本發(fā)明涉及一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價方法及裝置，屬于道路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

道路線形幾何因素是影響道路安全的重要因素。在開展道路設(shè)計的過程中，需要結(jié)合道路建設(shè)及規(guī)劃條件，對道路線形進行優(yōu)化設(shè)計，以提高道路設(shè)計的安全性。目前關(guān)于道路線形設(shè)計的評價方法，主要包括十類，分別是：基于交通事故與線形指標(biāo)關(guān)聯(lián)性的交通安全評價、基于線形指數(shù)的評價、基于運行速度的評價、基于加速度的評價、基于油耗的評價、基于車輛穩(wěn)定法的評價、采用三維場景模型以及透視圖法的評價、基于駕駛工作量與實現(xiàn)需求法、基于交通沖突的評價、基于計算機輔助安全設(shè)計的程序及評價(如美國的“交互式公路安全設(shè)計模型”(簡稱為“ihsdm，interactivehighwaysafetydesignmodel”))等。上述方法對道路線形設(shè)計安全性、一致性的提高起到了積極的作用。在道路設(shè)計階段，由于受到數(shù)據(jù)采集、軟件、技術(shù)人員操作水平等因素的影響，上述方法往往難以真正落實到設(shè)計工作中。然而，在道路設(shè)計工作的開展中，往往存在多方案的比選，當(dāng)涉及到路線方案比選時，往往采用的是線路長度、曲線半徑、工程造價等指標(biāo)，這些指標(biāo)雖然在整體上可以反映道路線形的特點，但是無法實現(xiàn)對道路線形均衡性的評價。因此，從面向?qū)嶋H應(yīng)用及操作的角度出發(fā)，有必要對道路線形的均衡性開展評價分析，這對提高道路線形的設(shè)計水平、提高設(shè)計的安全性以及一致性具有重要意義。

線形均衡性具有廣義和狹義之分。廣義的線形均衡性可以等同于線形一致性評價，既包括線形指標(biāo)均值的評價，也包括指標(biāo)變化情況指標(biāo)的評價。狹義的線形均衡性評價是線形一致性評價中的一部分，它主要關(guān)注線形指標(biāo)的變化情況。無論是廣義均衡性和狹義均衡性，均有一個共同點，即研究指標(biāo)的變化情況。在該方面，目前常用的方法往往是從道路全線的角度出發(fā)，計算線形指標(biāo)的變化情況，該方法的優(yōu)點是從整體角度評價了變化情況，然而沒有關(guān)注到局部點線形的變化情況；尤其是當(dāng)局部點是安全敏感點時，其線形變化情況的特點往往會被全局評價指標(biāo)所掩蓋，不利于找出存在的問題。綜上所述，目前針對線形指標(biāo)變化情況的研究，即狹義線形均衡性的研究，無法體現(xiàn)線形局部的差異性。平面線形作為線形設(shè)計中的重要組成部分，其均衡性對線形安全設(shè)計非常重要。因此，針對狹義均衡性研究，有必要從局部出發(fā)研究平面線形的連續(xù)均衡性，即將道路平面線形分成多個區(qū)段，分別對比相鄰區(qū)段的均衡性，在此基礎(chǔ)上開展全局的對比。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價方法及裝置，以解決相鄰區(qū)段平面線形差異性評價的客觀性、系統(tǒng)性、通用性和效率性等技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價方法，其步驟如下：

步驟一：參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分；單元區(qū)段切分是指針對平面線形方案以某種單元分段的長度進行線形切分，將平面線形劃分成多個單元；分段的起點需要同時考慮兩種情況，一是線形樁號的起點作為分段起點，二是線形樁號的終點作為分段起點；分段的長度是單元分段長度；

(1)設(shè)置單元分段初設(shè)長度及初設(shè)長度的個數(shù)；

(2)基于單元分段初設(shè)長度實現(xiàn)不同方案下道路線形的切分；基于單元分段初設(shè)長度實現(xiàn)不同方案下道路線形的切分，即分別從道路線形起點樁號和線形終點樁號開始，以單元分段長度對線形進行切分，則針對每個平面線形方案有兩種切分結(jié)果；平面線形方案至少為兩個或兩個以上；當(dāng)線形切分時最后一段的長度小于單元分段長度時，則最后一段的線形要素不納入后續(xù)步驟的線形提取以及指標(biāo)分析工作；與確定的多個單元分段長度相對應(yīng)，針對每一個平面線形方案，將有多個線形切分結(jié)果；

(3)檢驗單元分段長度及個數(shù)的有效性，確定最終的單元分段長度及長度個數(shù)；其中，初設(shè)長度的有效性檢驗標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)基于道路線形起點樁號和基于道路線形終點樁號兩種分段起點切分下的單元區(qū)段中線形元素的最大值同時大于等于2時，則判斷初設(shè)長度有效；最終確定的單元分段長度的個數(shù)建議為奇數(shù)，且不低于3個；若依據(jù)步驟一(1)的設(shè)置，最終確定的單元分段長度的個數(shù)低于3個，則需返回步驟一(1)，增加初設(shè)長度的個數(shù)，直到滿足單元分段長度的個數(shù)為奇數(shù)且不低于3個為止；

(4)切分平面線形方案，獲得單元區(qū)段；以步驟一(3)中的最終單元分段長度及個數(shù)，對平面線形方案進行切分，獲得不同單元分段長度下不同方案的單元區(qū)段；

步驟二：提取每個單元分段長度下的線形元素；

基于步驟一獲得的不同單元分段長度下的線形切分結(jié)果，針對不同的單元分段長度，分別提取每個單元區(qū)段的平面線形元素；所提取的平面線形單元分段長度下的平面線形元素包括：平面線形單元區(qū)段數(shù)量、單元區(qū)段的編號、單元區(qū)段中平面元素編號、單元區(qū)段中平面元素類型、單元區(qū)段中平面元素平面長度、單元區(qū)段中平面元素弦長、單元區(qū)段中平面元素半徑、單元區(qū)段中平面元素轉(zhuǎn)向；

步驟三：針對不同的單元分段長度，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理；每個單元長度下平面元素集成信息包括：單元區(qū)段的編號、單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)、單元區(qū)段中平面元素的元素數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素的累積長度、單元區(qū)段中平面元素的累積弦長；

步驟四：計算平面線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)；針對不同的單元分段長度下的單元區(qū)段，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)；平面線形的基本指標(biāo)包括：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

(1)相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)計算：先計算每個單元區(qū)段中單個元素的弦弓比；計算每個單元區(qū)段中元素的弦弓比均值，即所有元素弦弓比之和除以元素數(shù)量；計算每個單元區(qū)段的整體弦弓比，即單元區(qū)段中平面元素的累積弦長除以平面元素的累積長度；計算每個單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)，即單元區(qū)段中元素的弦弓比均值與單元區(qū)段的整體弦弓比之積的開平方根；計算相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)，包括兩種：相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)和相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)；其中，相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)是指從道路線形的分段起點開始，向道路線形最后一個單元的區(qū)段終點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)比值，即上游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)除以下游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)；相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)是指從道路線形最后一個單元的區(qū)段終點開始，向道路線形的分段起點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)比值，即下游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)除以上游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)，需要說明的是上游和下游的說法是以道路線形的分段起點開始來界定的；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)的計算結(jié)果分為基于道路線形起點樁號的相鄰單元正(反)向弦弓比均衡性系數(shù)和基于道路線形終點樁號的相鄰單元正(反)向弦弓比均衡性系數(shù)；

(2)相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)計算；相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)包括兩種情況：相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)；其中，相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)是指從道路線形的分段起點開始，向道路線形最后一個單元的區(qū)段終點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的元素數(shù)量比值，即上游單元區(qū)段的元素數(shù)量除以下游單元區(qū)段的元素數(shù)量；相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)是指從道路線形最后一個單元的區(qū)段終點開始，向道路線形的分段起點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的元素數(shù)量比值，即下游單元區(qū)段的元素數(shù)量除以上游單元區(qū)段的元素數(shù)量，需要說明的是上游和下游的說法是以道路線形的分段起點開始來界定的；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)的計算結(jié)果分為基于道路線形起點樁號的相鄰單元正(反)向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和基于道路線形終點樁號的相鄰單元正(反)向元素數(shù)量均衡性系數(shù)；

(3)相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)計算；相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)包括兩種情況：相鄰單元正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)和相鄰單元反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；其中，相鄰單元正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)是指從道路線形的分段起點開始，向道路線形最后一個單元的區(qū)段終點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)比值，即上游單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)除以下游單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)；相鄰單元反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)是指從道路線形最后一個單元的區(qū)段終點開始，向道路線形的分段起點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)比值，即下游單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)除以上游單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)，需要說明的是上游和下游的說法是以道路線形的分段起點開始來界定的；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)的計算結(jié)果分為基于道路線形起點樁號的相鄰單元正(反)向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)和基于道路線形終點樁號的相鄰單元正(反)向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；每個單元的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)的計算公式按照單元區(qū)段內(nèi)元素的構(gòu)形特征參數(shù)的差異分為兩類，當(dāng)單元區(qū)段內(nèi)的構(gòu)形特征參數(shù)屬于同向特征時，則轉(zhuǎn)向特征參數(shù)等于該單元區(qū)段內(nèi)元素弦弓比的均值；當(dāng)單元區(qū)段內(nèi)的構(gòu)形特征參數(shù)屬于逆向特征時，則轉(zhuǎn)向特征參數(shù)等于該單元區(qū)段內(nèi)各元素弦弓比之積；相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的計算公式有兩種情況，一是當(dāng)相鄰單元的構(gòu)形特征參數(shù)屬于同向特征時，則相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)等于兩個相鄰單元轉(zhuǎn)向特征參數(shù)的均值；二是當(dāng)相鄰單元的構(gòu)形特征參數(shù)屬于逆向特征時，則相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)等于兩個相鄰單元轉(zhuǎn)向特征參數(shù)之積；

步驟五：計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

(1)單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)計算；針對不同的單元分段長度，計算單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)包括基于道路線形起點樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)和基于道路線形終點樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)；基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)分為兩類：單個基本指標(biāo)的正向變異系數(shù)和單個基本指標(biāo)的反向變異系數(shù)；針對正向或反向，所計算的變異系數(shù)包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；

(2)平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算：針對不同的單元分段長度，計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)包括基于道路線形起點樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和基于道路線形終點樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)兩種情況；基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)包括兩類：基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；針對正向或反向，基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的計算公式一致，即：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)三個指標(biāo)之積的開三次方根；計算基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，即基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和平面線形反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的均值；在此基礎(chǔ)上，計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，即基于道路線形起點樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和基于道路線形終點樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的開平方值；

步驟六：對平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)進行綜合排序得分的計算，進行方案綜合得分排序；

(1)不同方案平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分的計算；針對不同的單元分段長度，得到所有線形方案的排序值，平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)最小的排第1，從小往大，依次類推；針對每個線形方案，按照不同的段元分段長度，將得到多個排名，將這些排名求和，則為該方案的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分；

(2)方案綜合得分排序；綜合排序得分最低的排名第1，從小往大，以此類推；按照上述排序原則，分別得到平面線形方案的最終排序結(jié)果。

如步驟一(1)所述的設(shè)置單元分段初設(shè)長度及初設(shè)長度的個數(shù)，初設(shè)長度的取值為200米～1000米之間；初設(shè)長度的個數(shù)為奇數(shù)且不低于3個。

一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價裝置，包括：數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊、單元區(qū)段元素提取模塊、單元區(qū)段元素集成信息處理模塊、連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊、連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊、綜合排序模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；

數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，導(dǎo)入平面線形設(shè)計方案，至少為兩個或兩個以上的線形設(shè)計方案，即導(dǎo)入平面線形設(shè)計方案的autocad設(shè)計圖，至少需要兩個或兩個以上的線形autocad設(shè)計圖方案；

參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊，根據(jù)用戶需求設(shè)置單元分段初設(shè)長度以及初設(shè)長度的個數(shù)，對平面線形方案進行切分，切分為單元區(qū)段，獲得單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量，對單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量以及單元區(qū)段長度個數(shù)進行有效性檢驗，確定最終的單元分段長度和長度個數(shù)；根據(jù)最終的單元分段長度對不同方案的平面線形進行切分，獲得最終的單元區(qū)段切分方案；

單元區(qū)段元素提取模塊，針對最終的單元區(qū)段切分方案，提取每個單元區(qū)段的平面線形元素；所提取的平面線形單元分段長度下的線形元素包括：平面線形單元區(qū)段數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素編號、單元區(qū)段中平面元素類型、單元區(qū)段中平面元素平面長度、單元區(qū)段中平面元素弦長、單元區(qū)段中平面元素半徑、單元區(qū)段中平面元素轉(zhuǎn)向；

單元區(qū)段元素集成信息處理模塊，針對不同的單元分段長度，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理，并獲得每個單元區(qū)段的集成信息，具體包括：單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)、單元區(qū)段中平面元素的元素數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素的累積長度、單元區(qū)段中平面元素的累積弦長；

連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊，針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度下的單元區(qū)段，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊，針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度下的單元區(qū)段，計算單個基本指標(biāo)的正向和反向變異系數(shù)；所計算的變異系數(shù)包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度，計算平面線形正向和反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；在此基礎(chǔ)上，計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

綜合排序模塊，計算全部單元分段長度下的每個平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的排序得分，并計算每個平面線形方案的全部單元分段長度的綜合排序得分，得到每個方案的綜合得分排序；

數(shù)據(jù)存儲模塊，實現(xiàn)每個數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)保存；

數(shù)據(jù)輸出模塊，根據(jù)用戶需求輸出基于道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的連續(xù)均衡性系數(shù)(包括相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)正向和反向的變異系數(shù)(包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、不同單元分段長度下的方案排名、方案綜合得分、方案排序；

上述模塊是按照評價數(shù)據(jù)流的處理方向相互關(guān)聯(lián)的；其中，數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊是開展評價的第一模塊，它為下一階段指標(biāo)的計算提供平面線形方案，其直接流向了參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊；在參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊里，根據(jù)用戶需求設(shè)置單元分段初設(shè)長度以及初設(shè)長度的個數(shù)，進行平面線形方案的單元區(qū)段切分，對單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量以及單元區(qū)段長度個數(shù)進行有效性檢驗，確定最終的單元分段長度和長度個數(shù)，以此為依據(jù)獲得最終的單元區(qū)段切分方案，直接流向了單元區(qū)段元素提取模塊；在單元區(qū)段元素提取模塊里，針對最終的單元區(qū)段切分方案，提取每個單元區(qū)段的平面線形元素，其數(shù)據(jù)流向了單元區(qū)段的元素集成信息處理模塊；在單元區(qū)段元素集成信息處理模塊里，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理，并獲得每個單元區(qū)段的集成信息，并直接流向連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊；在連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊里，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)，并直接流向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊；在連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊里，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)的正向和反向變異系數(shù)，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向和反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，在此基礎(chǔ)上，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，并存入數(shù)據(jù)存儲裝置，并直接流向綜合排序模塊；在綜合排序模塊中，計算每個單元分段長度下的每個平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的排序得分，并計算每個平面線形方案的全部單元分段長度的綜合排序得分，得到每個方案的綜合得分排序，經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊分別實現(xiàn)保存及輸出。

本發(fā)明的優(yōu)點如下：

由于目前尚缺乏針對道路平面線形連續(xù)均衡性評價的指標(biāo)及方法，為了準(zhǔn)確地對比不同平面線形設(shè)計方案的連續(xù)均衡性優(yōu)劣，提高道路設(shè)計的安全性水平，為比選方案提供量化分析依據(jù)，發(fā)明了本發(fā)明所述的一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價方法及裝置。該方法及裝置的用戶根據(jù)需求針對某一條道路，對比不同平面線形設(shè)計方案的連續(xù)均衡性的優(yōu)劣，結(jié)合參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)對不同線形方案的單元區(qū)段切分；考慮到線形方案不能被設(shè)單元區(qū)段長度完整切分的問題，即當(dāng)線形切分時最后一段的長度小于單元分段長度時，該段作為余段不納入指標(biāo)計算，提出了分別從道路線形起點樁號和終點樁號分別進行切分，該切分方法最大程度地保留了線形的完整性；在完成單元切分之后，提取單元區(qū)段的元素，并對單元區(qū)段的元素進行集成處理，獲得單元區(qū)段的元素集成信息，計算平面線形的連續(xù)均衡性基本指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，計算平面線形的連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，以此為據(jù)，進行多個方案的綜合得分計算，進行方案排序，作為判斷不同線形方案優(yōu)劣的量化依據(jù)。本發(fā)明的有益效果是從面向應(yīng)用的角度出發(fā)，連續(xù)均衡性指標(biāo)計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均來源于道路設(shè)計文件中的線形數(shù)據(jù)，具有易獲得的特性；連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的計算原理同時考慮了相鄰單元區(qū)段的線形變化情況以及線形整體的變化情況，評價分析的內(nèi)容更為全面，指標(biāo)具有易量化、易對比等特性，提高了計算效率，增強了評價工作的量化分析水平以及操作的便捷性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的裝置流程圖。

圖3-a至圖3-e是本發(fā)明的平面元素的呈現(xiàn)5種構(gòu)形的示意圖。

圖4是本發(fā)明的平面線形案例圖。

具體實施方式

下文將給出實施例來說明發(fā)明的具體實施方式：

本發(fā)明所述一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價方法，具體包括：設(shè)置參數(shù)，明確單元分段長度及個數(shù)；進行平面線形元素的單元區(qū)段切分及元素提取，并獲得單元區(qū)段的元素集成信息；提出了連續(xù)均衡性基本指標(biāo)的計算方法，分別計算了相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；基于此，計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，計算每個方案的綜合得分，獲得平面線形方案的綜合排序，為設(shè)計者了解不同平面線形方案的優(yōu)劣提供量化支持依據(jù)，從而提高道路設(shè)計的安全性，為后續(xù)方案的優(yōu)化提供參考。本發(fā)明主要包括以下步驟：

1、參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分；

單元分段是指針對道路線形方案中的平面線形以某種單元分段的長度進行線形切分，將平面線形劃分成多個單元；分段的起點是線形樁號的起點，分段的長度是單元分段長度；

(1-1)設(shè)置單元分段初設(shè)長度l⁰(k)及初設(shè)長度的個數(shù)k⁰；其中，初設(shè)長度的取值建議為200米～1000米之間；初設(shè)長度的個數(shù)建議不低于3個；

(1-2)基于單元分段初設(shè)長度實現(xiàn)不同方案下道路線形的切分；基于單元分段初設(shè)長度實現(xiàn)不同方案下道路線形的切分，即分別從道路線形起點樁號和線形終點樁號開始，以單元分段長度對線形進行切分，則針對每個平面線形方案有兩種切分結(jié)果；平面線形方案至少為兩個或兩個以上；當(dāng)線形切分時最后一段的長度小于單元分段長度時，則最后一段的線形要素不納入后續(xù)步驟的線形提取以及指標(biāo)分析工作；與確定的多個單元分段長度相對應(yīng)，針對每一個平面線形方案，將有多個線形切分結(jié)果；

(1-3)檢驗初設(shè)長度及個數(shù)的有效性，確定最終的單元分段長度l(k)及長度個數(shù)k；其中，初設(shè)長度的有效性檢驗標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)單元區(qū)段中線形元素的個數(shù)的最大值大于等于2時，則判斷初設(shè)長度有效,有兩種情況，即(起)和(終)，其中，(起)代表第m個平面線形方案以單元分段長度l(k)從道路線形起點樁號作為切分起點時第i個單元區(qū)段的元素個數(shù)，(終)代表第m個平面線形方案以單元分段長度l(k)從道路線形終點樁號作為切分起點時第i個單元區(qū)段的元素個數(shù)；最終確定的單元分段長度的個數(shù)建議為奇數(shù)，且不低于3個；若依據(jù)(1-1)的設(shè)置，最終確定的單元分段長度的個數(shù)低于3個，則需返回(1-1)，增加初設(shè)長度的個數(shù)，直到滿足單元分段長度的個數(shù)為奇數(shù)且不低于3個為止；

(1-4)切分平面線形方案，獲得單元區(qū)段；以(1-3)中的最終單元分段長度及個數(shù)，對平面線形方案進行切分，獲得不同單元分段長度下不同方案的單元區(qū)段；

2、提取每個單元分段長度下的線形元素；

針對不同的單元分段長度，分別提取每個單元區(qū)段的平面線形元素，具體包括：平面線形單元區(qū)段數(shù)量、單元區(qū)段的編號、單元區(qū)段中平面元素編號、單元區(qū)段中平面元素類型、單元區(qū)段中平面元素平面長度、單元區(qū)段中平面元素弦長、單元區(qū)段中平面元素半徑、單元區(qū)段中平面元素轉(zhuǎn)向；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中元素信息集合；i^m(k)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的單元區(qū)段數(shù)量；i^m(k)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的第i個單元區(qū)段的編號；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的單元區(qū)段第i個單元區(qū)段第w個元素的編號；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的單元區(qū)段第i個單元區(qū)段第w個元素的類型；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的單元區(qū)段第i個單元區(qū)段第w個元素的長度，單位：米；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中各元素的弦長，單位：米；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中各元素的半徑集合；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中各元素的轉(zhuǎn)向；x＝“起”或“終”，當(dāng)x＝“起”時，代表將道路線形起點樁號作為切分起點進行線形切分，當(dāng)x＝“終”時，代表將道路線形終點樁號作為切分終點進行線形切分；

3、針對不同的單元分段長度，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理；

基于道路線形起點(或終點)樁號的每個單元長度下平面元素集成信息(集成)包括：單元區(qū)段的編號單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)單元區(qū)段中平面元素的元素數(shù)量單元區(qū)段中平面元素的累積長度單元區(qū)段中平面元素的累積弦長

式中，i^m(k)(x)、分別代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段的編號、第i個單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)、元素數(shù)量、累積長度和累積弦長；

的取值是根據(jù)單元分段范圍內(nèi)元素構(gòu)形組合的類型來定。

參見圖3，單元分段范圍內(nèi)元素組合的類型呈現(xiàn)5種構(gòu)形。

參見圖3-a，無轉(zhuǎn)向構(gòu)形：線形為“直線”，定義為“1”字形，圖中“實線”表示“直線”；

參見圖3-b，右轉(zhuǎn)向構(gòu)形：線形為“直線”、“右轉(zhuǎn)曲線”的組合，排序不分先后，定義為“c+”字形，圖中“實線”表示“直線”，“虛線”表示“曲線”；

參見圖3-c，左轉(zhuǎn)向構(gòu)形：線形為“直線”、“左轉(zhuǎn)曲線”的組合，排序不分先后，定義為“c-”字形，圖中“實線”表示“直線”，“虛線”表示“曲線”；

參見圖3-d，左右轉(zhuǎn)向構(gòu)形：線形為“左轉(zhuǎn)曲線”、“直線”、“右轉(zhuǎn)曲線”的組合，其中，“左轉(zhuǎn)曲線”在“右轉(zhuǎn)曲線”的上游，定義為“s+”字形，圖中“實線”表示“直線”，“虛線”表示“曲線”；

參見圖3-e，右左轉(zhuǎn)向構(gòu)形：線形為“右轉(zhuǎn)曲線”、“直線”、“左轉(zhuǎn)曲線”的組合，其中，“右轉(zhuǎn)曲線”在“左轉(zhuǎn)曲線”的上游，定義為“s-”字形，圖中“實線”表示“直線”，“虛線”表示“曲線”；

4、計算平面線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)；

平面線形的基本指標(biāo)包括：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

(4-1)相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)計算：

(4-1-1)計算每個單元區(qū)段中單個元素的弦弓比；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中第w個元素的弦弓比；

(4-1-2)計算每個單元區(qū)段中元素的弦弓比均值，即所有元素弦弓比之和除以元素數(shù)量；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中元素的弦弓比均值；

(4-1-3)計算每個單元區(qū)段的整體弦弓比，即單元區(qū)段中平面元素的累積弦長除以平面元素的累積長度；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中元素的整體弦弓比；

(4-1-4)計算每個單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)，即單元區(qū)段中元素的弦弓比均值與單元區(qū)段的整體弦弓比之積的開平方根；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段中元素的弦弓比系數(shù)；

(4-1-5)計算相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)；

相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)包括兩種：相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)和相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)；其中，相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)是指從道路線形的切分起點開始，向道路線形最后一個單元的區(qū)段終點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)比值，即上游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)除以下游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)；相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)是指從道路線形最后一個單元的區(qū)段終點開始，向道路線形的切分起點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)比值，即下游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)除以上游單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)，需要說明的是上游和下游的說法是以道路線形的切分起點開始來界定的；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)的計算結(jié)果分為基于道路線形起點樁號的相鄰單元正(反)向弦弓比均衡性系數(shù)和基于道路線形終點樁號的相鄰單元正(反)向弦弓比均衡性系數(shù)；

式中，分別代表基于道路線形x點樁號的相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)和基于道路線形x點樁號的相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)，即分別代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段和第i+1個單元區(qū)段的相鄰單元正向弦弓比均衡性系數(shù)和相鄰單元反向弦弓比均衡性系數(shù)；

(4-2)計算相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)；

相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)包括兩種情況：相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)；其中，相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)是指從道路線形的分段起點開始，向道路線形最后一個單元的區(qū)段終點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的元素數(shù)量比值，即上游單元區(qū)段的元素數(shù)量除以下游單元區(qū)段的元素數(shù)量；相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)是指從道路線形最后一個單元的區(qū)段終點開始，向道路線形的分段起點方向，依次計算相鄰兩個單元間的單元區(qū)段的元素數(shù)量比值，即下游單元區(qū)段的元素數(shù)量除以上游單元區(qū)段的元素數(shù)量，需要說明的是上游和下游的說法是以道路線形的分段起點開始來界定的；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)的計算結(jié)果分為基于道路線形起點樁號的相鄰單元正(反)向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和基于道路線形終點樁號的相鄰單元正(反)向元素數(shù)量均衡性系數(shù)；

式中，分別代表基于道路線形x點樁號的相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和基于道路線形x點樁號的相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)，即分別代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段和第i+1個單元區(qū)段的相鄰單元正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)；

(4-3)計算相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

(4-3-1)計算每個單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)；

當(dāng)單元區(qū)段內(nèi)的構(gòu)形特征參數(shù)屬于同向特征時，則轉(zhuǎn)向特征參數(shù)等于該單元區(qū)段內(nèi)元素弦弓比的均值；當(dāng)單元區(qū)段內(nèi)的構(gòu)形特征參數(shù)屬于逆向特征時，則轉(zhuǎn)向特征參數(shù)等于該單元區(qū)段內(nèi)各元素弦弓比之積；

式中，代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段的轉(zhuǎn)向特征參數(shù)；

計算公式的選取是根據(jù)單元區(qū)段內(nèi)元素的構(gòu)形來確定的，分為同向構(gòu)形和逆向構(gòu)形兩種；其中，單元區(qū)段內(nèi)同向構(gòu)形為：“直線、右轉(zhuǎn)曲線的組合”或“直線、左轉(zhuǎn)曲線的組合”，在某個組合中，可以是多條右轉(zhuǎn)曲線或是多條左轉(zhuǎn)曲線；單元區(qū)段內(nèi)逆向構(gòu)形為：右轉(zhuǎn)曲線、左轉(zhuǎn)曲線、直線的組合；

(4-3-2)計算相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的計算公式有兩種情況，一是當(dāng)相鄰單元的構(gòu)形特征參數(shù)屬于同向特征時，則相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)等于兩個相鄰單元轉(zhuǎn)向特征參數(shù)的均值；二是當(dāng)相鄰單元的構(gòu)形特征參數(shù)屬于逆向特征時，則相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)等于兩個相鄰單元轉(zhuǎn)向特征參數(shù)之積；

式中，分別代表基于道路線形x點樁號的相鄰單元正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)和基于道路線形x點樁號的相鄰單元反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)，即分別代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，第i個單元區(qū)段和第i+1個單元區(qū)段的相鄰單元正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)和相鄰單元反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

參見表1，計算公式的選取是根據(jù)相鄰單元區(qū)段的構(gòu)形來確定的，分為同向構(gòu)形和逆向構(gòu)形兩種；其中，相鄰單元區(qū)段的同向構(gòu)形為：“直線、右轉(zhuǎn)曲線的組合”或“直線、左轉(zhuǎn)曲線的組合”，在某個組合中，可以是多條右轉(zhuǎn)曲線或是多條左轉(zhuǎn)曲線；相鄰單元區(qū)段的逆向構(gòu)形為：右轉(zhuǎn)曲線、左轉(zhuǎn)曲線、直線的組合；

5、計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

(5-1)單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)計算；

針對不同的單元分段長度，計算單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)；與分段起點的兩種情況相對應(yīng)，單個基本指標(biāo)的變異系數(shù)包括基于道路線形起點樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)和基于道路線形終點樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)；基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)變異系數(shù)分為兩類：單個基本指標(biāo)的正向變異系數(shù)和單個基本指標(biāo)的反向變異系數(shù)；針對正向或反向，所計算的變異系數(shù)包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；

(5-1-1)弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)計算

式中，va^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σa^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向弦弓比均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向弦弓比均衡性系數(shù)的均值；

式中，va^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σa^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向弦弓比均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向弦弓比均衡性系數(shù)的均值；

(5-1-2)元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)計算

式中，vb^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σb^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的均值；

式中，vb^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σb^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向元素數(shù)量均衡性系數(shù)的均值；

(5-1-3)轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)計算

式中，vc^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σc^m(k)(正)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，正向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的均值；

式中，vc^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；σc^m(k)(反)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時，反向轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的均值；

(5-2)平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算；

式中，p^m(k)正)(x)、p^m(k)反)(x)分別代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)的元素編號切分時，正向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

式中，p^m(k)(x)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)從道路線形x點樁號作為切分起點切分時的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

式中，p^m(k)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)切分時的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

6、對平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)進行綜合排序得分的計算，進行方案綜合得分排序；

(6-1)不同方案平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分的計算；

針對不同的單元分段長度，得到所有線形方案的排序值，平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)最小的排第1，從小往大，依次類推；針對每個線形方案，按照不同的段元分段長度，將得到多個排名，將這些排名求和，則為該方案的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分；

式中，d^m代表第m個平面線形方案的連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分；d^m(k)代表第m個平面線形方案以單元長度l(k)的元素編號切分時的連續(xù)均衡性綜合系數(shù)排序得分；

式中，m代表平面線形方案的個數(shù)；

(6-2)對綜合排序得分進行排序；

綜合排序得分最低的排名第1，從小往大，以此類推；按照上述排序原則，得到平面線形方案的最終排序結(jié)果。

式中，pd^m代表第m個平面線形方案的連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分的排序；

依據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計了一種基于等長區(qū)段劃分的道路線形連續(xù)均衡性評價裝置，包括：數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊、單元區(qū)段元素提取模塊、單元區(qū)段元素集成信息處理模塊、連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊、連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊、綜合排序模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊九部分構(gòu)成。這九個部分相互聯(lián)系，按照評價中的數(shù)據(jù)流向結(jié)合在一起，并按順序使用。其中，連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊、連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊和綜合排序模塊是本裝置的核心。

圖1所示，為依據(jù)本發(fā)明方法設(shè)計的一種基于等長區(qū)段劃分的道路平面線形連續(xù)均衡性評價裝置，包括：數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊、單元區(qū)段元素提取模塊、單元區(qū)段元素集成信息處理模塊、連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊、連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊、綜合排序模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊九部分構(gòu)成；

數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，導(dǎo)入平面線形設(shè)計方案，至少為兩個或兩個以上的線形設(shè)計方案，即導(dǎo)入平面線形設(shè)計方案的autocad設(shè)計圖，至少需要兩個或兩個以上的線形autocad設(shè)計圖方案；

參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊，根據(jù)用戶需求設(shè)置單元分段初設(shè)長度以及初設(shè)長度的個數(shù)，對平面線形方案進行切分，切分為單元區(qū)段，獲得單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量，對單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量以及單元區(qū)段長度個數(shù)進行有效性檢驗，確定最終的單元分段長度和長度個數(shù)；根據(jù)最終的單元分段長度對不同方案的平面線形進行切分，獲得最終的單元區(qū)段切分方案；

單元區(qū)段元素提取模塊，針對最終的單元區(qū)段切分方案，提取每個單元區(qū)段的平面線形元素；所提取的平面線形單元分段長度下的線形元素包括：平面線形單元區(qū)段數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素編號、單元區(qū)段中平面元素類型、單元區(qū)段中平面元素平面長度、單元區(qū)段中平面元素弦長、單元區(qū)段中平面元素半徑、單元區(qū)段中平面元素轉(zhuǎn)向；

單元區(qū)段元素集成信息處理模塊的功能是針對不同的單元分段長度，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理，并獲得每個單元區(qū)段的集成信息，具體包括：單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)、單元區(qū)段中平面元素的元素數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素的累積長度、單元區(qū)段中平面元素的累積弦長；

連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊的功能是針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度下的單元區(qū)段，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊的功能是針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度下的單元區(qū)段，計算單個基本指標(biāo)的正向和反向變異系數(shù)；所計算的變異系數(shù)包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度，計算平面線形正向和反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；在此基礎(chǔ)上，計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

綜合排序模塊的功能是計算不同單元分段長度下的每個平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的排序得分，并計算每個平面線形方案的全部單元分段長度的綜合排序得分，得到每個方案的綜合得分排序；

數(shù)據(jù)存儲模塊的功能是實現(xiàn)每個數(shù)據(jù)處理階段數(shù)據(jù)保存；

數(shù)據(jù)輸出模塊的功能是根據(jù)用戶需求輸出基于道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的連續(xù)均衡性系數(shù)(包括相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)正向和反向的變異系數(shù)(包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、不同單元分段長度下的方案排名、方案綜合得分、方案排序；

這九部分相互聯(lián)系，按照評價流向結(jié)合在一起按順序使用。其運行過程如下：當(dāng)確定平面線形方案評價對象后，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊實現(xiàn)不同平面線形設(shè)計方案的導(dǎo)入，連接參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊；在參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊中根據(jù)用戶需求設(shè)置單元分段初設(shè)長度以及初設(shè)長度的個數(shù)，進行平面線形方案的單元區(qū)段切分，對單元區(qū)段內(nèi)的元素數(shù)量以及單元區(qū)段長度個數(shù)進行有效性檢驗，確定最終的單元分段長度和長度個數(shù)，依次為依據(jù)獲得最終的單元區(qū)段切分方案，連接單元區(qū)段元素提取模塊；在單元區(qū)段元素提取模塊中，提取每個單元區(qū)段的平面線形元素；線形元素單元區(qū)段切分及元素提取模塊連接單元區(qū)段的元素集成信息處理模塊，分別計算基于道路線形起點(或終點)樁號的3個線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)；線形元素的單元區(qū)段切分及元素提取模塊和單元區(qū)段的元素集成信息處理模塊連接連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊，計算基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)的正向和反向變異系數(shù)、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向和反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊連接綜合排序模塊，計算不同單元分段長度下的每個平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的排序得分、每個平面線形方案的全部單元分段長度的綜合排序得分，并進行方案的綜合得分排序；連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊連接數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，獲得的連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、方案得分、方案排名經(jīng)由數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊實現(xiàn)保存以及輸出的功能。

圖2所示，為本發(fā)明裝置的詳細(xì)流程圖。用戶首先根據(jù)評價需求，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊向參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊中導(dǎo)入m個平面線形設(shè)計方案；在參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分模塊中，輸入兩項參數(shù)：單元分段初設(shè)長度以及初設(shè)長度的個數(shù)，以m個平面線形設(shè)計方案為研究對象，基于單元分段長度分別從道路線形起點樁號和終點樁號為切分起點去切分單元線形，獲得單元區(qū)段，統(tǒng)計每個單元區(qū)段中的元素個數(shù)，建立不同方案下的單元區(qū)段元素個數(shù)表elementnum，判斷基于道路線形起點樁號和基于道路線形終點樁號兩種分段起點切分下的單元區(qū)段中的線形元素個數(shù)的最大值是否同時大于等于2，若是，與之對應(yīng)的單元分段長度有效；否則，與之對應(yīng)的單元分段長度無效，需刪除；在此基礎(chǔ)上，更新單元分段的個數(shù)，判斷單元分段的個數(shù)是否為奇數(shù)且大于等于3，若是，則確定最終的單元分段長度及個數(shù)，以此為基礎(chǔ)，切分平面線形方案，獲得不同單元分段長度下的單元區(qū)段切分結(jié)果；否則，需要新增單元分段長度，直到滿足單元分段長度以及個數(shù)的有效性檢驗為止；單元區(qū)段元素提取模塊針對單元區(qū)段切分的結(jié)果，提取單元區(qū)段內(nèi)的元素信息，包括：平面線形單元區(qū)段數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素編號、單元區(qū)段中平面元素類型、單元區(qū)段中平面元素平面長度、單元區(qū)段中平面元素弦長、單元區(qū)段中平面元素半徑、單元區(qū)段中平面元素轉(zhuǎn)向，并建立“單元區(qū)段元素表elementori”；單元區(qū)段元素集成信息處理模塊針對“單元區(qū)段元素表elementori”，進行單元區(qū)段集成信息的處理，獲得單元區(qū)段集成信息：單元區(qū)段中平面元素的構(gòu)形特征參數(shù)、單元區(qū)段中平面元素的元素數(shù)量、單元區(qū)段中平面元素的累積長度、單元區(qū)段中平面元素的累積弦長，并建立“單元區(qū)段元素集成信息表elementnex”；連續(xù)均衡性基本指標(biāo)計算模塊針對單元區(qū)段元素提取模塊和單元區(qū)段元素集成信息處理模塊所提供的“單元區(qū)段元素表elementori”和“單元區(qū)段元素集成信息表elementnex”，進行基于道路線形起點(終點)樁號的連續(xù)均衡性基本指標(biāo)的計算，連續(xù)均衡性基本指標(biāo)包括三個，分別是：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)，根據(jù)線形的切分起點，分為正向和反向弦弓比均衡性系數(shù)兩種；其中，相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)是在計算單元區(qū)段單個元素的弦弓比的基礎(chǔ)上，獲得單元區(qū)段的弦弓比均值，計算單元區(qū)段的整體弦弓比，在此基礎(chǔ)上，獲得單元區(qū)段的弦弓比系數(shù)，然后計算得到相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)；相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)是根據(jù)單元區(qū)段元素數(shù)量計算得到，該數(shù)據(jù)由單元區(qū)段集成信息處理模塊提供；在計算單元區(qū)段轉(zhuǎn)向特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，計算相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；在此基礎(chǔ)上，建立“連續(xù)均衡性基礎(chǔ)指標(biāo)表indexbasic”，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出基本指標(biāo)計算完成通知；連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算模塊根據(jù)“連續(xù)均衡性基礎(chǔ)指標(biāo)表indexbasic”中的數(shù)據(jù)，分別計算基于道路線形起點(終點)樁號的單個基本指標(biāo)的正向和反向變異系數(shù)，包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù)；針對不同平面線形方案下的不同的單元分段長度，計算基于道路線形起點(終點)樁號的平面線形正向和反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，在此基礎(chǔ)上，計算基于道路線形起點(終點)樁號的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)，建立“連續(xù)均衡性綜合系數(shù)表indexresult”，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出連續(xù)均衡性綜合系數(shù)計算完成通知；綜合排序模塊根據(jù)“連續(xù)均衡性綜合系數(shù)表indexresult”，計算不同方案平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)的綜合排序得分，對綜合排序得分進行排序，建立“綜合排序得分以及最終排序表finalresult”，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲裝置并向用戶發(fā)出綜合排序計算完成通知；在上述流程完成之后，數(shù)據(jù)存儲裝置和數(shù)據(jù)輸出裝置分別根據(jù)用戶需求對基本指標(biāo)、連續(xù)均衡性綜合系數(shù)和綜合排序的計算過程數(shù)值及結(jié)果數(shù)值進行自動存儲和格式化輸出，主要包括道路線形起點(或終點)樁號的相鄰單元正向和反向的連續(xù)均衡性系數(shù)(包括相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)和相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的單個基本指標(biāo)正向和反向的變異系數(shù)(包括：弦弓比均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、元素數(shù)量均衡性系數(shù)的變異系數(shù)、轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)的變異系數(shù))、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形正向、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)、基于道路線形起點(或終點)樁號的平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、平面線形連續(xù)性綜合系數(shù)、不同單元分段長度下的方案排名、方案綜合得分、方案排序，并建立“dataout”。

為了更加直觀的說明運用該裝置進行平面線形連續(xù)均衡性評價的流程和結(jié)果，以同一條道路的5個平面線形設(shè)計方案為例說明評價的具體實施過程。

參見圖4，平面線形案例圖。圖中，“a”和“b”分別代表線形方案的“起點”和“終點”；數(shù)字“1”、“2”、“3”、“4”、“5”分別代表“方案1”、“方案2”、“方案3”、“方案4”、“方案5”。“pz”、“phq”、“pyq”分別代表不同的線形元素類型，即“直線”、“緩和曲線”和“圓曲線”。

具體內(nèi)容如下：

1、參數(shù)設(shè)置及單元區(qū)段切分；

參見表2，設(shè)置兩項參數(shù)：單元分段初設(shè)長度l⁰(k)及初設(shè)長度的個數(shù)k⁰。其中，單元分段初設(shè)長度分別是：200m、300m、400m、500m、600m、700m和800m，初設(shè)長度的個數(shù)是：7。

參見表3，通過單元長度有效性檢驗，針對不同方案，7種單元分段長度下的單元區(qū)段線形元素最大個數(shù)顯示：7種單元分段長度下的元素最大個數(shù)均大于等于2，滿足元素數(shù)量的有效性檢驗；且7種單元分段長度為奇數(shù)，滿足單元分段長度的個數(shù)有效性檢驗。因此，有效的單元分段長度是：200m、300m、400m、500m、600m、700m和800m，單元分段長度的最終個數(shù)是：7個。

以7種單元分段長度分別對5個平面線形方案進行單元區(qū)段的切分，獲得單元區(qū)段切分方案；

2、提取每個單元分段長度下的線形元素；

針對單元區(qū)段的切分方案，針對每個段元區(qū)段提取8個線形元素；

按照單元區(qū)段長度200m、300m、400m、500m、600m、700m以及800m切分下的5個平面線形方案，獲得每種單元分段長度下的線形元素；

參見表4，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形起點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的線形元素；

參見表5，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形終點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的線形元素；

其它6種單元區(qū)段長度切分下的線形元素表示形式與表4和表5類似，不再贅述；

3、針對不同的單元分段長度，實現(xiàn)每個單元長度下的元素集成信息處理；

針對7種單元區(qū)段長度(200m、300m、400m、500m、600m、700m以及800m)切分下的5個平面線形方案每個單元的線形元素，進行元素集成信息處理；

參見表6，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形起點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的元素集成信息；

參見表7，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形終點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的元素集成信息；

其它6種單元區(qū)段長度切分下的每個單元的元素集成信息表示形式與表6和表7類似，不再贅述；

4、計算平面線形連續(xù)均衡性的基本指標(biāo)；

平面線形的基本指標(biāo)包括：相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

針對7種單元區(qū)段長度(200m、300m、400m、500m、600m、700m以及800m)切分下的5個平面線形方案，計算每個單元分段長度下的相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

參見表8，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形起點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

參見表9，按照單元區(qū)段長度500m切分下以道路線形終點樁號為切分起點的5個平面線形方案每個單元分段長度下的相鄰單元弦弓比均衡性系數(shù)、相鄰單元元素數(shù)量均衡性系數(shù)、相鄰單元轉(zhuǎn)向特征均衡性系數(shù)；

其他6種單元區(qū)段長度切分下的每個單元分段長度下的3個平面線形的基本指標(biāo)表示形式與表8和表9類似，不再贅述；

5、計算平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)；

參見表10，按照7種單元區(qū)段長度(200m、300m、400m、500m、600m、700m、800m)切分下以道路線形起點樁號為切分起點的5個平面線形方案的正向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(正)(起)、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(反)(起)、平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(起)；

參見表11，按照7種單元區(qū)段長度(200m、300m、400m、500m、600m、700m、800m)切分下以道路線形終點樁號為切分起點的5個平面線形方案的正向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(正)(終)、反向連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(反)(終)、平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)(終)；

參見表12，按照7種單元區(qū)段長度(200m、300m、400m、500m、600m、700m、800m)切分下5個平面線形方案的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)p^m(k)；

6、對平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)進行綜合排序得分的計算，進行方案綜合得分排序；

參見表13，5個平面線形方案按照7種單元分段長度切分下的平面線形連續(xù)均衡性綜合系數(shù)綜合排序得分和綜合得分排序；

方案的排序(第1名到第5名)依次是：方案5、方案4、方案1、方案2和方案3，說明方案5的平面線形連續(xù)均衡性最優(yōu)，方案3的平面線形連續(xù)均衡性最差。

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

表11

表12

表13