Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten (Allgemeines)

xPhilippx, Donnerstag, 02. November 2017, 21:23 (vor 22 Tagen)

Hallo zusammen,

ich war bisher leider erfolglos auf der Suche nach folgends beschriebenem Thema und bin dieses Forum gestoßen. Vielleicht kann mir jemand helfen oder mich zumindest in die richtige Richtung weisen. Hab so langsam die Orientierung verloren.

Aktuell suche nach Informationen zur Erstellung von Wege-/ Straßenverläufen aus Klothoidenstücken.
Basierend auf einer durch GPS Wegpunkte (stark variierende Abstände) festgelegten Strecke versuche ich den vorgegebenen Weg möglichst exakt durch eine Aneinanderreihung von Klothoidenteilstücken anzunähern.

Gibt es hierzu bereits etablierte Vorgehensweisen?
Bin bisher nur auf Informationen aus dem Straßenbau unter Verwendung von Klothoidenschablonen und Tabellen gestoßen.
In einem anderen Beitrag in diesem Forum wird etwas von einer
"Iterative[n] Berechnung mittels einer Näherungslösung"
gesagt, jedoch sind die Links zu den Unterlagen leider nicht mehr aktuell.

Wallraff erwähnt hier auch Softwarepakete und Methoden unter Verwendung des Simplex Verfahrens. Hat hierzu jemand Tipps?

Ich hoffe ich konnte meine Problematik verständlich darlegen.

Vielen Dank jetzt schon einmal für eure Zeit!

Viele Grüße,
Philipp

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Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Montag, 06. November 2017, 19:06 (vor 18 Tagen) @ xPhilippx

Hallo,

ich finde diese Aufgabe ungewöhnlich. Warum willst Du aneinandergereihte Klothoiden nehmen? Würden nicht vielleicht auch Splines oder etwas vergleichbares ausreichen?

Viele Grüße
Micha

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Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

xPhilippx, Dienstag, 07. November 2017, 14:51 (vor 18 Tagen) @ MichaeL

Hallo Michael,

danke für deine Antwort!

Generell würde mich zunächst interessieren ob dies denn möglich wäre oder auch zum Teil so umgesetzt wird und wie die heutigen Programme dies machen.

Bisher habe ich auch nur Unterlagen entdeckt bei denen Klothoiden sich mit Radien/ Geraden abwechseln, aber keine wirkliche Begründung gefunden warum die "Abwechslung" nötig ist.

Gibt es denn Straßen die nicht über Klothoiden sondern über Splines aufgebaut werden?

VG,
Philipp

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Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

AWO @, Nussbaumen AG, Dienstag, 07. November 2017, 16:31 (vor 18 Tagen) @ xPhilippx
bearbeitet von AWO, Dienstag, 07. November 2017, 16:50

Hallo,

wir lassen keine Achsen automatisiert erstellen, da oft andere Sachen, wie Parzellengrenzen oä, an der Linienführung Einfluss haben. Von daher kenne ich solche Automatismen nicht.
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Klothoiden sind eigentlich Übergänge, die nur benutzt werden, um zwischen 2 verschiedenen Radien ein harmonisches Übergangsstück zu schaffen, also zwischen einer Gerade und einem Bogen oder zwischen 2 Bögen. (sanfte Lenkbewegung, statt ruckartig von einer Geradeausfahrt auf einen gewissen Radius einer Kurve)

Ich kann im CAD (Stratis) keine Klothoide zwischen einer Klothoide und einem anderen Element erzeugen, also 2 aneinander geht bei mir zumindest nicht (was nicht heissen soll, dass es nicht möglich ist, denn theoretisch wäre auch dort oft 2 verschiedene Radien vorhanden)

Von Splines im Strassenbau habe ich noch nie etwas gehört.

Gruss Andy

Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

xPhilippx, Dienstag, 07. November 2017, 18:59 (vor 17 Tagen) @ AWO

Hallo,

nochmals vielen Dank!

Also werden die einzelnen Teilstücke, Gerade, Radien oder Klothoiden noch jeweils manuell eingefügt.

Und wenn ich dich richtig verstanden habe gibt es auch keine Möglichkeit die Achse automatisiert durch gegebene "Achspunkte" zeichnen zu lassen.

Ich kann im CAD (Stratis) keine Klothoide zwischen einer Klothoide und einem anderen Element erzeugen, also 2 aneinander geht bei mir zumindest nicht (was nicht heissen soll, dass es nicht möglich ist, denn theoretisch wäre auch dort oft 2 verschiedene Radien vorhanden)

Geraden und Radii ließen sich doch im Endeffekt auch durch Klothoiden ohne Krümmungsveränderung darstellen, oder nicht? Also mal nur von der Mathematik gesehen unabh davon was dich das Programm machen lässt.

VG,
Philipp

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Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Mittwoch, 08. November 2017, 09:41 (vor 17 Tagen) @ xPhilippx

Hallo,

Also werden die einzelnen Teilstücke, Gerade, Radien oder Klothoiden noch jeweils manuell eingefügt.

Man definiert die geometrischen Elemente (Gerade, Übergangsbogen usw.) anhand von Faktoren wie bspw. Richtgeschwindigkeit. Mit diesen Vorgaben ergeben sich dann Krümmungen, die man fahren kann ohne an der Seitenscheibe zu kleben.

Und wenn ich dich richtig verstanden habe gibt es auch keine Möglichkeit die Achse automatisiert durch gegebene "Achspunkte" zeichnen zu lassen.

Das ist, ohne die Betrachtung weiterer Kenngrößen, auch eher sinnlos. Eine Autobahn ist anders zu planen als eine Landstraße. Allein die geometrische Information, wo die Trasse liegen sollte, reicht nicht aus.

/Micha

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Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

AWO @, Nussbaumen AG, Mittwoch, 08. November 2017, 14:03 (vor 17 Tagen) @ xPhilippx

Hallo nochmal,

ein Klothoide ohne Krümmungsveränderung? Eine Klothoide zeichnet sich doch gerade dadurch aus. Sonst wäre es doch nur eine Gerade oder ein Kreisbogen mit festen r.

In Stratis (CAD für Strassenbau) muss man Geraden und Bögen manuell erzeugen, die natürlich den Richtlinien entsprechen und je nach Bedarf Klothoiden dazwischen legen. Diesen enstehenden gesamten "Linienzug" kann man dann in eine Achse umwandeln (einen Automatismus hat Stratis nicht!). Wie andere Programme das handhaben, kann ich nicht sagen.

Michael nannte noch die Richtgeschwindigkeit als Parameter, aber es gibt auch minimale Radien für Kurven, teils in Abhängigkeit von v, teils aber auch vom Wendekreis eines Fahrzeuges in engen Kurven, dann die Problematik von Sichtweiten usw... Das kann man sicher noch viel weiter treiben.

Für einen Wanderweg oä kann man sicher vieles ausschliessen (obwohl Parzellengrenzen hier noch eine entscheidende Rolle spielen werden), aber im Strassenbau ist es nicht so simpel, dass man das einem Programm übertragen könnte.

Planung einer Klothoidenbahn basierend auf GPS Punkten

xPhilippx, Dienstag, 14. November 2017, 15:20 (vor 11 Tagen) @ xPhilippx

Hallo,

dann danke euch beiden für eure Erklärungen!

Ich hatte gehofft, dass es hier schon Automatismen gibt, aber mir ist klar, dass das unter den gegebenen Randbedingungen schwierig ist.

VG,
Philipp

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