本發(fā)明屬于一種教學(xué)模型，具體涉及道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型。

背景技術(shù)：

道路是一種線性帶狀的空間三維結(jié)構(gòu)物。道路幾何設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和約束條件合理確定帶狀道路在三維空間中的位置和幾何形狀的過程。雖然道路是三維的帶狀體，但是在具體進(jìn)行道路幾何設(shè)計(jì)時(shí)并不是直接在三維空間中進(jìn)行的，而是將道路這一三維空間實(shí)體轉(zhuǎn)換到平面、縱斷面和橫斷面這三種類型的二維平面中，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，在有關(guān)道路幾何設(shè)計(jì)的教學(xué)中，平面、縱斷面和橫斷面的概念是課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，是道路設(shè)計(jì)專業(yè)概念的第一個(gè)難點(diǎn)，直接影響到學(xué)生對(duì)課程后續(xù)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

在道路幾何設(shè)計(jì)教學(xué)中，對(duì)于平面、縱斷面和橫斷面的概念及其三維空間關(guān)系的教學(xué)方法通常為二維線條圖展示或者文字介紹。當(dāng)學(xué)生通過二維線條圖或文字理解平面、縱斷面和橫斷面的概念時(shí)，這些方法不夠直觀、難以向?qū)W生詳細(xì)具體地展示道路由三維空間剖解到二維平面得到平面、縱斷面和橫斷面的過程，不利于學(xué)生形成對(duì)這些概念的正確、深刻的理解。如果學(xué)生在課程之初不能深入理解平面、縱斷面和橫斷面的概念，那么他們就不太容易順利進(jìn)入后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，甚至產(chǎn)生一些錯(cuò)誤的概念。例如，學(xué)生容易將道路的里程理解為道路的實(shí)際長度而不是道路的水平投影長度，進(jìn)而影響對(duì)坡長、豎曲線長等關(guān)鍵設(shè)計(jì)概念的理解。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型，克服了現(xiàn)有通過二維線條圖展示和文字介紹等教學(xué)方法在立體和步驟上的不足。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下：

本發(fā)明提供的道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型，包括地形和道路模塊，所述地形和道路模塊的上端面設(shè)置有地形，沿所述地形的起伏彎曲設(shè)有道路，所述道路上設(shè)有豎向剖面模塊和橫斷面模塊，其中，所述豎向剖面模塊和橫斷面模塊可拆卸式安裝在地形和道路模塊上。

優(yōu)選地，所述道路的中心處開設(shè)有第一凹槽，所述第一凹槽沿道路的豎向方向貫通；所述豎向剖面模塊為彈性平面板材，同時(shí)，所述豎向剖面模塊插裝在所述第一凹槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述道路上開設(shè)有第三凹槽，且所述第三凹槽沿道路的橫向方向貫通。

優(yōu)選地，所述橫斷面模塊為平面板材，其插裝在所述第三凹槽內(nèi)，且與豎向剖面模塊不相交。

優(yōu)選地，所述豎向剖面模塊上可拆卸式安裝有路線模塊，所述路線模塊的橫截面為T型結(jié)構(gòu)，同時(shí)，所述路線模塊置于第一凹槽內(nèi)，且所述路線模塊水平端的上表面與道路的上表面置于同一水平面。

優(yōu)選地，沿所述T型結(jié)構(gòu)豎直端的中心線開設(shè)有第二凹槽，所述路線模塊與豎向剖面模塊通過第二凹槽連接。

優(yōu)選地，所述第一凹槽和豎向剖面模塊的上邊緣線的形狀與路線模塊的形狀相一致。

優(yōu)選地，所述地形和道路模塊的下端面可拆卸式安裝有平面模塊；所述平面模塊的上端面與所述豎向剖面模塊的下邊緣相接觸。

優(yōu)選地，所述地形和道路模塊下端開設(shè)有凸型槽，所述平面模塊插裝在所述凸型槽內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型，包括平面模塊、豎向剖面模塊(該模塊展平后即為縱斷面)和橫斷面模塊(只用于展示道路某一處的橫斷面)，所述平面模塊、豎向剖面模塊和橫斷面模塊分別用于展示平面、縱斷面和橫斷面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過將這三個(gè)模塊上展示的內(nèi)容與地形和道路模塊展示的三維地形、道路情況相對(duì)比，學(xué)生可以直觀看出平面、縱斷面和橫斷面的設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際地形、道路情況的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而更好地理解平面、縱斷面和橫斷面的概念。該教學(xué)模型操作簡(jiǎn)便，可靠性高，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、發(fā)展觀察能力和抽象思維能力，減少學(xué)習(xí)中的困難有重要作用。

附圖說明

圖1是地形和道路模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是豎向剖面模塊的裝配示意圖；

圖3是路線模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是橫斷面模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是平面模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、地形和道路模塊 2、豎向剖面模塊 3、路線模塊 4、橫斷面模塊 5、平面模塊 101、地形 102、道路 103、第一凹槽 104、第三凹槽 301、第二凹槽 401、道路中線 402、行車道 403、路肩 404、邊溝。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明旨在提供能夠形象展示道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面概念及其三維空間關(guān)系的教學(xué)模型，以加深學(xué)生對(duì)道路設(shè)計(jì)由三維空間剖解到二維平面的理解，使其形成正確的認(rèn)知，克服了通過二維線條圖展示和文字介紹等教學(xué)方法在立體和步驟上的不足。

本發(fā)明提供的道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型,包括地形和道路模塊1、豎向剖面模塊2、路線模塊3、橫斷面模塊4和平面模塊5。其中，地形和道路模塊1為主體結(jié)構(gòu)，所述平面模塊5、路線模塊3、豎向剖面模塊2和橫斷面模塊4均可拆卸安裝在地形和道路模塊1上，形成整體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，每個(gè)模塊也可以拆下進(jìn)行單獨(dú)演示。

其中，如圖1、圖2所示，所述地形和道路模塊1的上端面設(shè)置有地形101，沿所述地形101的起伏彎曲設(shè)有道路102，所述道路102的中心位置開設(shè)有第一凹槽103，所述第一凹槽103沿道路102的豎向方向貫通；同時(shí)，所述豎向剖面模塊2插裝在第一凹槽103內(nèi)。

所述豎向剖面模塊2為一塊較輕薄的彈性板材，用于說明所述道路102的縱斷面情況。

如圖3所示，所述豎向剖面模塊2上安裝有路線模塊3，所述路線模塊3的橫截面為T型結(jié)構(gòu)，沿所述T型結(jié)構(gòu)豎直端的下表面中心線開設(shè)有第二凹槽301，同時(shí)，所述第二凹槽301并未延伸至T型結(jié)構(gòu)的水平端上端面；所述第二凹槽301與豎向剖面模塊2相配合。當(dāng)路線模塊3取出后，豎向剖面模塊2可以取出。同時(shí)，所述路線模塊3置于第一凹槽103內(nèi)，且所述路線模塊3的水平端的上表面與道路102的上表面置于同一水平面。

所述第一凹槽103和豎向剖面模塊2的上邊緣線的形狀與路線模塊3的形狀相一致。

如圖4所示，所述道路102上還設(shè)置有橫斷面模塊4，所述橫斷面模塊4為一塊較輕薄的平面板材，所述橫斷面模塊4是道路102上在該位置處的法向切面。其中，所述橫斷面模塊4包括置于橫斷面模塊4中心位置的道路中線401，同時(shí)，在道路中線401的兩側(cè)對(duì)稱依次設(shè)置有行車道402、路肩403和邊溝404。

具體地，所述道路102上開設(shè)有第三凹槽104，所述第三凹槽104沿道路102的橫向方向貫通，且開設(shè)在遠(yuǎn)離豎向剖面模塊2的一端，所述橫斷面模塊4置于所述第三凹槽104內(nèi)。

如圖5所示，所述地形和道路模塊1的下端開設(shè)有凸型槽，所述凸型槽內(nèi)活動(dòng)安裝有平面模塊5，所述平面模塊5為一塊平面剛性板材，可通過推拉方式嵌入和取出；同時(shí)，所述平面模塊5上繪有反映地形和道路模塊1的平面線形，用于表示地形和道路模塊1上的地形和道路中線在水平面上的投影。

所述豎向剖面模塊2的下邊緣與平面模塊5的上端面相接觸。

本發(fā)明提供的道路幾何設(shè)計(jì)平面、縱斷面和橫斷面教學(xué)模型，通過三維立體展示平面、縱斷面和橫斷面的概念及其三維空間關(guān)系，既有助于減輕學(xué)生三維想象力的負(fù)擔(dān)從而更好地集中精力理解概念，又有助于向?qū)W生詳盡展示道路設(shè)計(jì)由三維空間剖解到二維平面的具體步驟從而對(duì)概念形成正確、深入理解。本發(fā)明既可以作為教師教學(xué)演示之用，也可以讓學(xué)生自己動(dòng)手操作。

教學(xué)模型包括的平面模塊、豎向剖面模塊(該模塊展平后即為縱斷面)和橫斷面模塊(只用于展示道路某一處的橫斷面)，可以分別用于展示平面、縱斷面和橫斷面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過將這三個(gè)模塊上展示的內(nèi)容與地形和道路模塊展示的三維地形、道路情況相對(duì)比，學(xué)生可以直觀看出平面、縱斷面和橫斷面的設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際地形、道路情況的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而更好地理解平面、縱斷面和橫斷面的概念。

在將平面、縱斷面和橫斷面這三個(gè)模塊從地形和道路模塊這一主體結(jié)構(gòu)上拆卸時(shí)，可以分步驟詳盡展示平面、縱斷面和橫斷面這三種二維平面與三維道路實(shí)體的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而有利于學(xué)生深入地理解平面、縱斷面和橫斷面的剖解得到過程。這一技術(shù)尤其有利于學(xué)生理解縱斷面的剖解得到過程這一教學(xué)難點(diǎn)。當(dāng)豎向剖面模塊安裝在地形和道路模塊中時(shí)，是隨道路的彎曲情況彎曲著的，學(xué)生可以從整個(gè)模型底部觀察到豎向剖面模塊的下邊緣與平面模塊中展示的道路中線的水平投影(長度即為里程)是一致的。在將豎向剖面模塊(為彈性板材)從地形和道路模塊中慢慢取出時(shí)，學(xué)生可以直觀觀察到豎向剖面模塊從隨道路中線彎曲的狀態(tài)變化為平直狀態(tài)(即為縱斷面)的展開過程。這一過程的觀察，有助于學(xué)生形成對(duì)道路里程、坡長、豎曲線長等關(guān)鍵設(shè)計(jì)概念的正確理解。