山地自行車道工程設(shè)計初探

1、-. z.山地自行車道工程設(shè)計初探兩個月前，接市艾森集團(tuán)老總來電，他們在東南40公里的千年嶺開發(fā)了一處約80平方公里、以山地自行車運動為亮點的低碳生態(tài)休閑度假旅游區(qū)，擬建各類山地自行車道約80公里。要求我?guī)椭O(shè)計。對于這類帶有探索性的工作，我十分感興趣。雖然具體設(shè)計還沒開場，但準(zhǔn)備工作已足以花去我兩個多月時間，在多位幫助下寫了一篇論文，因為過長，分兩篇先發(fā)表在我這博客上吧！作為山地車比賽不同于公路或其它自行車比賽，它并不是單一的要求速度，而更重要的卻應(yīng)該是考驗運發(fā)動的自行車騎行技巧及越障能力。因此山地自行車道與其它道路、包括其它自行車道不同，它應(yīng)盡量防止過于平整，而應(yīng)具有一定數(shù)量的各類路障，甚

2、至是艱險崎嶇的山路?？v觀國外眾多的山地車比賽，其自然或人為的路障，千奇百怪，不下數(shù)百種之多。就目前所得資料看來，國外山地自行車道的建立并不像通常的公路建立那樣具有工程設(shè)計的容，也就是說，欠缺正規(guī)的勘測、可研及必要的假設(shè)干設(shè)計階段，沒有明確的規(guī)。以國一些曾舉辦過山地車比賽的賽道為例：據(jù)稱按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展打造的仙岳山山地自行車賽道全程5.8公里，整體為循環(huán)車道，賽道起點和終點都在天竺巖寺的廣場。一路上還設(shè)置了溝、坎、山坡等多重障礙，在仙岳山南麓的道路上還有很多天然路障，比擬適合打造成山地自行車運動的經(jīng)典賽道如下列圖?？墒牵鋵嵵皇沁x擇了一條比擬符合山地自行車運動的原有山路，適當(dāng)加以改造而成，除了

3、平面布置規(guī)劃圖以外，似乎并沒有專業(yè)的工程設(shè)計和圖紙。再如天鹿湖森林公園鳳凰山自行車營地設(shè)計，其容主要局限于自行車道平面布置和各種休閑娛樂、科普教育等營地設(shè)施，從而在原有道路的根底上，完善自行車道的網(wǎng)絡(luò)，以形成自行車道系統(tǒng)；作為山地自行車比賽線路雖是單獨設(shè)計，要求能有能力舉辦國際比賽和平時作為山地自行車愛好者的訓(xùn)練場地，但也缺少工程設(shè)計容，沒有查詢到工程設(shè)計圖紙。 HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s8.sinaimg./orignal/48b630dfgdfca38943257 t _blank 又如亞運會大夫山山地自行車賽場，選定于番

4、禺區(qū)大夫山森林公園。比賽線路為封閉的環(huán)道,包括起點處、線路、終點處、修理站以及觀賽區(qū)等幾局部,長度約為5.037公里。選擇此處，主要也是因為它作為山地賽道具有不小的挑戰(zhàn)性，雖然賽道不長，但是非常崎嶇不平，有一定的騎行難度，有的路段非常狹窄，僅容一人通行，有的上坡路段極為陡峭，時而還有超大角度的俯沖下坡。然而，這樣重要的比賽場所，賽道也同樣只是選擇的較為符合比賽要求的已有山路，并未作為一項工程考慮，進(jìn)展人工改造。 總之，因為山地自行車運動在我國尚屬萌芽階段，雖然愛好者的隊伍在不斷擴大，而符合他們要求的賽道卻少之又少，有關(guān)部門也沒有將它像公路建立那樣，制定明確的規(guī)，劃分不同等級，提出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)

5、然，作為相關(guān)研究部門和人員，至今沒有拿出好的賽道設(shè)計理念與可行的設(shè)計方法，也是導(dǎo)致目前這一狀況的原因。為了在山地自行車道設(shè)計這一領(lǐng)域有所突破，筆者結(jié)合千年嶺旅游休閑度假區(qū)關(guān)于山地自行車道的設(shè)計，提出了一套有效的設(shè)計方法。1,如同前述眾多山地自行車道一樣，千年嶺旅游休閑度假區(qū)的山地自行車道也是沿襲原有山路，其平面線形可通過平面測量或已有大比例尺地形圖所繪制的路線進(jìn)展擬合，只是彎道半徑在理論上不必苛求，最小半徑5m即可；至于縱斷面設(shè)計，在尚未考慮修改之前首先也應(yīng)沿地爬，即在根本上能爬上去的前提下不管坡長大小、坡度大小和豎曲線半徑大?。?，如何修改設(shè)計，使賽道滿足國際自行車聯(lián)盟對山地自行車的*些規(guī)定

6、？這里以爬坡賽為例：爬坡賽比賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段。可以是集體出發(fā)或是單個出發(fā)計時。比賽路線的起點設(shè)在一個指定位置，終點設(shè)在另一個海拔高度更高的地方。 HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s7.sinaimg./orignal/48b630dfgdfcd3308c5d6 t _blank 這項規(guī)定中，重點在于應(yīng)包括80%的上坡騎行路段。在千年嶺方案修建的一條山路有如下測量資料：如平縱面設(shè)計圖所示，A-A線總長4685.15 HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s16.

7、sinaimg./orignal/48b630dfgdfca463d935f t _blank 9m，總高差：391.12-173.21= 217.91m，平均坡度：4.65%。其中上坡段總長：3392m,上坡比例占：3392/4685=72.4% 80%由此可見，假設(shè)不加以改造，此線路將不符合爬坡賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段的要求！假設(shè)以K4+270為終點，上坡段總長：3276m，上坡比例占：3276/4270=76.7%則只要在拉坡時將140m下坡改為上坡，上坡比例將為3416/4270=80%，也就是說，經(jīng)過這樣的改造，便能使賽道符合山地自行車爬坡賽比賽規(guī)則的要求。我們觀察到，

8、在縱斷設(shè)計圖上，SJD3到SJD4為一-0.12%的下坡，坡長47.34m,而SJD4到SJD5為一4.13%的上坡，坡長44.07m，如去除SJD4,因SJD3高程為177.414m，SJD5高程為179.127m，故去除SJD4后，該段縱坡變成了179.127-177.414/47.34+44.07=1.87%；SJD8到SJD9為一-1.75%的下坡，坡長65.64m,而SJD9到SJD10為一4.11%的上坡，坡長53.25m，如去除SJD9,因SJD8高程為185.896m，SJD10高程為187.007m，故去除SJD9后，該段縱坡變成了187.007-185.896/65.64+

9、53.25=0.934%；同樣，假設(shè)去除SJD25,則可消除27.85m的-3.11%下坡。經(jīng)過以上三個變坡點的去除，共消除了下坡的總長度為47.34+65.64+27.85=140.83m。于是上坡段的比例隨之就變成了：(3276+140.83)/4270=80.02%，這樣也就滿足了國際自行車聯(lián)盟對山地自行車爬坡賽路線中至少應(yīng)包括80%的上坡騎行路段的要求！至于縱坡本身的大小，國際自行車聯(lián)盟并沒有規(guī)定，當(dāng)然也不可能無限地大，而應(yīng)照顧到山地自行車的爬坡能力，盡管偶然也允許推行，但那畢竟是作為特殊情況的考慮。本車道縱坡最大處為3.8公里前后有56米20%的大坡，以及在2公里前后有2.5公里長的

10、18%左右長大縱坡。這樣的縱坡作為山地自行車道來說，雖然比擬艱巨，但應(yīng)該還是允許和不存在什么大問題的。山地自行車道工程設(shè)計初探二3，如何進(jìn)展賽道橫斷面設(shè)計計算？ 在通常道路設(shè)計中，哪怕是道路改建，采用填挖來改良道路縱坡的平順性是必不可少的。此外，還要對道路橫斷面進(jìn)展設(shè)計，以保證必要的寬度和斷面形式?？墒菍ι降刈孕熊嚨蓝?，如果由原有山路改建，除了像上述為消除下坡等情況，往往不需要填挖。 為了到達(dá)這個目的，我們在采用通常的道路CAD軟件進(jìn)展橫斷面設(shè)計時，只在少量必須填挖的路段按計算所得填挖高戴帽，其它斷面則通過一個小程序，使之在橫斷面設(shè)計時一律按照填挖高為0進(jìn)展計算；至于各樁車道寬度，則在建立橫

11、斷面寬度文件時按路段實際需要給定路寬即可。下面列舉為消除下坡導(dǎo)致有填挖高時的假設(shè)干橫斷面圖： HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s2.sinaimg./orignal/48b630dfg7cc7c9e0b6e1 t _blank 為了騎行平安，山地自行車道設(shè)計中的超高處理非常重要，在小彎道半徑處必須設(shè)置橫向超高，甚至可能有半徑很小的急彎，所以需要修改設(shè)計程序中的道路設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如在平面設(shè)計中，我們允許最小半徑設(shè)為5米，考慮到在下坡時車速很高據(jù)調(diào)查可達(dá)80公里/小時，于是采取了最大超高坡度為100%，即45度。這時橫斷面設(shè)計圖如下：左

12、上圖系采取路面超高繞路中心旋轉(zhuǎn)，右上圖系采取路面 HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s3.sinaimg./orignal/48b630dfgdfcdfa683fd2 t _blank 超高 HYPERLINK blog.photo.sina./showpic.html l url=s3.sinaimg./orignal/48b630dfgdfcdfa683fd2 t _blank 繞彎道側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)。在必要時，還可設(shè)計只有路面外半側(cè)繞路中心旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然這時未必一定用土石填筑，也可以用傾斜木棧道方式修建如以上照片所示。 對不同下坡坡度和彎道

13、半徑處，應(yīng)選取大小不等的超高，考慮到各運發(fā)動技術(shù)的差異，有條件時，還應(yīng)采用曲線型超高即每一超高斷面呈*種特定曲線形式更為適宜如右圖。4，利用新開發(fā)的程序繪制山地自行車道構(gòu)造示意圖 山地自行車道與一般道路極為不同的，則是在車道上需要有一定的天然或人工的各種路障等構(gòu)造，特別是速降賽道，不僅必須全部為下坡，而且比賽路線應(yīng)由單人道、跳躍地段、田野、森林道和礫石道混合組成，以更多地測試運發(fā)動的技巧。 在通常的道路設(shè)計成果圖中并沒有能表達(dá)這種道路特性的，因此我們開發(fā)了一個軟件，其根底是道路線位圖或平面圖，圖上相應(yīng)于*種構(gòu)造將會用構(gòu)造名稱、對應(yīng)樁號圍和表示該特征的照片表示，我們稱之為山地自行車道構(gòu)造示意圖。

14、所謂構(gòu)造的類型歸納了200余種，例如下列圖的比賽起點、比賽終點、碎石道路、人行小道、人工埋石、路面水坑、青苔路面、天然臺階、草叢彎道、駛越石崖。 下面是假設(shè)干幅山地自行車道構(gòu)造示意圖有關(guān)局部例如：構(gòu)造示意圖中，藍(lán)色標(biāo)注的是構(gòu)造名稱，如路面水坑、里程樁號、林中小彎等，紅色標(biāo)注的是該構(gòu)造的樁號圍，當(dāng)中的照片表示了該類構(gòu)造的示意圖。5，速降賽道的設(shè)計 為了滿足國際自行車聯(lián)盟關(guān)于速降賽必須全部為下坡的規(guī)定，在進(jìn)展該車道縱斷面設(shè)計時，并不需要如前述爬坡賽道那樣，先用順地爬方式設(shè)計縱斷面，然后再按上坡不少于80%的要求選擇適當(dāng)?shù)奈恢孟兤曼c，而可以在順地爬的同時直接在縱斷面拉坡時保證所有縱坡為下坡即可。

15、至于橫斷面設(shè)計時要保證大局部樁號處填挖高為0，其方法則仍與上述通過一個小程序來處理一樣，十分迅捷。 為了滿足速降賽道構(gòu)造與路障變化多端的要求，我們準(zhǔn)備了大量適合這種賽道需要的構(gòu)造類型，以備繪制降速賽道構(gòu)造示意圖之需，例如人工陡坡、人為碎石、斷橋障礙、下坡障礙，甚至屬于極限運動疇的人造懸崖、懸崖陡降、陡下急轉(zhuǎn)、跳越圍欄。等等。 山地自行車道的設(shè)計容其實還遠(yuǎn)不止本文所寫的這些。應(yīng)該說，山地自行車道的設(shè)計應(yīng)該劃分為三類，一是山地自行車愛好者騎行車道，相對地應(yīng)該比擬簡單；二是運發(fā)動訓(xùn)練與愛好者學(xué)習(xí)和提高技能及水平的車道，這種車道上不僅應(yīng)該建造各種變化多端的路障和練習(xí)特殊技巧的構(gòu)造，其實還應(yīng)該包括一些專門用于表演的場地；三是專門用于各類山地自行車比賽的賽道，它應(yīng)嚴(yán)格按照國際自聯(lián)對各類比賽的規(guī)定來設(shè)計。由此可見山地自行車道的設(shè)計容應(yīng)該是相當(dāng)廣泛的。 除此以外，還有許多輔助性的設(shè)計容，例如在設(shè)計賽道