽車實驗場高速環道的設計和施工中。德國汽車實驗場較多採用Bloss曲線，中國於2003年8月8日建成的上海福士安亭汽車實驗場是中國第一個轎車專用實驗場，高速環道第一次採用了Bloss曲線。重慶長安試車場高速環道採用的也是Bloss曲線。

(3)麥克康納爾曲線(MC曲線)由美國福特公司車輛實驗部主任麥克康納爾(W.A.Mcconnell)在1957年提出，它是一種物理型的曲線，以人體能夠感受到的側擺運動自由度的特性極限值的經驗資料為設計控制指標，來提高車輛在彎道行駛時人員乘坐的舒適性。美國、日本、中國汽車實驗場多採用MC曲線，中國已經建成的試車場有海南汽車實驗場、定遠總後汽車實驗場、襄樊二汽汽車實驗場(160km/h)、通縣交通部公路交通實驗場、農安一汽汽車實驗場、長城保定徐水汽車實驗場等，其高速環道幾何設計都無一例外地採用了麥克康納爾曲線。他不同於以往純數學型的緩和曲線，他的平曲線參數包括了緩和曲線起點的路面橫坡i0(0.7～1.0%)、平衡車速v(120～300km/h)、重力加速度g(9.8或9.81m/s2)等參數。高速環道一般選取最外側的高速環道的中線作為設計中線，中線座標方位角的推導過程如下：

①根據設計平衡車速和力學平衡條件 ，確定圓曲線段的曲線半徑R=v^2/(gtan(θ0+φ)，得到相應的側擺角φmax。

②求任意一點的切線方位角τ=∫[0,L]gtan(θ0+φ)/v^2dL，側擺角φ=f(L),φ是L的分段連續三次多項式，把φ值代入，τ=f(L)是一個超越積分，原函數不能用任何一種已知的初等函數來表達，被積函數由於是三次多項式的分段正切函數，難以用泰勒公式展開為弧長的冪級數，這裡用利用收斂速度較快的複合辛普森公式或複合高斯-勒讓德求積公式計算任意定積分的近似值。

③利用二次積分近似計算的概念求出切線支距座標系下的座標u、v，u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL。把弧長L按照ΔL=0.4～0.5m左右的間距分成n0等份，對於每一等份有Δx=ΔL*cosτ，Δy=ΔL*sinτ，然後把他們累加起來就可以得到u、v。

④利用座標旋轉，求出大地座標系下的座標。X=C+WUcosE-IVsinE，Y=D+WUsinE+IvcosE,Q=E+W*I*τ，E=ZH或HZ點切線方位角，K為所求點的裡程,CD為ZH或HZ點座標，EF為前進方向的直線方位角，I=R/Abs(R),半徑R右偏取正，左偏取負；W第一段取正1，第二段取負1。

麥克康納爾曲線不同於所有純數學型的那些緩和曲線，由於切線方位角τ=f(L)是一個超越積分函數，造成了切線支距座標系下的座標u=∫[0,L]cosτdL,v=∫[0,L]sinτdL是一個一元二次積分函數，不能用一次積分函數或者初等函數來表達，所以只能進行定積分的近似計算，因而ΔL的取值不同會造成計算結果的很大差異，理論上ΔL取值越小計算結果越精確，但是ΔL取值越小計算時間越長，同時會造成累計誤差，而高速環道下部為路基工程由於有超寬碾壓部分，施工放樣時±5cm的控制精度也滿足施工要求，路面施工時則要求±3mm以內，所以選取合適的ΔL在精度滿足條件的前提下儘可能減少計算時間是折衷的辦法。一般情況下可選取ΔL=0.4～0.5m，然後對HY點或YH點的X座標進行檢驗，調整步距ΔL直到HY點或YH點的X座標與設計相吻合即可。從推導過程可以看出，麥克康納爾曲線的解算並不嚴密，座標解算的結果只是一個近似結果，是在一定條件下滿足精度要求的、相對可接受的結果。

3.0版本提供了CASIO fx-9750GII，9860程式的G1M和G2M格式全套座標高程方位角來源程式，5800改編成9750或者9860程式很簡單，主要注意以下幾點：

①9750不支援類似？A的變數輸入命令，必須用？→A。

②9750計算機：有A~Z，r，θ，28個字母變數，不支援擴充變數，Pol函數和Rec函數的答案不使用任何字母變數。Pol和Rec函數結果儲存在List Ans列表中,Pol(C-N,D-E)，List Ans[1]→I：List Ans[2]→J取出距離。

③9750和9860原生不支援上次輸入的變數顯示，需要自己手工編寫程式實現輸入的變數回顯。借用了網友wu525436發布的9750變數回顯示範程式(支援多行)A1程式，在此表示感謝。用法如下：

Filename:CEYI

"Q="→str 1:1→θ

Q→r:Prog "A1":r→Q

"T="→str 1:2→θ

T→r:Prog "A1":r→T

"P="→str 1:3→θ

P→r:Prog "A1":r→P

"S="→str 1:4→θ

S→r:Prog "A1":r→S

"Z="→str 1:5→θ

Z→r:Prog "A1":r→Z

X+Tcos (Q+P)→U:Y+Tsin (Q+P)→V:U+Scos (Q+Z)→G:"G=":G

V+Ssin (Q+Z)→H:"H=":H:Return

 

Filename:JXZK

Deg:"K="→str 1:1→θ

K→r:Prog "A1":r→K

If K≤37891.216:Then 35093.297→J:3805705.6572→C:506456.4048→D:157.54158→F:5500→R:Prog "YUAN":Goto 1:IfEnd

If K≤40726.655:Then 40726.655→J:3800147.637→C:506470.657→D:187.03053→F:Prog "ZX":Goto 1:IfEnd

Lbl 1:

④9750和9860來源程式可直接用電腦與計算機串連軟體FA-124錄入後輸入到計算機，也可以用FA-124軟體匯入別人輸好的程式到計算機中，推薦從電腦錄入或者匯入的方法。fx-9750GII Manager PLUS是計算機的電腦模擬器，可用來進行測試。配套的子程式ZX,HUAN,YUAN,PQX，GC已錄入好，可直接從g2m檔案匯入。

座標及高程主程式用軟體產生txt檔案後粘貼到電腦與計算機串連軟體FA-124中，在FA-124中把所有的亂碼對照txt程式清單修改為正確的符號及函數，注意角度F格式是度.分秒要正確輸入！！！例如187.03053→F，應輸入187°03°05.3°→F。OPTN-ANGEL-度分秒。

在9750、9860程式中加入了反算功能，為了適應此更改，對5800程式進行了修改，把CEYI子程式從ZX、YUAN、HUAN中移出來，在主程式中直接調用,取消XYQ在ZX、YUAN、HUAN中的顯示，改為在CEYI中顯示變數結果。

3.2版本增加了CASIO fx-9750 GII、fx-9860 GII解算布勞斯曲線、麥克康納爾曲線平面座標的子程式。由於麥克康納爾曲線需要按照ΔL=0.5m分段計算，而且每個分段的切線方位角需要進行1-3次分段積分，計算量非常大，因此當計算到麥克康納爾曲線弧長最大處，模擬器測試計算時間長達5分鐘之久，沒有實用價值，這裡只是提供一個思路，如果想要計算速度快，可以用利用CASIO fx-9860G SDK軟體開發套件編寫g1a格式的C語言外接應用程式，縮短計算時間，但9750不支援C語言。g1m是單個的程式檔案，g2m則是多個程式及檔案的打包，這裡提供g2m格式程式包，程式可以在fx-9750 GII、fx-9860 GII模擬器上面進行測試，9750模擬器支援g1m和g2m格式檔案，9860模擬器只支援g1m格式檔案。FA-124是計算機與電腦串連的軟體，支援g1m和g2m格式檔案匯入匯出及查看，注意FA-124不支援長檔名。

①麥克康納爾曲線主程式可由軟體自動產生，例子：

Deg:?K

If K≤491:Then 0→J:4324243.197→C:368252.467→D:91°46°50.8°→F:580→R:66.6667→A:0.5729→B:491→O:Prog "MC":Goto 1:IfEnd

Lbl 1:Prog "CEYI"

各參數意義：K為所求點的裡程,J為ZH或HZ點裡程，CD為ZH或HZ點座標，EF為前進方向的直線方位角，I=R/Abs(R),半徑R右偏取正，左偏取負；W第一段取正1，第二段取負1，A=設計平衡車速，單位m/s；B=arctan(ZH或HZ點橫坡)，單位度；O=MC曲線長度。

預設值ΔL=0.5m，有7處可根據誤差調整修改：把(L÷0.5)改成(L÷0.46)這樣子即可。

②布勞斯曲線主程式可由軟體自動產生，例子：

Deg:?K

If K≤949.078:Then 549.078→J:3350080.905→C:441093.574→D:338°20°36.4°→F:400→R:400→A:Prog "BLOSS":Goto 1:IfEnd

Lbl 1:Prog "CEYI"

各參數意義：K為所求點的裡程,J為ZH或HZ點裡程，CD為ZH或HZ點座標，EF為前進方向的直線方位角，A=布勞斯曲線長度，I=R/Abs(R),半徑R右偏取正，左偏取負；W第一段取正1，第二段取負1，XYGH中邊樁座標，Q切線方位角，TPSZ第一偏距偏角第二偏距偏角。

1.2.3座標反算

座標反算就是已知座標反算裡程偏距。線上元法計算標籤中單擊反算按鈕出現以下對話方塊：

正算是反算的基礎，正算的演算法大家研究的很多了，判斷點位落在哪個曲線段是通過正算程式來判斷的，因此無論是那種線形，例如直線、圓、迴旋線、麥克康納爾曲線、布勞斯曲線等曲線，只要正算能算出來，都可以反算出裡程偏距。

可以從excel檔案匯入XYK批量反算裡程偏距。excel格式開始菜單有範例《座標反算zk格式模板.xls》，前兩行是表頭，第三行開始是資料行，內容依次為X座標，Y座標，大致裡程Kd，反算裡程K，反算偏距T，大致裡程輸入全線起點裡程即可。

在《座標反算zk格式模板》excel檔案中，2.9版本開始增加了對裡程偏距高程的整理vba程式。根據全站儀或者GPS實測的XYZ座標高程，可以反算準確的裡程偏距，然後單擊整理裡程偏距高程就可以按順序整理資料。如果沒有測量XY座標，用鋼尺測量的偏距，用水準儀測量的高程，單擊整理裡程偏距高程後excel VBA也能夠運行。小數位是設定的round函數位元，近似度2米可以根據情況修改，意思是裡程前後2米被認為是同一個樁號，整理後自動產生地麵線dmx資料檔案，結合設計線sjx檔案就可以產生cad斷面圖。

1.3從ZH、HZ點計算緩和曲線（輔助程式）

  

本程式為輔助程式，用來從ZH點或HZ點計算整條完全的緩和曲線，若不知道HY點X、Y、Q參數，可用此程式計算出來，該程式主要用於從大半徑向小半徑方向推算複核；參數設定參考平曲線計算；匯出到EXCEL的辦法同平曲線計算。

1.4直線計算（輔助程式）

     

本程式為輔助程式，若已知P1（X1，Y1），P1-->P2的距離I及方位角J（度.分秒格式），可計算座標P2（X2，Y2）。

1.5方位角計算（輔助程式）

     

已知兩點的座標，可計算P1-->P2的距離及方位角；

角度可以進行加減運算。（單位：度.分秒格式）

1.6橋涵下部結構計算

計算橋涵下部結構座標時，首先必須要明確的是墩台是平行布置還是徑向布置，這直接影響座標計算結果的正確與否。

1.6.1涵洞通道角點計算

涵洞通道一般為平行布置，蓋板等長，0號和1號牆身平行，以涵洞中心裡程切線方位角為基準方位角，橫向軸線與該基準方位角成一定角度，用二次偏距法計算。

 

1.6.2橋樑墩台平行布置

橋樑梁板長度相同，一般以橋樑中心樁號或者中心樁號前後的一個墩中心切線方位角為基準切線方位角，各墩台均與該基準方位角成一定角度，墩台平行，這種情況下是平行布置，該情況下墩台橫向軸線與該墩台中心切線法方位角所成角度均不相等。

 

墩台平行布置時，必須先瞭解設計意圖，先計算基準切線方位角Q0，然後計算每個橋墩處的中樁座標Xi，Yi，Qi，然後把每個Qi修改為Q0，輸入偏距偏角來計算樁基中心級承台角點座標。用開始菜單有範例格式《不規則裡程偏距座標複核格式wsc.xls》直接匯入時，把基準切線方位角輸入即可批次運算。如：

 

 

 1.6.3橋樑墩台徑向布置

每一處墩台的軸線都和本樁號處的切線方位角成一個固定夾角，內外側梁板長度不等，或者梁板長度相等但濕接縫內外寬度不等，這種情況下是徑向布置。計算單點的時候輸入偏距偏角直接計算即可，批次運算時《不規則裡程偏距座標複核格式wsc.xls》中基準方位角隨便輸入一個負值例如【-1】即可。

 

 1.7橋涵上部結構計算

橋樑上部結構一般採用彎橋直做或彎橋折做的形式，在翼緣板上面調整寬度，用每跨的直線梁板來近似擬合線路的曲線，公路工程品質檢驗評定標準(JTGF80/1-2004)中橋樑總體實測項目中規定，橋面寬度允許偏差為±10mm，因此上部結構的橋面系內外邊緣、防撞護欄的施工必須平行於中心線，才能保證線形順暢，不能再按照下部結構平行布置方式來計算。

1.8路基邊樁計算

路基一般為徑向布置，就是每個點的邊樁都與該點的切線方位角垂直，沒有什麼基準方位角的概念，所以批次運算路基邊樁時，《不規則裡程偏距座標複核格式wsc.xls》中基準方位角隨便輸入一個負值例如【-1】即可。

2、高程計算

 

分段法則：以兩豎曲線之間直線段中間的任意一點為分界，如中的K1、K2、K3；注意分離式路基一般要單獨分段，分段時如果從起點就開始變坡，第一個分段起點必須與終點裡程應相同或小1毫米，否則程式不能計算第一個分段的橫坡。每輸入一段豎曲線要素，必須點【輸入】按鈕臨時儲存到數組中，單擊【儲存到檔案】可以把豎曲線參數儲存為css檔案，便於下次載入。

J為起算點裡程，Y為起算點的高程，R為圓曲線半徑（取絕對值），E、F為第一、第二坡度，不帶%號，例如2.5%的坡度就輸入2.5,上坡取正值，下坡取負值；K為所求點的裡程，T為邊樁到設計高程點的斜距，I為橫坡，向外流水取正，向中心流水取負，G為邊樁的高程。可參考CAD圖《豎曲線計算圖例》。

輸入橫坡參數就能計算任意偏距、任意交角的邊樁高程，當然也能計算超高段高程。在路基橫坡變坡點處斷開，輸入左右幅橫坡，然後點【輸入】按鈕，軟體會把橫坡資料臨時儲存到數組，單擊【儲存到檔案】按鈕，就能把橫坡參數儲存到hpo文字檔中。

匯出到EXCEL的辦法同平曲線計算。匯出後一定要在每個分段上取1～2個點與設計圖紙進行比對，確保計算正確。確保參數正確後單擊【5800】按鈕，就能夠產生卡西歐5800豎曲線主程式，計算全線任意交角中邊樁高程主程式，子程式GC不可缺少。（開始菜單組中《淮息5標CASIO5800座標高程計算.doc》有範例）

任意斷面批次運算中邊樁設計高程及橫坡：

 

5800豎曲線各參數意義：KV中邊樁裡程，J起算點裡程，Y交點高程，R豎曲線半徑，EF第一第二坡度不帶百分比符號，T偏距左負右正，P偏角，H設計高程，G邊樁高程。中間變數W坡度差，Q切線長，U曲線凸凹判定。

3、路基寬度計算

 

寬度參數副檔名kdu，每一段均可以選擇超高類型。注意匝道串連部兩條線路之間的路基寬度，與兩條路線中心線之間的距離有關，不是簡單的線性漸層或者拋物線漸層，分段距離參照圖紙串連部間距來設定，分段間距過大與圖紙誤差較大。因為超高計算和加寬計算公式很簡單，產生CASIO 5800程式沒有使用通用公式，直接在具體分段上列出公式，這樣正常段落計算更簡練。

4、路基橫斷面圖產生

在寬度計算標籤中有橫斷面產生CAD指令碼和匯出到Excel表格的功能，即土石方戴帽子的功能。所謂的戴帽子就是將原地面測量結果用斷面圖表示，再將設計高程在相應的原地面斷面上表示出來，用以計算每個斷面的挖方和填方的數量。但只能計算單純的挖方或者填方的橫斷面積和數量，不能計算半填半挖段落的橫斷面積和方量，半挖半填段落面積需要在cad圖形中用aa或者area命令點選拐點後按F2查看面積。

（1）設計線副檔名：sjx，格式如下：

說明：前3行是說明行不能刪除，第4行之後是資料行。平距左負右正。

裡程1,設計高程1，平距1，高差1，平距2，高差2，平距3，高差3……

裡程2,設計高程1，平距1，高差1，平距2，高差2，平距3，高差3……

裡程分段越小越好，一般間距為10米，間隔1米最好，可以由程式間隔一定距離自動產生，或者由excel表格配合“&”串連符號產生。

設計高程可以是最終路面頂，也可以是路床頂部或其他路基控制層面高程。高差是距路基某一控制層面的差值。

設計線檔案最好通過excel產生，具體辦法是首先載入寬度漸層參數，然後按照一定的間距或者lch裡程檔案產生左右幅的路基寬度，然後用excel計算路基某一控制層面的高度，利用excel的串連符“&”產生zap豎曲線點號、裡程、偏距、偏角檔案，在豎曲線中計算後分別產生左右幅設計標高，然後利用excel的串連符“&”產生設計線sjx檔案。

注意第一個平距和最後一個平距高差一般是邊坡上的點，邊坡坡長一定要足夠長(可以按照坡度把平距高差加大)，與原地面才有交點。最後不能有空行。

（2）地麵線副檔名：dmx，格式如下：

說明：前3行不能刪除，第4行之後是資料行。平距左負右正。

裡程1，平距1，高程1，平距2，高程2，平距3，高程3……

裡程2，平距1，高程1，平距2，高程2，平距3，高程3……

地麵線資料最好也通過excel產生，利用excel的串連符“&”直接產生以上格式。地麵線資料裡程要在設計線裡程中存在才能計算橫斷面積。最後不能有空行。

（3）運行cad指令檔之前，首先應該檢查指令碼輸入的優先順序。在cad中單擊工具→選項→使用者系統配置→座標資料輸入的優先順序→選中第二個【鍵盤輸入】→確定。

啟動autocad→工具→運行指令碼→選中產生的指令檔之後就能夠輸出設計線各特徵點的平距、高程、坡腳線或者開挖線的平距高程，產生地麵線的平距高程，產生地麵線和設計線。

cad分層如下：

中線：路基軸線放在這一層，長短劃線。

中線標註：路基裡程、設計高程、中樁高程、填挖高、橫斷面積放在這一層。

注意裡程的格式可以在文字框中設定，類似excel，例如匝道的cad指令碼可以設定為AK0+000、BK0+000……。

設計線：用紅色線標出設計線位置。

設計線標註：綠色，標註引線、設計線各特徵點的平距高程。

坡腳線標註：綠色，標註坡腳的引線、平距高程。

地麵線：白色圖層，儲存地麵線。

地麵線平距：淺紅色，儲存地麵線平距。

地麵線標高：白色，儲存地麵線特徵點標高。

不同的標註放在不同的圖層關閉或者顯示便於列印。如果間距較小，產生cad指令碼的時間可能較長。

產生cad指令碼預設的字型是true type仿宋字型，字型名是SimSun.ttc，但cad指令碼只支援ttf和shx字型檔，ttc字型是通過字型名“宋體”來訪問的，由於cad2008中採用宋體不能正常運行，所以預設字型採用仿宋字型，在指令碼中可以把simfang.ttf修改為你想要的字型，必須是true type字型,例如華文仿宋.ttf等其他ttf字型即可。

產生的橫斷面圖如下：

 

（4）自動計算路基土石方數量。

 

 

高速公路座標高程計算軟體3.3版本發布