公路線形與公路環境景觀協調性初探

戴湘龍

0 引言

公路線形設計最初只是作為技術對象加以研究,并不是環境景觀學方面的研究內容。但隨著車輛尺寸加大,功率提高,行駛速度加快,單純把線形設計作為技術對象加以研究明顯不足。隨著行駛速度的加快,公路本身越來越成為道路景觀的主要內容,所以,道路線形協調性成為公路景觀的主要研究內容。從上面兩個方面可以看出,線形與景觀是互相聯系的一個整體。

1 公路線形設計

1.1 平面線形設計

1)直線的應用問題。直線雖具有行車方向明確、路線短捷、測設簡便等優點,但同時具有過長直線線形呆板、景色單調,容易使駕駛員產生疲勞,行車時難以估計車輛之間的距離,夜間行車容易產生眩光,不易適應地形變化及破壞線形與景觀的協調等缺點。這些都是影響行車安全的不利因素。因而,長直路段反而成為事故多發路段。在實際設計工作中,對長直線的應用要慎重考慮,過長的直線應加以限制。當兩條直線路段被連接在一起時,使用短的、水平方向的曲線會導致扭折狀態,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,見圖2。如果靠近的兩條直線路段過長,即使加進一條大半徑的彎道也無法避免因方向急劇變化而產生的生硬感,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短,易產生視錯覺,把兩曲線看成一條曲線,破壞了線形的連續性,易造成駕駛操作失誤;而反向曲線間直線過短,則會使道路產生扭曲感。所以為保證行車安全舒適及曲線線形的緩和變化,《公路路線設計規范》規定圓曲線間最小直線長度為:同向曲線間最小長度(m)不小于行車速度(km/h)的6倍,反向為2倍。

2)平曲線的應用問題。由于曲線本身具備的特點,其使用范圍十分廣泛。但曲線會增長距離,車輛在曲線行駛受力比較復雜,增加輪胎的磨損和路面的破壞,并且在實際工程中要考慮曲線與直線、曲線與曲線之間的銜接,主要有以下幾個方面:a.應盡量避免過小的方向改變。b.在兩條方向相反的水平彎道間,若加進一段短距直線路段,在視覺上往往導致線形扭曲。改善這一效果的方法是使用一對緩和彎道代替直線路段。c.在同一方向上具有兩個緊隨彎道時,若使用一條短距離直線路段在視覺上有可能產生不舒適的生硬感,這時應用一條弧形彎道來代替直線路段或在兩個半徑間插入一條緩和彎道,將可改善上述狀況。d.應盡量避免平曲線過短。e.圓曲線半徑在滿足規范的前提下,還應滿足視覺舒適的最小半徑,以保證線形美觀、協調和視覺舒適。其半徑為R=0.2 V2S/iz+20,其中,R為視覺舒適最小半徑;VS為設計車速;iz為路線縱坡。f.緩和曲線長度在滿足規范的前提下,還應考慮線形組合,一般比例應為 1∶1∶1 或 1∶2∶1。

1.2 縱面線形設計

1)豎曲線的最小半徑與最小長度問題。在《公路工程技術標準》中規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準,但不能做到平順、連續而具有安全感的線形。豎曲線半徑在條件可能時,應盡量選擇較大的半徑,在受到特殊條件限制時,方可采用一般最小值。2)相鄰反向豎曲線間的銜接問題。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題。《公路路線設計規范》規定,最好按設計速度設置一段不小于3 s行程的直坡段。根據研究,下坡時,在一瞬間內視軸與連續的下坡是相一致的,就在這一剎那,下坡長度在視野中縮短近于零。為避免這一點,應消除直線坡段,使凸形豎曲線和凹形豎曲線直接連接較好。3)相鄰同向豎曲線的銜接問題。相鄰兩個同向凹形或凸形豎曲線間不宜采用短的直坡段,必須保持相當于設計速度6倍的坡長(以m計),否則易形成斷背曲線,這種情況下,一般可加長直坡段或將短直坡段合并成為單曲線或復曲線,或者將中間的直線調整成大半徑的豎曲線使豎曲線徑相連接。

1.3 平、縱線形組合設計

1)保持線形連續、圓滑、順適、美觀,能自然的誘導駕駛員的視線,得到視覺上的滿足,輕松愉快地瀏覽旅途中的景色。應避免在一條長水平彎道中出現連接縱向坡道的短彎道,此時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,應避免設置反向曲線的變曲點。前者使司機感到不安,在頂點發現反向轉彎操作危險。后者會引起排水不通暢,并在變曲點前后呈現視覺上的扭曲。3)平曲線與豎曲線的大小保持均衡,使線形在視覺、心理上協調。當平曲線大而緩時,豎曲線應與之對應,尤其注意不要把過緩和與過急,過長與過短的平、豎曲線組合在一起。

2 公路線形設計中的環境景觀設計

2.1 路線設計以可持續性思想為指導

公路建設是一項綜合性的社會系統工程,與引導和促進物流轉換、使用和消耗土地、影響或改變自然風貌等緊密相聯;同時路網結構布局對城鎮規劃的協調、土地資源保護、環境保護等方面亦有重大影響。所以在路線設計時,應以可持續發展為指導思想,加強對自然景觀、生態景觀及人文景觀、沿線資源的持久維護、利用和開發。既有利于當代人,又造福于后代人。

2.2 公路線形與地形的結合

良好的公路線形應充分利用自然地形,與地形高低的變化相適應,與周圍自然環境相協調。在公路定線時,首先要充分利用地形,使路線沿等高線走向布置,此時路線最易與景觀相協調,且對車輛和行人最省力。當道路穿越等高線時,應在路線與等高線之間選一個合適的角度及坡度,盡量避免公路垂直穿越等高線。當公路出現曲折時,應安排一定的視覺要素(如綠化)。路線設計時,應選擇挖、填方量最小的路線并考慮邊坡的細部處理。

2.3 沿線綠化美化設計

公路綠化和美化設計是公路景觀設計中的重要內容之一。通過公路兩邊的綠化與美化設計,可以形成綠色廊道,能更好的把公路、地形、生態特征和自然及人文景觀融為一體,達到視覺上的和諧與舒適。根據地形種植錯落有致的樹木,可以增加行車的節奏感、引導視線,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、涵養水源、延緩路面老化、改善環境質量等,給無機的道路添上有機的自然色彩,是形成舒適環境景觀的主要因素。

2.4 公路沿線結構物的景觀設計

公路應將構造物視為平衡道路對自然景觀的影響,同時力求使構造物,尤其是大型構造物成為公路上的人工景點。在對具體構造物進行景觀設計時,不僅要考慮其技術經濟的合理性質,還要注意優先考慮優美的結構形式與當地自然景觀、風土人情相互呼應,使這些棱角分明、突出顯眼的構造物有機地融合于公路的整體景觀之中,而且針對不同的構造物應采用不同的設計和美化方法,體現不同構造物所特有的形體美。

2.5 公路線形設計與景觀設計的融合

隨著計算機技術發展以及可視化技術,GIS,RS,GPS及數字地面模型在公路設計領域中的應用,使得在公路線形與公路環境景觀設計時,可以單獨考慮,亦可同時考慮。為公路規劃、環境景觀保護、顯示三維效果圖及研究線形與景觀的協調提供了有利的手段,使得線形與景觀設計融為一體成為可能。

3 結語

公路線形與景觀協調性研究的總原則是以行車安全為基礎,可持續發展為指導,研究公路與沿線地形、自然景觀及人文景觀相協調,與沿線風土、歷史和時空相適應,與時代感相適應,與運動中人的感知和靜態中人的觀察相適應。最終使公路成為一條質量優良、行車通暢的空間走廊,同時又是一條環境幽雅,讓人倍感親切、舒適的流動風景線。

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