公路线形与公路环境景观协调性初探

戴湘龙

0 引言

公路线形设计最初只是作为技术对象加以研究,并不是环境景观学方面的研究内容。但随着车辆尺寸加大,功率提高,行驶速度加快,单纯把线形设计作为技术对象加以研究明显不足。随着行驶速度的加快,公路本身越来越成为道路景观的主要内容,所以,道路线形协调性成为公路景观的主要研究内容。从上面两个方面可以看出,线形与景观是互相联系的一个整体。

1 公路线形设计

1.1 平面线形设计

1)直线的应用问题。直线虽具有行车方向明确、路线短捷、测设简便等优点,但同时具有过长直线线形呆板、景色单调,容易使驾驶员产生疲劳,行车时难以估计车辆之间的距离,夜间行车容易产生眩光,不易适应地形变化及破坏线形与景观的协调等缺点。这些都是影响行车安全的不利因素。因而,长直路段反而成为事故多发路段。在实际设计工作中,对长直线的应用要慎重考虑,过长的直线应加以限制。当两条直线路段被连接在一起时,使用短的、水平方向的曲线会导致扭折状态,见图1。在这种情况下可以用较大半径的弯道连接,以改善上述况态,见图2。如果靠近的两条直线路段过长,即使加进一条大半径的弯道也无法避免因方向急剧变化而产生的生硬感,见图3。平曲线间一般均采用直线段相连,但同向曲线间直线段过短,易产生视错觉,把两曲线看成一条曲线,破坏了线形的连续性,易造成驾驶操作失误;而反向曲线间直线过短,则会使道路产生扭曲感。所以为保证行车安全舒适及曲线线形的缓和变化,《公路路线设计规范》规定圆曲线间最小直线长度为:同向曲线间最小长度(m)不小于行车速度(km/h)的6倍,反向为2倍。

2)平曲线的应用问题。由于曲线本身具备的特点,其使用范围十分广泛。但曲线会增长距离,车辆在曲线行驶受力比较复杂,增加轮胎的磨损和路面的破坏,并且在实际工程中要考虑曲线与直线、曲线与曲线之间的衔接,主要有以下几个方面:a.应尽量避免过小的方向改变。b.在两条方向相反的水平弯道间,若加进一段短距直线路段,在视觉上往往导致线形扭曲。改善这一效果的方法是使用一对缓和弯道代替直线路段。c.在同一方向上具有两个紧随弯道时,若使用一条短距离直线路段在视觉上有可能产生不舒适的生硬感,这时应用一条弧形弯道来代替直线路段或在两个半径间插入一条缓和弯道,将可改善上述状况。d.应尽量避免平曲线过短。e.圆曲线半径在满足规范的前提下,还应满足视觉舒适的最小半径,以保证线形美观、协调和视觉舒适。其半径为R=0.2 V2S/iz+20,其中,R为视觉舒适最小半径;VS为设计车速;iz为路线纵坡。f.缓和曲线长度在满足规范的前提下,还应考虑线形组合,一般比例应为 1∶1∶1 或 1∶2∶1。

1.2 纵面线形设计

1)竖曲线的最小半径与最小长度问题。在《公路工程技术标准》中规定有竖曲线半径的一般最小值和极限最小值。凸形竖曲线必须满足保证视距的要求,凹形竖曲线则必须满足缓冲冲击及汽车前灯照射距离之最小值。极限值是保证行车安全的最低标准,但不能做到平顺、连续而具有安全感的线形。竖曲线半径在条件可能时,应尽量选择较大的半径,在受到特殊条件限制时,方可采用一般最小值。2)相邻反向竖曲线间的衔接问题。反向竖曲线和反向平曲线一样存在着曲线直接连接好,还是保留一段直线好的问题。《公路路线设计规范》规定,最好按设计速度设置一段不小于3 s行程的直坡段。根据研究,下坡时,在一瞬间内视轴与连续的下坡是相一致的,就在这一刹那,下坡长度在视野中缩短近于零。为避免这一点,应消除直线坡段,使凸形竖曲线和凹形竖曲线直接连接较好。3)相邻同向竖曲线的衔接问题。相邻两个同向凹形或凸形竖曲线间不宜采用短的直坡段,必须保持相当于设计速度6倍的坡长(以m计),否则易形成断背曲线,这种情况下,一般可加长直坡段或将短直坡段合并成为单曲线或复曲线,或者将中间的直线调整成大半径的竖曲线使竖曲线径相连接。

1.3 平、纵线形组合设计

1)保持线形连续、圆滑、顺适、美观,能自然的诱导驾驶员的视线,得到视觉上的满足,轻松愉快地浏览旅途中的景色。应避免在一条长水平弯道中出现连接纵向坡道的短弯道,此时一般给人视觉上的不连贯、不平整感。2)在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部,应避免设置反向曲线的变曲点。前者使司机感到不安,在顶点发现反向转弯操作危险。后者会引起排水不通畅,并在变曲点前后呈现视觉上的扭曲。3)平曲线与竖曲线的大小保持均衡,使线形在视觉、心理上协调。当平曲线大而缓时,竖曲线应与之对应,尤其注意不要把过缓和与过急,过长与过短的平、竖曲线组合在一起。

2 公路线形设计中的环境景观设计

2.1 路线设计以可持续性思想为指导

公路建设是一项综合性的社会系统工程,与引导和促进物流转换、使用和消耗土地、影响或改变自然风貌等紧密相联;同时路网结构布局对城镇规划的协调、土地资源保护、环境保护等方面亦有重大影响。所以在路线设计时,应以可持续发展为指导思想,加强对自然景观、生态景观及人文景观、沿线资源的持久维护、利用和开发。既有利于当代人,又造福于后代人。

2.2 公路线形与地形的结合

良好的公路线形应充分利用自然地形,与地形高低的变化相适应,与周围自然环境相协调。在公路定线时,首先要充分利用地形,使路线沿等高线走向布置,此时路线最易与景观相协调,且对车辆和行人最省力。当道路穿越等高线时,应在路线与等高线之间选一个合适的角度及坡度,尽量避免公路垂直穿越等高线。当公路出现曲折时,应安排一定的视觉要素(如绿化)。路线设计时,应选择挖、填方量最小的路线并考虑边坡的细部处理。

2.3 沿线绿化美化设计

公路绿化和美化设计是公路景观设计中的重要内容之一。通过公路两边的绿化与美化设计,可以形成绿色廊道,能更好的把公路、地形、生态特征和自然及人文景观融为一体,达到视觉上的和谐与舒适。根据地形种植错落有致的树木,可以增加行车的节奏感、引导视线,甚至遮挡不雅观的地形地物等,从而提高行车的安全性。绿色植物还可净化空气、降噪除尘、涵养水源、延缓路面老化、改善环境质量等,给无机的道路添上有机的自然色彩,是形成舒适环境景观的主要因素。

2.4 公路沿线结构物的景观设计

公路应将构造物视为平衡道路对自然景观的影响,同时力求使构造物,尤其是大型构造物成为公路上的人工景点。在对具体构造物进行景观设计时,不仅要考虑其技术经济的合理性质,还要注意优先考虑优美的结构形式与当地自然景观、风土人情相互呼应,使这些棱角分明、突出显眼的构造物有机地融合于公路的整体景观之中,而且针对不同的构造物应采用不同的设计和美化方法,体现不同构造物所特有的形体美。

2.5 公路线形设计与景观设计的融合

随着计算机技术发展以及可视化技术,GIS,RS,GPS及数字地面模型在公路设计领域中的应用,使得在公路线形与公路环境景观设计时,可以单独考虑,亦可同时考虑。为公路规划、环境景观保护、显示三维效果图及研究线形与景观的协调提供了有利的手段,使得线形与景观设计融为一体成为可能。

3 结语

公路线形与景观协调性研究的总原则是以行车安全为基础,可持续发展为指导,研究公路与沿线地形、自然景观及人文景观相协调,与沿线风土、历史和时空相适应,与时代感相适应,与运动中人的感知和静态中人的观察相适应。最终使公路成为一条质量优良、行车通畅的空间走廊,同时又是一条环境幽雅,让人倍感亲切、舒适的流动风景线。

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[2] 张 阳.公路景观学[M].北京:中国建材工业出版社,2004.

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