公路路线计算机辅助设计系统应用分析

公路路线计算机辅助设计系统应用分析

聂菲

北安市地方道路管理站

摘要：本文主要对公路路线的计算机辅助设计情况进行了介绍，说明了辅助设计系统的功能和组成，然后根据上述内容，介绍了CAD工具在公路路线上应用的情况。这种技术具有光裸的发展前景，在公路设计中将会发挥重要作用。

关键词：公路路线；计算机；辅助设计；路线选择；人机交互

公路设计工作复杂而繁琐，其中涉及到的内容很多，不仅仅是在平面上进行路线设计，另外难度更大的是纵断面以及横断面上的公路设计。如果要在线条设计的工作上结合计算机技术，就需要采取建模的手段，依据现行设计的工作特点来进行具体的建模。在计算机上进行程序编写，来使之成为一个电脑软件可以作为工程设计工具。这种工具目前已经存在并且得到了大量应用，我们称之为CAD，中文名称为计算机辅助设计，是计算机技术结合了工程设计理论的产物。

目前计算机技术发展十分迅速，CAD技术正在不断发展中进行完善。CAD的功能主要包括以下几条，首先是计算机图形几何技术，这是最重要的也是应用最广泛的功能，另外还有工程数据库技术和数据采集数据输入技术，除此之外，设计方案游侠和计算机集成化技术也有着很重要的地位。目前，CAD已经广泛运用于道路设计领域，很多公路在设计上已经因为采用了这个工具而变得简便、快捷且高效，目前，CAD成为主要的绘图和建模工具运用于工程的设计中已经成为了大势所趋。

1公路CAD技术的发展概况

计算机在公路工程领域的应用可以追溯到20世纪60年代初。20世纪60年代，计算机运用到公路设计主要是完成繁重的计算任务，如路面结构力学计算、路基稳定性分析与计算、桥梁结构计算、路基土石方计算及平纵面线形计算等。20世纪70年代末期，计算机图形功能逐步完善，这期间开发的辅助设计系统均可完成大量的设计图纸绘制工作，逐步走向实用阶段。20世纪80年代，公路CAD系统的发展更加完善，并逐步向系统化、集成化、多元化方向发展。此外，系统的开发环境向微机过渡，并以微机为主。

我国公路部门应用计算机起步较晚。20世纪70年代末期至80年代初期，这一阶段CAD软件的特点是计算分析和成图一体化，以提高软件的自动化程度为目标，大多缺乏交互性能或交互性能不高，软件的子系统之间接口繁多，没有统一的数据管理。20世纪90年代至今是CAD软件的商品化快速发展阶段。这期间公路CAD软件发展的特点表现为：软件支撑平台由DOS系统向Windows系统过渡，软件界面及交互性能有所改善；部分软件自主开发了专业的图形支撑平台，系统具有较强的针对性和实用性；公路CAD软件的应用程度和广度都有较大提高；跟踪国际计算机应用技术的最新发展，开始了领域内不同新技术的集成研究。

目前公路路线CAD辅助设计系统开发已经非常普及，应用十分广泛。可以预计：在不久的将来，随着计算机技术的迅速发展，图形编程系统、人工智能技术和专家系统在道路工程中的应用将越来越广泛，计算机辅助设计将步入一个新的高度。

2公路CAD技术在我国的应用

公路CAD技术已经在我国的公路工程领域得到了广泛的应用，主要表现在以下3个方面：

2.1外业勘测

外业勘测的主要任务是通过试算初步确定曲线半径和缓和曲线长度等参数，进行平曲线的圆曲线和缓和曲线的详细测设数据计算，这些都需要繁琐的数值计算，采用传统方法进行计算不但计算时间长、容易出错，而且计算量大、效率低。

2.2内业设计

CAD技术应用于公路工程领域最早就是应用在内业设计方面，在我国公路工程技术人员和计算机技术人员长年坚持不懈的努力下，公路工程CAD技术在公路设计内业方面的应用已经比较成熟，大部分内业设计方面的CAD软件都可以完成对外业采集数据的处理、人机交互的设计过程和各种设计图表的生成。

2.3工程管理

公路工程管理工作涉及到大量的数据计算和文字、图标处理，将计算机辅助管理技术应用到公路工程管理可以克服人工管理的局限，优化资源配置，提高管理水平。

除了以上3个方面的应用外，计算机在工程检测、路面管理、材料试验、理论研究等方面都有广泛的研究。

3.CAD在公路设计中的常用软件

目前已经有一部分CAD软件开发比价成熟并且运行比较稳定了，在此基础之上，应用比较广泛的软件有纬地系列道路系统，这是西安利德公司基于CAD平台独立开发的道路工程软件。道路与立交设计系统由李方软件公司进行独立开发设计，集成交互是这个工具的特点。Hard系统是由海地公司独立开发并且加以推广。初了以上几种之外，还有路线大师和鸿业软件也是非常出色的公路设计软件。

在国外方面，也有很多优秀的CAD平台的软件工具可以选择，这些软件技术已经十分成熟，运用很广泛了，比如Card/1土木工程设计软件，来自于德国设计师；MXROAD是英国开发的软件；InRoads是美国Intergraph公司的力推产品。除了上述几种以外，挪威的NOVACAD、美国的EagealPoint、加拿大的GWN-ROAD和比利时的Starinfo都是很好的、可以选择的道路设计软件。

4.CAD软件在公路设计中存在的问题

4.1程序开发难度大。首先，因为实际地理环境中，地势复杂、杂物多，如果对所有的地形地势都进行坐标点标注的话，会产生大量数据，数据量之大已经难以进行运算和保存了。而路线和立交桥的透视图更是如此，需要运用到三维坐标系来进行表示和控制，数据十分复杂，其内存占用量对电脑是一个考验。

4.2程序维护工作困难。在CAD程序开发完毕之后，维护工作量大、完善周期长，检验困难，这就造成了投入使用要等到很久以后，开发周期较长这个问题难以得到解决。另外城市道路虽然和公路存在相同之处，但是不同之处也很多，所以如何具体对CAD技术进行借鉴，重新开发的工作量很大。

5.公路CAD技术的发展趋势

CAD技术在公路领域的应用造就了公路CAD技术，所以公路CAD技术是原有的公路设计技术伴随着计算机技术的发展而发展。所以目前为止，公路CAD应用到的软件和系统在今后较长时间内都会和CAD技术发展保持一致，CAD技术的发展方向代表着公路CAD技术的发展方向，具体趋势表现为网络化、智能化，然后还会兼顾标准化和集成化，而由于CAD软件在设计上存在着开放的特点，所以开放化也是未来的一个发展趋势。

5.结语

当前在我国的道路设计工作中，CAD技术在应用中得到了很快速的发展和完善，并且通过实践证明，经济效益和社会效益良好，是值得大力推广的技术。目前我国仍然处于道路建设的高需求时期，还将会继续快速发展，道理设计事业和相关施工部门仍然任重且道远。由于我国相关的产业和技术起步较晚，和国外相比，仍然存在水平较低、体系不完成和运行不稳定的问题，所以暂时难以满足当下时间紧任务重的形势。所以研发周期的缩短、设计方案的优化和测试速度的加快都是当前要面临和解决的重要问题。最近十几年来，CAD技术已经得到了业内人士的重视，纷纷投入其中积极进行开发和应用，已经在我国取得了较大的发展，在未来随着我国公路事业的发展和计算机技术的深入，CAD技术将会应用得更加广泛，在设计工作中带来更大的便利。

参考文献：

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