道路超高過渡圖繪制的改進(jìn)

張榮潔

(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院 福建漳州 363105)

引 言

在道路工程中，為利于橫向排水，一般路段將路面做成中央高、兩側(cè)低的雙向橫坡(路拱)，而小半徑圓曲線段則為外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低的單向橫坡(超高)。如何將一般路段的路拱平滑過渡至圓曲線上的超高，一直是業(yè)界研究的熱點(diǎn)問題。道路超高過渡圖即道路橫坡度沿路線縱向的變化圖。在進(jìn)行路線設(shè)計(jì)時(shí)，為直觀反映沿線路面橫坡度變化情況，在路線縱斷面設(shè)計(jì)圖上需繪出全線的超高設(shè)計(jì)圖(超高欄)，尤其是高等級公路，還應(yīng)繪制超高方式圖。

工程圖紙是工程界交流的直接語言，為更加精準(zhǔn)、簡潔、規(guī)范地交流專業(yè)信息，工程行業(yè)都制定了各自的制圖標(biāo)準(zhǔn)。早在1993年，由交通部會同建設(shè)部出臺了《道路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50162-92)，對道路工程的制圖方法進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，但是，對超高過渡圖的繪制標(biāo)準(zhǔn)并無規(guī)定?！豆饭こ袒窘ㄔO(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件圖表示例》(2007)給出了公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件圖表示例，然而對超高過渡圖并無示例。國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集之《城市道路施工圖設(shè)計(jì)深度圖樣》(05MR101)對超高過渡圖也缺乏樣圖。

在長期的實(shí)踐過程中，從業(yè)人員逐漸形成了幾種代表性做法。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的深入，各種道路設(shè)計(jì)軟件在出圖的時(shí)候，也形成各自不同的風(fēng)格。制圖標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，在一定程度上，對制圖和識圖造成了障礙，不利于交流。更有甚者，在施工(如預(yù)制梁段)時(shí)，由于繪圖或識圖出錯(cuò)，將超高方向做反，給企業(yè)和社會帶來較大經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要將超高過渡圖的繪制方法進(jìn)行統(tǒng)一，完善《道路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)圖表示例。

1 幾種代表性做法分析

業(yè)內(nèi)幾種典型的超高過渡圖繪制方法以及幾種主流設(shè)計(jì)軟件的出圖風(fēng)格可以歸納為四種代表性做法。以下結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析。

工程實(shí)例:截取某三級公路一小半徑平曲線段，該平曲線為左偏，直線路段路拱橫坡為2%，圓曲線超高橫坡度為4%，超高過渡方式為繞中線旋轉(zhuǎn)，超高過渡段起點(diǎn)樁號 K0+200，止點(diǎn)樁號 K0+275。(圖1)至(圖4)分別為該平曲線段四種代表性的超高過渡圖(繞中線旋轉(zhuǎn))，直線段內(nèi)外側(cè)超高值為-0.100m，圓曲線上外側(cè)超高值為+0.200m，內(nèi)側(cè)超高值為-0.200m(設(shè)計(jì)高程基準(zhǔn)點(diǎn)位于道路中線)，超高漸變率為1/250。

圖1 超高過渡圖做法一(左偏)

圖2 超高過渡圖做法二(左偏)

圖3 超高過渡圖做法三(左偏)

圖4 超高過渡圖做法四(左偏)

繪制一張典型的道路超高過渡圖主要包括以下七個(gè)要點(diǎn):橫軸、縱軸、橫坡度、超高值、線型、超高漸變率及樁號。

結(jié)合上述工程實(shí)例，將四種代表性做法按制圖要點(diǎn)進(jìn)行對比分析。

(1)橫軸

在所有做法中，超高圖的橫軸與縱斷面圖的橫軸一致，均表示線路的長度，從左往右，由小樁號向大樁號、按比例繪制。

(2)縱軸

縱向上，與基線的距離均表示高差(超高值)。相對基線的位置及有無標(biāo)尺有所不同。

1)相對基線的位置

主要有兩種表示方法:①基線上、下方表示高于基線和低于基線(圖 1、3、4)，下方數(shù)值加負(fù)號(圖1);②基線上、下方分別表示線路前進(jìn)方向的左、右側(cè)(圖 2)。

做法1優(yōu)點(diǎn):維持了縱斷面圖的視角，上下表示高低，數(shù)值還可加入正負(fù)號(如圖1中的 -0.100)。缺點(diǎn):內(nèi)外側(cè)/左右側(cè)邊緣線較難區(qū)分。

做法2優(yōu)點(diǎn):內(nèi)外側(cè)/左右側(cè)邊緣線分別位于基線上、下方，容易識別。缺點(diǎn):超高漸變過程不夠形象，容易產(chǎn)生誤解(如圖2，基線下方外側(cè)橫坡從 -2%至4%實(shí)為線性漸變，容易誤畫為起終點(diǎn)相連的一根直線，或理解成漸變率變化了一次);必須借助數(shù)值的正負(fù)號區(qū)別高于/低于基線。

2)標(biāo)尺

分為有無標(biāo)尺兩種。有標(biāo)尺的情況下(圖1)，不容易產(chǎn)生歧義，便于識圖，但圖面較為繁雜;無標(biāo)尺時(shí)，圖面簡潔，但是可能產(chǎn)生歧義，不確定縱軸數(shù)值代表超高值還是橫坡度還是其他，如又未標(biāo)注超高值，識圖時(shí)需要自行推斷超高值，容易出錯(cuò)。

(3)橫坡度

坡度值均按實(shí)際值，正負(fù)號的定義有所區(qū)別。主要有三種表示方法:①全部為正(圖3);②高于基線為正，低于基線為負(fù)(圖2、4);③沿線路前進(jìn)方向，橫坡向右傾斜為正，向左傾斜為負(fù)(圖1)。

做法1優(yōu)點(diǎn):簡單。缺點(diǎn):僅通過橫坡度無法區(qū)分路線左/右偏，必須借助線型甚至只能通過平曲線的曲率圖區(qū)分。

做法2優(yōu)點(diǎn):直接區(qū)分出橫坡方向，容易識別。

做法3優(yōu)點(diǎn):規(guī)定明確。缺點(diǎn):不夠形象，需先判定前進(jìn)方向的左、右側(cè)。

(4)超高值

漸變段的超高值較難精確標(biāo)注，因此主要區(qū)別在于正常雙向路拱段及全超高段是否標(biāo)注超高值。標(biāo)注的情況下，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標(biāo)注時(shí)，圖面簡潔，但缺乏超高值信息。

(5)線型

主要指路中心線及兩側(cè)路面邊緣線(還可能包括兩側(cè)路基邊緣線)的線型。路中心線基本上都是以實(shí)線表示，區(qū)別在于兩側(cè)路面邊緣線。主要有五種表示方法:①沿線路前進(jìn)方向，右側(cè)路面邊緣線采用實(shí)線，左側(cè)路面邊緣線采用虛線(圖1);②以能否看見區(qū)分虛實(shí)。沿線路前進(jìn)方向的右側(cè)往左側(cè)觀察，能看到的用實(shí)線，被擋住的用虛線(圖4);③不區(qū)分，全部用實(shí)線表示(圖3);④高于基線，采用實(shí)線，低于基線，采用虛線(圖2);⑤采用不同的顏色區(qū)分不同的邊線。

做法1優(yōu)點(diǎn):規(guī)定明確，易識別。缺點(diǎn):不夠形象。

做法2優(yōu)點(diǎn):易理解。缺點(diǎn):需要空間想象力，不容易識別。

做法3優(yōu)點(diǎn):簡單。缺點(diǎn):無法區(qū)分各條邊線。

做法4優(yōu)點(diǎn):直觀、易理解。缺點(diǎn):各條邊線出現(xiàn)交錯(cuò)，容易誤判。

做法5優(yōu)點(diǎn):直觀、區(qū)分度最好。缺點(diǎn):需對各線條的顏色做統(tǒng)一規(guī)定;傳統(tǒng)圖紙采用黑白印刷，無法區(qū)分，如采用彩色印刷，成本較高。

(6)超高漸變率

區(qū)別在于是否標(biāo)注超高漸變率。標(biāo)注時(shí)，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標(biāo)注時(shí)，圖面簡潔，但需推算漸變率，對于漸變率有變化的情況，無法體現(xiàn)。

(7)樁號

區(qū)別在于是否標(biāo)注超高過渡段特征點(diǎn)樁號。標(biāo)注時(shí)，信息較為完整，但圖面較為繁雜;無標(biāo)注時(shí)，圖面簡潔，但需在圖上按比例推算樁號，精度和速度受影響。

2 改進(jìn)建議

通過以上分析，結(jié)合調(diào)研的實(shí)際使用效果，并咨詢資深專家后，改進(jìn)原則為:符合工程制圖基本要求;便于制圖及識圖;圖面簡潔、準(zhǔn)確、無歧義。

具體改進(jìn)建議如下:

(1)橫軸

橫軸與縱斷面圖的橫軸一致，表示線路的長度，從左往右，樁號依次增大。比例尺同縱斷面圖橫軸比例尺。

(2)縱軸

縱軸表示高差/超高值的大小(以未設(shè)超高時(shí)的中線為基準(zhǔn)線，基線超高值為0)，有正負(fù)之分，基線上方表示高于基線，為正值;下方表示低于基線，為負(fù)值?？v軸比例尺按出圖需要自行選擇。每頁圖均需標(biāo)注標(biāo)尺，標(biāo)注位置緊貼表頭，單位米。

(3)橫坡度

坡度值均按實(shí)際值，無正負(fù)之分，統(tǒng)一為正。標(biāo)注位置為特征點(diǎn)樁號線右側(cè)，字體朝左。

(4)超高值

需標(biāo)注未設(shè)超高段及全超高段的左、右側(cè)邊緣線超高值。高于基線為正，低于基線為負(fù)。平行各線標(biāo)注，漸變段無需標(biāo)注。

(5)線型

沿線路前進(jìn)方向，右側(cè)路面邊緣線采用細(xì)實(shí)線，左側(cè)路面邊緣線采用細(xì)虛線，中線采用細(xì)點(diǎn)劃線表示，水平基線采用細(xì)實(shí)線表示。如需要示意出路基邊緣線，可再增加兩種線型。在電子圖上，對不同的邊線，可統(tǒng)一規(guī)定不同的顏色，有條件時(shí)，可采用彩色出圖。

(6)超高漸變率

按實(shí)際標(biāo)注超高漸變率，且平行于漸變線標(biāo)注。

(7)樁號

標(biāo)注超高過渡段的特征點(diǎn)樁號，比如超高過渡段起點(diǎn)、拐點(diǎn)和止點(diǎn)。特征點(diǎn)處需標(biāo)注樁號線，樁號標(biāo)注在樁號線左側(cè)，字體朝左。

理由如下:

縱軸表示超高值大小，有正負(fù)之分，標(biāo)注在各線上，各線高低、高差一目了然，且為避免歧義及用圖的方便，在貼近表頭位置標(biāo)注了標(biāo)尺。左右側(cè)邊線不考慮其他任何因素，直接以不同的線型區(qū)分，清晰直觀，且與其他方面配合得當(dāng)，還可相互檢驗(yàn)，大大降低出錯(cuò)概率。由于超高值已帶正負(fù)號，各線也有高低之分，超高橫坡度就無需區(qū)分正負(fù)。超高漸變率是比較重要的指標(biāo)，必須標(biāo)注。超高漸變的特征點(diǎn)樁號很多時(shí)候需要用到，對于超高過渡不在全緩和曲線上進(jìn)行的情況，更需要知道，因此，為便于識圖和施工，加注特征點(diǎn)樁號，且加注樁號線，便于與平曲線對照查看。

改進(jìn)建議圖(仍以前文工程實(shí)例示意)如(圖5)所示。

圖5 改進(jìn)的超高過渡圖(左偏)

此圖僅示意路面邊緣線，如需考慮路基邊緣線，可另定義兩種線型分別代表左、右側(cè)路基邊緣線。該圖為線性漸變，對于非線性漸變也可按相同規(guī)則繪制。

3 結(jié)論

通過收集、整理、對比分析，本文建議的超高過渡圖繪制方法如下:

1)橫軸代表樁號，縱軸代表超高值，有正負(fù)，縱軸靠近表頭位置標(biāo)注標(biāo)尺。

2)沿線路前進(jìn)方向，右側(cè)路面邊緣線采用細(xì)實(shí)線，左側(cè)路面邊緣線采用細(xì)虛線，中線采用細(xì)點(diǎn)劃線，水平基線采用細(xì)實(shí)線。如需要示意出路基邊緣線，可再增加兩種線型。如將來普及彩色圖紙，可用不同顏色的線條區(qū)分。

3)特征點(diǎn)處需標(biāo)注樁號及橫坡度，橫坡度均為正;未設(shè)超高段及全超高段需標(biāo)注超高值，超高值需區(qū)分正負(fù);需標(biāo)注超高漸變率。

[1]楊少偉.道路勘測設(shè)計(jì)(第三版)[M].人民交通出版社，2011.6.

[2]GB 50162-92.道路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.公路工程基本建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件圖表示例[M].人民交通出版社，2007.9.

[4]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.城市道路設(shè)計(jì)深度圖樣及交通標(biāo)志和標(biāo)線(2010年合訂本)[M].中國計(jì)劃出版社，2010.7.

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[6]王彥彬.公路超高漸變方式探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013，12(24):60-62.

[7]溫琳，黃繼軍，丁偉.高速公路線形設(shè)計(jì)中有關(guān)問題的分析探討[J].交通科技，2009，5(236):36-38.