Сплайн метод проектування

Сплайн метод проектування поздовжнього профілю (на відміну від класичного) застосовується для проектування поздовжнього профілю всіх ліній, що формують планове положення дороги (вісь, кромки, бровки, підошви, кювети тощо). Поздовжній профіль редагованої лінії описується сплайном. Застосування сплайн методу найбільш ефективно при проектуванні реконструкції та ремонту доріг, але може бути доцільно і при проектуванні нового будівництва доріг.

Методи проектування поздовжнього профілю, засновані на застосуванні сплайнів 3-го ступеня (кубічних), використовують для викреслення проектної лінії як інтерполяційні, так і згладжуючі сплайни.

Згладжуючі сплайни необхідні для пошуку оптимального положення проектної лінії в заданій смузі варіювання. А інтерполяційні сплайни дозволяють забезпечити процес коригування проектної лінії в інтерактивному режимі роботи інженера- проектувальника при евристичному проектуванні.

Для опису проектної лінії на кожному інтервалі у вигляді інтерполяційного кубічного сплайна застосовують або природний сплайн виду:

Z_s = Z_i + B_i (S - S_i) + C_i (S - S_i)² + D_i (S - S_i)³, S_i ≤ S ≤ S_i+1.

або раціональний сплайн виду:

t = (S- S_i)/h_i, h_i = S_i+1- S_i, p_i, q_i- задані числа,-1 < p_i, q_i < ∞.

Раціональний сплайн має властивості зміни форми на будь-якому інтервалі за рахунок варіювання величин коефіцієнтів pi, qi, що дає можливість гнучкого і точного наближення проектної лінії до форми рельєфу або існуючих контурів автомобільної дороги, що реконструюється або ремонтується.

Згладжуючі кубічні сплайни, застосовувані для оптимізації положення проектної лінії, як правило, мінімізують функціонал виду:

Обчислення згладжуюючих сплайнів 3-го ступеня здійснюють методами «покоординатного спуску» або «штрафних функцій».

Проектування поперечних профілів

Земляне полотно влаштовують у вигляді насипів або виїмок. Висота насипів і глибина виїмок визначається в результаті проектування поздовжнього профілю. Найбільш раціональне рішення при складному рельєфі отримують при проектуванні поздовжнього профілю спільно з земляним полотном.

При призначенні конструкції земляного полотна враховують категорію дороги, тип дорожнього одягу, висоту насипу або глибину виїмки, властивості грунтів, що використовуються в земляному полотні, особливості інженерно-геологічних умов тієї чи іншої ділянки дороги, комплекс природних особливостей району будівництва. Геометрична форма земляного полотна і його конструкція повинні сприяти снігонезаносимості, безпеці руху, а також відповідати естетичним вимогам.

Зважаючи на лінійно-протяжну природу автомобільних доріг формування земляного полотна, дорожніх одягів, елементів водовідведення при проектуванні здійснюється за допомогою поперечних профілів, сукупність яких, пов'язана з трасою автомобільної дороги, і створює каркас цифрової моделі проекту (ЦМП) дороги. Надалі, на основі ЦМП здійснюється розрахунок обсягів усіх дорожніх робіт.