CN113280786A

CN113280786A - 一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法

Info

Publication number: CN113280786A
Application number: CN202110563206.5A
Authority: CN
Inventors: 杨维裕; 刘凯; 王靠省; 周适; 晏勇; 瞿伟; 刘立正; 李小龙; 江华; 段太生; 郭平; 何军
Original assignee: China Railway Erju Co Ltd
Current assignee: Sichuan Chengzheng Engineering Testing Technology Co ltd; China Railway No 2 Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2041-05-21
Also published as: CN113280786B

Abstract

本发明公开了一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，属于道路工程领域，本发明首先根据公路的设计路面结构形式、路面超高设计以及超高方式，计算路面内、外侧横坡值，进而根据纵断面设计获取路面旋转轴高程；然后通过路面旋转轴高程分别获取左、右侧路面各特征点的高程；本发明的获取方法可以适用的单旋转轴超高方式包括：绕路面内边缘旋转、绕路面外边缘旋转和绕路面中心旋转；本发明公开的获取方法思路清晰、计算公式简单明确，适用范围广，省去了现有技术中的繁琐计算过程；解决了现有公路教材以及所有相关资料均没有解决的简便计算路面超高问题。

Description

一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别涉及一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法。

背景技术

公路工程设计和施工阶段，均需根据线路的设计路面结构形式、线路高程设计、路面超高设计和超高方式、路面加宽设计等，获取路面特征点的设计高程；设计阶段通过计算路面特征点设计高程确定路面与周边地形以及建筑物的关系、确定路基工程土石方数量、确定桥隧等结构物的高程，以此协调路基、隧道、桥梁等在高程上的一致性；施工阶段则据此进行路基、隧道、桥梁以及路面工程的施工。

目前所有资料介绍的公路路面超高计算方法，均通过超高旋转轴，根据不同的超高方式、计算里程所处位置(未超高段、超高缓和段或全超高段)以及超高所处的曲线内外侧，通过超高旋转轴分别采用不同的计算公式计算路面各特征点(路面变化点)的特征值，进而求得各特征点高程；不同的超高方式、所处的不同超高段以及计算点处于超高内侧或外侧等因素造成计算公式各不相同且公式复杂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的发明目的在于：提供了一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，用以解决特征点高程计算复杂的问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，包括下列步骤：

步骤S1：根据超高方式、路面内侧横坡值n和外侧横坡值w计算路面旋转轴高程h；

步骤S2：通过所述路面旋转轴高程h分别计算左、右侧(即两侧)路面的各特征点高程。

本发明采用一种统一的计算方法获取公路路面特征点高程，即通过路面旋转轴高程直接获取路面各特征点高程；相对于现有通过超高旋转轴计算特征点高程的方式而言，本发明在获取路面特征点高程时，无须区分当前计算里程处于未超高段、超高缓和段、全超高段等不同情况而采用不同公式计算；本发明的计算方法无须区分当前计算里程绕内侧超高、绕外侧超高或绕路面中心超高等不同的超高方式而采用不同的公式计算；本发明的计算方法无须区分线路内外侧的不同情况而采用不同的公式计算；即可以通过路面旋转轴高程直接计算各特征点的高程；本发明的计算公式统一，计算简便，计算结果准确。

进一步的，本发明的所述超高方式包括：单旋转轴绕路面内边缘旋转、单旋转轴绕路面外边缘旋转和单旋转轴绕路面中心旋转。

本发明通过路面旋转轴计算路面各特征点高程，无需区分不同超高方式，本发明适用于只有一个超高旋转轴的任意超高方式、任意公路等级、任意超高段落的公路路面各特征点高程计算。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S1-1：根据超高设计数据计算左侧行车道路面横坡值z和右侧行车道路面横坡值y；

步骤S1-2：确定路面内外侧，并计算路面内侧横坡值n和外侧横坡值w；

步骤S1-3：根据超高方式和纵断面设计，计算路面旋转轴高程h。

从计算目的来说：当前里程路面各特征点的高程涉及的基础设计数据信息包括：路面结构形式、线路纵断面设计、路面超高设计、超高方式、路面加宽设计等，根据这些设计数据计算当前里程路面各特征点的高程，并根据各特征点高程，在道路设计阶段，以此确定路面与周边地形以及建筑物的关系、确定路基工程土石方数量、确定桥隧等结构物的高程，以此协调路基、隧道、桥梁等在高程上的一致性；在道路施工阶段，据此进行路基、隧道、桥梁和路面工程施工。

其中，对于步骤S1-1，现有技术计算得到路面横坡值是常规的计算方法，比如在道路设计阶段，路面超高横坡需要根据行车速度、半径大小、路面种类、自然条件和车辆组成等信息进行设计，在道路施工阶段，施工单位根据超高过渡方式、超高旋转轴形式、超高横断面的不同阶段(双坡阶段、旋转阶段、全超高阶段)、超高断面(正常断面、起始断面、全超高断面、双坡断面、旋转断面)等进行具体断面超高计算，路面横坡值计算是其中的一部分。

从计算方案来说：本计算方案根据超高设计数据计算当前里程的左侧行车道路面横坡值z和右侧行车道路面横坡值y，进而确定当前里程的内外侧以及内、外侧横坡值n、w，接着根据超高方式计算当前里程的路面旋转轴高程h，最后以路面旋转轴高程h为基础，计算得到左侧、右侧路面各特征点的高程。

由于本发明的计算过程省去了现有技术针对超高方式、超高段、超高内外侧的不同情况进行的繁琐计算过程，使得整个计算过程简单、便捷，并可适用于任意超高方式，用同一公式即可计算得到当前里程的特征点高程。

进一步的，所述左侧行车道路面横坡值z和所述右侧行车道路面横坡值y的计算公式为：

式中：

l、z和y分别为当前里程的里程数据、左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值；

l_i、z_i和y_i分别为计算里程小里程端行车道路面横坡变化拐点的里程数据、左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值；

l_i+1、z_i+1和y_i+1分别为计算里程大里程端行车道路面横坡变化拐点的里程数据、左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值。

进一步的，所述确定路面内外侧的方法为：

当z_i+z_i+1＜y_i+y_i+1时，则当前里程左侧路面低于右侧路面，左侧为内侧；

当z_i+z_i+1＞y_i+y_i+1时，则当前里程右侧路面低于左侧路面，右侧为内侧；

当z_i+z_i+1＝y_i+y_i+1时，当前里程的两侧均可视为内侧，即n＝w。

进一步的，所述确定当前里程的路面内侧横坡值n和外侧横坡值w的公式为：

进一步的，所述根据超高方式计算路面旋转轴高程h具体为：

第一种：设计高程位于路肩：

当超高方式为绕路面内边缘旋转时，所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

当超高方式为绕路面外边缘旋转时，所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

当超高方式为绕路面中心旋转时，所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

h＝H-D×d-C×c-B×b＝H-U×u-T×t-S×s；

第二种：设计高程位于路面旋转轴，即超高旋转轴与路面旋转轴重合：

所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

h＝H

式中：

H为当前里程处的线路设计高程；

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

B为左侧行车道宽度，b为左侧行车道横坡值；

C为左侧硬路肩宽度，c为左侧硬路肩横坡值；

D为左侧土路肩宽度，d为左侧土路肩横坡值；

S为右侧行车道宽度，s为右侧行车道横坡值；

T为右侧硬路肩宽度，t为右侧硬路肩横坡值；

U为右侧土路肩宽度，u为右侧土路肩横坡值。

进一步的，所述左侧路面各特征点高程计算公式为：

h_A＝h+A×a

h_B＝h+A×a+(B+J_Z)×z

h_C＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’

h_D＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’+D×d’

所述右侧路面各特征点高程计算公式为：

h_R＝h+R×r

h_S＝h+R×r+(S+J_y)×y

h_T＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’

h_U＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’+U×u’

上式中：

A为左侧中央分隔带宽度，B为左侧行车道宽度；

C为左侧硬路肩宽度，D为左侧土路肩宽度；

R为右侧中央分隔带宽度，S为右侧行车道宽度；

T为右侧硬路肩宽度，U为右侧土路肩宽度；

z为左侧行车道路面横坡值，y为右侧行车道路面横坡值；

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

J_z、J_y分别为当前里程处的左侧、右侧加宽值；

a、r分别为左侧、右侧中央分隔带A、R对应的横坡值，a＝r＝0；

c’、d’分别为路面超高过程中左侧路面硬路肩C、左侧路面土路肩D对应的横坡值。现行规范规定：|z|＜5％时，c’＝z；|z|＞5％时，|c’|＝5％，且符号与z相同。执行时，有些设计部门始终执行c’＝z；d’不同的设计部门可能规定不一，现行规范规定d’＝d。

t’、u’分别为路面超高过程中右侧路面硬路肩T、右侧路面土路肩U对应的横坡值。现行规范规定：|y|＜5％时，t’＝y；|y|＞5％时，|t’|＝5％，且符号与y相同。执行时，有些设计部门始终执行t’＝y；u’不同的设计部门可能规定不一，现行规范规定u’＝u。

h_A、h_B、h_C、h_D分别为当前里程处左侧路面各特征点的高程。h_R、h_S、h_T、h_U分别为当前里程处右侧路面各特征点的高程。当路面存在加宽时，h_B和h_S为路面加宽后的特征点高程。

需要说明的是：上述方法适用于任意超高方式的未超高段、超高缓和段、全超高段等任意段的任意里程断面特征点的高程计算。未超高段z＝z₁＝z₁₊₁＝b、c’＝c、d’＝d，y＝y₁＝y₁₊₁＝s、t’＝t、u’＝u；全超高段z＝z₁＝z₁₊₁，y＝y₁＝y₁₊₁。

本方法除计算路面特征点高程外，也可根据当前里程断面上任意点距路面旋转轴左侧或右侧的距离G，计算该点距A、B、C、D或R、S、T、U的距离，结合路面各特征点的高程以及相应路面的横坡值，计算出距离为G的任意点路面高程。

作为优选的，步骤S1之前还包括以下步骤：

步骤S1-a：获取路面结构设计数据、纵断面设计数据、超高设计数据、超高方式和加宽数据；

步骤S1-b：根据所述纵断面设计数据计算当前里程的设计高程H；根据所述加宽设计数据计算当前里程的左侧加宽值Jz和右侧加宽值Jy。

步骤S1-a是收集整理技术资料，便于开展后续计算工作，步骤S1-b是步骤S1的前置计算准备，设计高程H、左侧加宽值Jz、右侧加宽值Jy的计算均为本领域技术人员应该掌握的基础计算知识。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下积极的技术效果：

1、本发明公开的计算方法思路清晰、计算公式简单明确，计算过程不需要区分是否为未超高段、超高缓和段或全超高段，也不需要区分是曲线内侧、曲线外侧以及超高旋转方式，避免了现行超高计算需要同时区分不同超高方式、区分不同超高段落、区分内外侧旋转方式等繁杂过程；解决了现有公路教材以及所有相关资料均没有解决的路面超高计算问题。

2、本发明公开的计算方法适用范围广，可用于超高旋转轴为单旋转轴且旋转方式包括绕路面内边缘旋转、绕路面外边缘旋转和绕路面中心旋转三种超高方式的任意里程断面特征点高程计算。

3、通过本发明公开的公路路面特征点高程计算方法，可以快速、准确地计算特征点高程，无需经过复杂计算即可得到相应里程的特征点高程，十分便于施工前技术资料交底的快速理解与整理，使得技术人员能更快速的理解和掌握道路工程的技术方案及技术方案的大体思路，从而加快整个项目的设计或施工速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，本领域普通技术人员来讲还可根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1是公路标准路面结构形式示意图；

图2为公路路面特征点位置示意图；

图3是三种公路路面超高方式示意图；

图4是本发明的流程示意图；

图5是图4中步骤S1的详细步骤流程图；

图6是某高速公路B匝道设计路面结构形式示意图；

图7是B匝道纵断面与超高设计表；

图8是实施例2中计算公路路面特征点高程方法的整体流程示意图；

图中标记：A-左侧中央分隔带；B-左侧行车道；C-左侧硬路肩；D-左侧土路肩；R-右侧中央分隔带；S-右侧行车道；T-右侧硬路肩；U-右侧土路肩；a-左侧中央分隔带横坡值；b-左侧行车道横坡值；c-左侧硬路肩横坡值；d-左侧土路肩横坡值；r-右侧中央分隔带横坡值；s-右侧行车道横坡值；t-右侧硬路肩横坡值；u-右侧土路肩横坡值；Lg-路拱；Lx-路面旋转轴；GL-公路路面左侧；GR-公路路面右侧；Xc-超高旋转轴；Qc-全超高路面；Wc-未超高路面；X内-绕路面内边缘旋转；X中-绕路面中心旋转；X外-绕路面外边缘旋转。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于本发明的计算方法，需要说明的是：

1、对于路面结构形式、线路纵断面设计和路面超高设计：

在目前道路设计和施工中，本领域技术人员对于道路左右侧的区分方式为：按照里程增加方向来确定道路左右侧，即在道路设计和施工中，沿着里程增加方向的左边称为道路左侧，沿着里程增加方向的右边称为道路右侧。

如图1(公路标准路面结构形式示意图)所示，各级公路设计路面结构均可统一表述为图1的标准路面结构形式；其左右侧均分别由4块路面构成，左右两部分连接处称为路拱，从路拱向左、右两侧的4块路面依次分别为左右中央分隔带A和R、左右行车道(含路缘带)B和S、左右硬路肩(含路缘带)C和T、左右土路肩D和U。

左侧路面分别用A、B、C、D表示各部分宽度，其未超高段对应的设计横坡值分别用a、b、c、d表示；右侧路面分别用R、S、T、U表示各部分宽度，其未超高段对应的设计横坡值分别用r、s、t、u表示；各部分横坡值均分别从路拱指向路面外侧。

对于高速和一级公路整体式路面，A、B、C、D、R、S、T、U均不为零。

对于高速和一级公路分离式路面左幅A＝R＝S＝0；右幅A＝R＝B＝0；这种路面仍然被视为标准路面。

对于二级、三级、四级公路路面A＝R＝0；

当不考虑加宽且左右路面对称设计时，任何等级公路路面均存在：A＝R，B＝S，C＝T，D＝U，这时路拱与路面中心重合；当左右非对称设计或左右侧分别存在不同加宽时，路拱与路面中心不重合。

任何路面a＝r＝0。

规定b、c、d、s、t、u向路面外侧倾斜为负，向路面内侧倾斜为正。

其中，B、S分别为左右行车道(含路缘带)，b、s分别为左右行车道对应的设计横坡值。路面超高主要是通过调整b、s的设计值，达到行车安全、驾驭平稳、便于排水、便于衔接的目的。

设计阶段，为适应起伏变化的地形，设计人员将公路纵断面设计成上下起伏的坡道，两相邻坡道之间用圆曲线连接；纵断面设计线的位置如图1，高速和一级公路纵断面设计线均设于中央分隔带边缘；二级、三级、四级公路纵断面设计线可设于左右侧路肩(不考虑加宽且左右路面对称设计时)，也可设于中央分隔带边缘(A＝R＝0)即路拱。

路面由直线进入曲线段时，不同等级的公路，当设计曲率半径小于不设超高的最小值时，应设置超高，即让曲线一侧行车道路面相对于路拱逐渐抬高，若超高横坡值小于b或s，则当该侧行车道路面横坡抬高到与另一侧路面成同一倾斜面时，两侧行车道路面应按设计的超高方式绕某一轴线同时旋转至规定的超高横坡值。

设计阶段，将根据设计规范以及地形地貌、既有建筑物、设计结构物间的关系，确定不同里程处的行车道路面横坡值。

用l_i、z_i、y_i分别表示行车道路面各横坡值变化拐点处对应的设计里程及行车道路面左、右设计横坡值，并规定左右横坡值分别向路面外侧倾斜为负、向路面内侧倾斜为正。则按里程依次增大的行车道路面各横坡值变化拐点的里程与对应的横坡值依次为：

l₁、z₁、y₁......l_i、z_i、y_i.........l_n、z_n、y_n；

其中n≥2。当直线段未设超高时，z_i＝b，y_i＝s。

分别用l、z、y表示任意当前计算里程及该里程左、右侧行车道超高横坡值。

当行车道路面超高时，硬路肩与土路肩横坡值c、d、t、u也作相应调整，现行规范规定按以下方式调整：

硬路肩：当|z|＜5％或|y|＜5％，硬路肩与行车道横坡值相同；当|z|＞5％或|y|＞5％，硬路肩横坡值不超过5％且与行车道横坡值符号相同。超高段左右侧硬路肩横坡值分别用c’、t’表示。

土路肩：不论内外侧，超高段土路肩横坡值为-4％～-5％，即土路肩始终保持向路面外侧倾斜。超高段左右侧土路肩横坡值分别用d’、u’表示，d’＝d、u’＝u。

实际执行时，超高段硬路肩、土路肩横坡值可能与上述规定稍有不同。

2、超高方式和路面加宽设计：

如图2所示，公路路面超高方式包括：绕公路内侧路面边缘旋转、绕公路路面中心旋转和绕公路外侧路面边缘旋转；由于本发明的计算方法不适用于绕各自行车道中心旋转的超高方式，故而未在图2中标出。

本发明所述“路拱”，未超高段的两侧路面并非均向路面外侧倾斜，而是指当设置超高时左右侧路面绕其相对旋转的轴线(类似合页完全打开状态)，这里通常称路拱为“路面旋转轴”。

绕公路内(外)侧路面边缘旋转更为准确的表述应该是“绕公路内(外)侧行车道边缘旋转”；

“绕路面中心旋转”是一种既定用词，更为准确的用词应该是“绕路拱轴线旋转”或“绕路面旋转轴旋转”，仅当路面对称设计时，路面中心与路拱重合，这种路面结构形式的绕路拱轴线旋转才是真正意义的绕路面中心旋转，本发明仍然称“绕路拱旋转”方式为“绕路面中心旋转”方式，即既定用词的路面中心其实是路拱位置，因而绕路拱旋转、绕路面旋转轴旋转、绕路面中心旋转为同一种超高方式，本说明书对技术词语的表述做了简化，并采用了现有技术领域中的常规用词，但不应当认为是另外创设技术词语。

高速和一级公路普遍采用绕中央分隔带边缘旋转方式进行路面超高；二级、三级、四级公路可采用上面三种方式中的任何一种方式进行路面超高；整体式高速和整体式一级公路路面有中央分隔带且分别绕中央分隔带边缘旋转的方式，可视为A、R无限趋近于零，其旋转方式应视为等同于绕路面中心旋转，其计算方法与绕路面中心旋转的计算方法完全一样。

当路面由直线进入曲线段，或路面左侧或右侧某处因设置紧急停车带、增设加减速道或高速公路收费站前后，根据需要应设计加宽。加宽均在行车道上进行。分别用符号Jz、Jy表示当前里程的左右加宽值。

3、相关定义与规定

称直线段公路的路拱线为路面旋转轴或路拱轴。二级、三级、四级公路对称设计的路面旋转轴与路面中心重合；高速和一级公路整体和分离式的路面旋转轴均为中央分隔带边缘；非对称设计的整体式高速和一级公路、非对称设计的二级至四级公路、分离式高速或分离式一级公路路面旋转轴与路面中心均不重合；称超高过度完成后整个路面绕其旋转的轴线为超高旋转轴；二级、三级、四级公路绕公路内侧边缘或外侧边缘旋转时的超高旋转轴分别为内侧或外侧行车道边缘；绕路面中心旋转的超高旋转轴与路面旋转轴(路拱轴)重合。

两侧路面均低于路拱的路面，进入超高缓和段时，路面一侧先绕路面旋转轴相对抬高直到与另一侧路面横坡绝对值相同且符号相反，完成路面超高过渡；之后两侧路面同时绕超高旋转轴旋转至全超高；称公路路面超高过程中路面较低的一侧为内侧，较高的一侧为外侧。

如图3所示，左右侧路面特征点分别为A、B、C、D，R、S、T、U。称标准路面结构中构成左侧路面的四块路面A、B、C、D或构成右侧路面的四块路面R、S、T、U彼此相邻的变化点为路面特征点，其高程为路面特征点高程；规定分别构成左、右侧路面各块路面向路面外侧倾斜时，对应的横坡值为负，向路面内侧倾斜时，对应的横坡值为正。

上述三点为获取基础资料的解释，便于本领域技术人员了解本发明计算方法采用的计算数据。

实施例1

如图4及图5所示，本发明公开了一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，包括下列步骤：

步骤S2：通过所述路面旋转轴高程h分别计算两侧路面各特征点的高程。

其中的超高方式包括：绕路面内边缘旋转、绕路面外边缘旋转和绕路面中心旋转。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S1-2：确定路面内外侧，并确定路面内侧横坡值n和外侧横坡值w；

步骤S1-3：根据纵断面设计和超高方式计算路面旋转轴高程h。

本实施例提供一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，通过超高设计数据计算左侧行车道路面横坡值z和右侧行车道路面横坡值y；根据当前里程小里程端和大里程端左右侧行车道路面横坡变化拐点值判断路面的内外侧、确定路面内外侧行车道横坡值n和w，结合超高方式计算路面旋转轴高程h，最后根据路面旋转轴高程h分别计算出两侧路面各特征点的高程。可用于绕路面内边缘旋转、绕路面外边缘旋转和绕路面中心旋转这三种超高方式的特征点高程计算，并且计算过程不需要区分是否为未超高段、超高缓和段或全超高段，也不需要区分是曲线内侧还是曲线外侧，避免了现行超高计算需要同时区分不同的超高方式、区分不同超高段落、区分内外侧等繁杂过程，计算过程相对于现有计算方法大为简化。

进一步的，所述左侧行车道路面横坡值z和所述右侧行车道路面横坡值y；的计算公式为：

式中：

l_i、z_i和y_i分别为计算里程小里程端行车道路面横坡值变化拐点的里程数据、左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值；

l_i+1、z_i+1和y_i+1为计算里程大里程端行车道路面横坡值变化拐点的里程数据、左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值。

优选的，所述确定路面内外侧的方法为：

当z_i+z_i+1＜y_i+y_i+1时，则当前里程的左侧路面低于右侧路面，左侧为内侧；

当z_i+z_i+1＞y_i+y_i+1时，则当前里程的右侧路面低于左侧路面，右侧为内侧；

当z_i+z_i+1＝y_i+y_i+1时，当前里程的两侧均视为内侧；

z_i和y_i分别为当前里程小里程端横坡值变化拐点的左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面侧横坡值；

z_i+1和y_i+1为当前里程大里程端横坡值变化拐点的左侧行车道路面横坡值和右侧行车道路面横坡值。

进一步的，所述确定当前里程的内侧横坡值n和外侧横坡值w公式为：

进一步的，所述根据超高方式计算路面旋转轴高程h具体为：

第一种：设计高程位于路肩：

h＝H-D×d-C×c-B×b＝H-U×u-T×t-S×s；

所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

h＝H

式中：

H为当前里程处的线路设计高程；

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

B为左侧行车道宽度(含路缘带)，b为左侧行车道横坡值；

C为左侧硬路肩宽度(含路缘带)，c为左侧硬路肩横坡值；

D为左侧土路肩宽度，d为左侧土路肩横坡值；

S为右侧行车道宽度(含路缘带)，s为右侧行车道横坡值；

T为右侧硬路肩宽度(含路缘带)，t为右侧硬路肩横坡值；

U为右侧土路肩宽度，u为右侧土路肩横坡值；

进一步的，所述左侧路面各特征点高程的计算公式为：

h_A＝h+A×a

h_B＝h+A×a+(B+J_Z)×z

h_C＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’

h_D＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’+D×d’

所述右侧路面各特征点高程计算公式为：

h_R＝h+R×r

h_S＝h+R×r+(S+J_y)×y

h_T＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’

h_U＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’+U×u’

式中：

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

J_x、J_y分别为当前里程处的左侧、右侧加宽值；

h_A、h_B、h_C、h_D分别为当前里程处左侧路面各特征点的高程；

h_R、h_S、h_T、h_U分别为当前里程处右侧路面各特征点的高程；

c’、d’分别为路面超高过程中左侧路面硬路肩C、土路肩D对应的横坡值；

t’、u’分别为路面超高过程中右侧路面硬路肩T、土路肩U对应的横坡值；

当存在路面加宽时，h_B和h_S即为路面加宽后的特征点高程。

实施例2：

如图8所示的整体性流程步骤，本实施例在实施例1的基础之上，公开了一个工程实际计算示例，该示例为某高速公路B匝道，其设计路面结构形式如图6所示；

该公路左侧路面A＝0，B＝1.75m，C＝1m，D＝0.75m；右侧路面R＝0，S＝1.75m，T＝3m，U＝0.75m；该路面为非对称设计。

设计文件规定：该匝道未设超高段的路拱左、右横坡值(行车道横坡)分别为2％和-2％，左、右土路肩横坡值始终向外-4％，硬路肩横坡值与行车道横坡值相同。即：a＝r＝0，b＝c＝2％，s＝t＝-2％，c’＝z，t’＝y，d＝d’＝u＝u’＝-4％；

设计路面超高方式：两侧行车道与硬路肩绕中央分隔带边缘旋转。

该匝道设计高程位于路拱(即路面旋转轴)处；路面无加宽。

该匝道的线路纵断面设计、路面超高设计如图7所示。

从设计看出：本匝道未超高段左右侧行车道路面并非均从路拱向外倾斜。

现按实施例1中的方法计算BK0+600里程断面各特征点的高程，计算过程如下：

步骤S1前置步骤的计算：

步骤S1-b：根据所述纵断面设计数据计算当前里程的设计高程H；根据加宽设计数据计算当前里程的左右加宽值Jz、Jy。

即：根据设计纵断面计算BK0+600的设计高：H＝411.887；根据设计加宽数据计算当前里程的左右加宽值：Jz＝0，Jy＝0。

根据设计超高数据计算当前里程1的左右行车道路面横坡值：

由图7所示，BK0+600小里程端和大里程端行车道路面横坡变化拐点的里程及对应的横坡值分别为：

小里程端l_i＝BK0+587.027，z_i＝6％，y_i＝-6％；

大里程端l_i+1＝BK0+644.973，z_i+1＝2％，y_i+1＝-2％；

即里程BK0+600前后行车道路面横坡变化为：里程由587.027变化至644.973，左侧行车道路面横坡值由6％降低至2％，右侧行车道路面横坡值由-6％升高至-2％。

根据步骤S1-1计算，BK0+600里程左侧、右侧行车道路面横坡值分别为：

z＝6+(2-6)/(644.973-587.027)×(600-587.027)＝5.104％

y＝-6+(-2-(-6))/(644.973-587.027)×(600-587.027)＝-5.104％

步骤S1-2：计算内外侧横坡值并确定当前里程的路面内外侧：

根据公式，n＝min(z，y)＝-5.104％。w＝max(z，y)＝5.104％；

因z_i+z_i+1＞y_i+y_i+1，BK0+600里程左侧路面高于右侧路面，左侧为外侧；右侧为内侧。

步骤S1-3：根据超高方式计算路面旋转轴高程：

该匝道超高方式为绕路面中心旋转，即绕路面旋转轴(路拱)旋转，且设计高程位于路面旋转轴，因此，h＝H＝411.887。

步骤S2：里程BK0+600路面各特征点高程计算：

根据公式，里程BK0+600左侧、右侧各路面特征点的高程分别为：

左侧：

h_A＝h+A×a＝411.887；

h_B＝h+A×a+(B+Jz)×z＝411.976；

h_C＝h+A×a+(B+Jz)×z+C×c’＝412.027；

h_D＝h+A×a+(B+Jz)×z+C×c’+D×d’＝411.997；

右侧：

h_R＝h+R×r＝411.887；

h_S＝h+R×r+(S+Jy)×y＝411.798；

h_S＝h+R×r+(S+Jy)×y+T×t’＝411.645；

h_T＝h+R×r+(S+Jy)×y+T×t’+U×u’＝411.615。

经验算，与现有计算方法结果相同。

上文结合具体实施例对本发明各种实施方式进行了描述，应当理解为：本发明各个实施例的描述不是对本发明的限制。以上所述仅是本发明的示范性实施例，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求确定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤S2：通过路面旋转轴高程h分别计算两侧路面各特征点的高程。

2.根据权利要求1所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，所述超高方式包括：单旋转轴绕路面内边缘旋转、单旋转轴绕路面外边缘旋转和单旋转轴绕路面中心旋转。

3.根据权利要求1所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

步骤S1-2：确定路面内外侧，计算路面内侧横坡值n和外侧横坡值w；

4.根据权利要求3所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，所述左侧行车道路面横坡值z和所述右侧行车道路面横坡值y的计算公式为：

式中：

5.根据权利要求3所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，所述确定路面内外侧的方法为：

当z_i+z_i+1＝y_i+y_i+1时，则当前里程的两侧可视为内侧；

z_i和y_i分别为计算里程小里程端的左、右侧行车道路面横坡变化拐点处的横坡值；

z_i+1和y_i+1分别为计算里程大里程端的左、右侧行车道路面横坡变化拐点处的横坡值。

6.根据权利要求3所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，确定当前里程的所述内侧横坡值n和外侧横坡值w公式为：

7.根据权利要求3所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，所述步骤S1-3的计算过程具体为：

第一种：设计高程位于路肩时：

h＝H-D×d-C×c-B×b＝H-U×u-T×t-S×s；

第二种：设计高程位于路面旋转轴时，即超高旋转轴与路面旋转轴重合：

所述计算路面旋转轴高程h的公式为：

h＝H；

式中：

H为当前里程处的线路设计高程；

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

B为左侧行车道宽度，b为左侧行车道横坡值；

C为左侧硬路肩宽度，c为左侧硬路肩横坡值；

D为左侧土路肩宽度，d为左侧土路肩横坡值；

S为右侧行车道宽度，s为右侧行车道横坡值；

T为右侧硬路肩宽度，t为右侧硬路肩横坡值；

U为右侧土路肩宽度，u为右侧土路肩横坡值。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，

左侧路面各特征点高程的计算公式为：

h_A＝h+A×a

h_B＝h+A×a+(B+J_Z)×z

h_C＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’

h_D＝h+A×a+(B+J_z)×z+C×c’+D×d’

右侧路面各特征点高程计算公式为：

h_R＝h+R×r

h_S＝h+R×r+(S+J_y)×y

h_T＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’

h_U＝h+R×r+(S+J_y)×y+T×t’+U×u’

式中：

h为当前里程处的路面旋转轴高程；

A为左侧中央分隔带宽度，B为左侧行车道宽度；

C为左侧硬路肩宽度，D为左侧土路肩宽度；

R为右侧中央分隔带宽度，S为右侧行车道宽度；

T为右侧硬路肩宽度，U为右侧土路肩宽度；

z为左侧行车道路面横坡值，y为右侧行车道路面横坡值；

J_z、J_y分别为当前里程处的左侧加宽值、右侧加宽值；

当存在路面加宽时，h_B和h_S即为路面加宽后的特征点高程。

9.根据权利要求8所述的一种通过路面旋转轴获取路面特征点高程的方法，其特征在于，步骤S1之前还包括以下步骤：