公路線形與公路環(huán)境景觀協(xié)調(diào)性初探

戴湘龍

0 引言

公路線形設(shè)計(jì)最初只是作為技術(shù)對(duì)象加以研究,并不是環(huán)境景觀學(xué)方面的研究?jī)?nèi)容。但隨著車輛尺寸加大,功率提高,行駛速度加快,單純把線形設(shè)計(jì)作為技術(shù)對(duì)象加以研究明顯不足。隨著行駛速度的加快,公路本身越來(lái)越成為道路景觀的主要內(nèi)容,所以,道路線形協(xié)調(diào)性成為公路景觀的主要研究?jī)?nèi)容。從上面兩個(gè)方面可以看出,線形與景觀是互相聯(lián)系的一個(gè)整體。

1 公路線形設(shè)計(jì)

1.1 平面線形設(shè)計(jì)

1)直線的應(yīng)用問(wèn)題。直線雖具有行車方向明確、路線短捷、測(cè)設(shè)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)具有過(guò)長(zhǎng)直線線形呆板、景色單調(diào),容易使駕駛員產(chǎn)生疲勞,行車時(shí)難以估計(jì)車輛之間的距離,夜間行車容易產(chǎn)生眩光,不易適應(yīng)地形變化及破壞線形與景觀的協(xié)調(diào)等缺點(diǎn)。這些都是影響行車安全的不利因素。因而,長(zhǎng)直路段反而成為事故多發(fā)路段。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,對(duì)長(zhǎng)直線的應(yīng)用要慎重考慮,過(guò)長(zhǎng)的直線應(yīng)加以限制。當(dāng)兩條直線路段被連接在一起時(shí),使用短的、水平方向的曲線會(huì)導(dǎo)致扭折狀態(tài),見圖1。在這種情況下可以用較大半徑的彎道連接,以改善上述況態(tài),見圖2。如果靠近的兩條直線路段過(guò)長(zhǎng),即使加進(jìn)一條大半徑的彎道也無(wú)法避免因方向急劇變化而產(chǎn)生的生硬感,見圖3。平曲線間一般均采用直線段相連,但同向曲線間直線段過(guò)短,易產(chǎn)生視錯(cuò)覺,把兩曲線看成一條曲線,破壞了線形的連續(xù)性,易造成駕駛操作失誤;而反向曲線間直線過(guò)短,則會(huì)使道路產(chǎn)生扭曲感。所以為保證行車安全舒適及曲線線形的緩和變化,《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定圓曲線間最小直線長(zhǎng)度為:同向曲線間最小長(zhǎng)度(m)不小于行車速度(km/h)的6倍,反向?yàn)?倍。

2)平曲線的應(yīng)用問(wèn)題。由于曲線本身具備的特點(diǎn),其使用范圍十分廣泛。但曲線會(huì)增長(zhǎng)距離,車輛在曲線行駛受力比較復(fù)雜,增加輪胎的磨損和路面的破壞,并且在實(shí)際工程中要考慮曲線與直線、曲線與曲線之間的銜接,主要有以下幾個(gè)方面:a.應(yīng)盡量避免過(guò)小的方向改變。b.在兩條方向相反的水平彎道間,若加進(jìn)一段短距直線路段,在視覺上往往導(dǎo)致線形扭曲。改善這一效果的方法是使用一對(duì)緩和彎道代替直線路段。c.在同一方向上具有兩個(gè)緊隨彎道時(shí),若使用一條短距離直線路段在視覺上有可能產(chǎn)生不舒適的生硬感,這時(shí)應(yīng)用一條弧形彎道來(lái)代替直線路段或在兩個(gè)半徑間插入一條緩和彎道,將可改善上述狀況。d.應(yīng)盡量避免平曲線過(guò)短。e.圓曲線半徑在滿足規(guī)范的前提下,還應(yīng)滿足視覺舒適的最小半徑,以保證線形美觀、協(xié)調(diào)和視覺舒適。其半徑為R=0.2 V2S/iz+20,其中,R為視覺舒適最小半徑;VS為設(shè)計(jì)車速;iz為路線縱坡。f.緩和曲線長(zhǎng)度在滿足規(guī)范的前提下,還應(yīng)考慮線形組合,一般比例應(yīng)為 1∶1∶1 或 1∶2∶1。

1.2 縱面線形設(shè)計(jì)

1)豎曲線的最小半徑與最小長(zhǎng)度問(wèn)題。在《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定有豎曲線半徑的一般最小值和極限最小值。凸形豎曲線必須滿足保證視距的要求,凹形豎曲線則必須滿足緩沖沖擊及汽車前燈照射距離之最小值。極限值是保證行車安全的最低標(biāo)準(zhǔn),但不能做到平順、連續(xù)而具有安全感的線形。豎曲線半徑在條件可能時(shí),應(yīng)盡量選擇較大的半徑,在受到特殊條件限制時(shí),方可采用一般最小值。2)相鄰反向豎曲線間的銜接問(wèn)題。反向豎曲線和反向平曲線一樣存在著曲線直接連接好,還是保留一段直線好的問(wèn)題?！豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,最好按設(shè)計(jì)速度設(shè)置一段不小于3 s行程的直坡段。根據(jù)研究,下坡時(shí),在一瞬間內(nèi)視軸與連續(xù)的下坡是相一致的,就在這一剎那,下坡長(zhǎng)度在視野中縮短近于零。為避免這一點(diǎn),應(yīng)消除直線坡段,使凸形豎曲線和凹形豎曲線直接連接較好。3)相鄰?fù)蜇Q曲線的銜接問(wèn)題。相鄰兩個(gè)同向凹形或凸形豎曲線間不宜采用短的直坡段,必須保持相當(dāng)于設(shè)計(jì)速度6倍的坡長(zhǎng)(以m計(jì)),否則易形成斷背曲線,這種情況下,一般可加長(zhǎng)直坡段或?qū)⒍讨逼露魏喜⒊蔀閱吻€或復(fù)曲線,或者將中間的直線調(diào)整成大半徑的豎曲線使豎曲線徑相連接。

1.3 平、縱線形組合設(shè)計(jì)

1)保持線形連續(xù)、圓滑、順適、美觀,能自然的誘導(dǎo)駕駛員的視線,得到視覺上的滿足,輕松愉快地瀏覽旅途中的景色。應(yīng)避免在一條長(zhǎng)水平彎道中出現(xiàn)連接縱向坡道的短彎道,此時(shí)一般給人視覺上的不連貫、不平整感。2)在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部,應(yīng)避免設(shè)置反向曲線的變曲點(diǎn)。前者使司機(jī)感到不安,在頂點(diǎn)發(fā)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)彎操作危險(xiǎn)。后者會(huì)引起排水不通暢,并在變曲點(diǎn)前后呈現(xiàn)視覺上的扭曲。3)平曲線與豎曲線的大小保持均衡,使線形在視覺、心理上協(xié)調(diào)。當(dāng)平曲線大而緩時(shí),豎曲線應(yīng)與之對(duì)應(yīng),尤其注意不要把過(guò)緩和與過(guò)急,過(guò)長(zhǎng)與過(guò)短的平、豎曲線組合在一起。

2 公路線形設(shè)計(jì)中的環(huán)境景觀設(shè)計(jì)

2.1 路線設(shè)計(jì)以可持續(xù)性思想為指導(dǎo)

公路建設(shè)是一項(xiàng)綜合性的社會(huì)系統(tǒng)工程,與引導(dǎo)和促進(jìn)物流轉(zhuǎn)換、使用和消耗土地、影響或改變自然風(fēng)貌等緊密相聯(lián);同時(shí)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局對(duì)城鎮(zhèn)規(guī)劃的協(xié)調(diào)、土地資源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)等方面亦有重大影響。所以在路線設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展為指導(dǎo)思想,加強(qiáng)對(duì)自然景觀、生態(tài)景觀及人文景觀、沿線資源的持久維護(hù)、利用和開發(fā)。既有利于當(dāng)代人,又造福于后代人。

2.2 公路線形與地形的結(jié)合

良好的公路線形應(yīng)充分利用自然地形,與地形高低的變化相適應(yīng),與周圍自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。在公路定線時(shí),首先要充分利用地形,使路線沿等高線走向布置,此時(shí)路線最易與景觀相協(xié)調(diào),且對(duì)車輛和行人最省力。當(dāng)?shù)缆反┰降雀呔€時(shí),應(yīng)在路線與等高線之間選一個(gè)合適的角度及坡度,盡量避免公路垂直穿越等高線。當(dāng)公路出現(xiàn)曲折時(shí),應(yīng)安排一定的視覺要素(如綠化)。路線設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)選擇挖、填方量最小的路線并考慮邊坡的細(xì)部處理。

2.3 沿線綠化美化設(shè)計(jì)

公路綠化和美化設(shè)計(jì)是公路景觀設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。通過(guò)公路兩邊的綠化與美化設(shè)計(jì),可以形成綠色廊道,能更好的把公路、地形、生態(tài)特征和自然及人文景觀融為一體,達(dá)到視覺上的和諧與舒適。根據(jù)地形種植錯(cuò)落有致的樹木,可以增加行車的節(jié)奏感、引導(dǎo)視線,甚至遮擋不雅觀的地形地物等,從而提高行車的安全性。綠色植物還可凈化空氣、降噪除塵、涵養(yǎng)水源、延緩路面老化、改善環(huán)境質(zhì)量等,給無(wú)機(jī)的道路添上有機(jī)的自然色彩,是形成舒適環(huán)境景觀的主要因素。

2.4 公路沿線結(jié)構(gòu)物的景觀設(shè)計(jì)

公路應(yīng)將構(gòu)造物視為平衡道路對(duì)自然景觀的影響,同時(shí)力求使構(gòu)造物,尤其是大型構(gòu)造物成為公路上的人工景點(diǎn)。在對(duì)具體構(gòu)造物進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)時(shí),不僅要考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性質(zhì),還要注意優(yōu)先考慮優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式與當(dāng)?shù)刈匀痪坝^、風(fēng)土人情相互呼應(yīng),使這些棱角分明、突出顯眼的構(gòu)造物有機(jī)地融合于公路的整體景觀之中,而且針對(duì)不同的構(gòu)造物應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)和美化方法,體現(xiàn)不同構(gòu)造物所特有的形體美。

2.5 公路線形設(shè)計(jì)與景觀設(shè)計(jì)的融合

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以及可視化技術(shù),GIS,RS,GPS及數(shù)字地面模型在公路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用,使得在公路線形與公路環(huán)境景觀設(shè)計(jì)時(shí),可以單獨(dú)考慮,亦可同時(shí)考慮。為公路規(guī)劃、環(huán)境景觀保護(hù)、顯示三維效果圖及研究線形與景觀的協(xié)調(diào)提供了有利的手段,使得線形與景觀設(shè)計(jì)融為一體成為可能。

3 結(jié)語(yǔ)

公路線形與景觀協(xié)調(diào)性研究的總原則是以行車安全為基礎(chǔ),可持續(xù)發(fā)展為指導(dǎo),研究公路與沿線地形、自然景觀及人文景觀相協(xié)調(diào),與沿線風(fēng)土、歷史和時(shí)空相適應(yīng),與時(shí)代感相適應(yīng),與運(yùn)動(dòng)中人的感知和靜態(tài)中人的觀察相適應(yīng)。最終使公路成為一條質(zhì)量?jī)?yōu)良、行車通暢的空間走廊,同時(shí)又是一條環(huán)境幽雅,讓人倍感親切、舒適的流動(dòng)風(fēng)景線。

[1] J·麥克盧斯基.道路型式與城市景觀[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992.

[2] 張 陽(yáng).公路景觀學(xué)[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2004.

[3] 楊滿宏.公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)[J].北京公路,1996(3):17-18.

[4] 李美榮.高等級(jí)公路設(shè)計(jì)與環(huán)境保護(hù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2003(8):14-17.