道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型的制作方法

本发明属于一种教学模型，具体涉及道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型。

背景技术：

道路是一种线性带状的空间三维结构物。道路几何设计是根据设计规范和约束条件合理确定带状道路在三维空间中的位置和几何形状的过程。虽然道路是三维的带状体，但是在具体进行道路几何设计时并不是直接在三维空间中进行的，而是将道路这一三维空间实体转换到平面、纵断面和横断面这三种类型的二维平面中，分别进行设计。因此，在有关道路几何设计的教学中，平面、纵断面和横断面的概念是课程的关键知识点，是道路设计专业概念的第一个难点，直接影响到学生对课程后续知识点的理解和应用。

在道路几何设计教学中，对于平面、纵断面和横断面的概念及其三维空间关系的教学方法通常为二维线条图展示或者文字介绍。当学生通过二维线条图或文字理解平面、纵断面和横断面的概念时，这些方法不够直观、难以向学生详细具体地展示道路由三维空间剖解到二维平面得到平面、纵断面和横断面的过程，不利于学生形成对这些概念的正确、深刻的理解。如果学生在课程之初不能深入理解平面、纵断面和横断面的概念，那么他们就不太容易顺利进入后续知识的学习，甚至产生一些错误的概念。例如，学生容易将道路的里程理解为道路的实际长度而不是道路的水平投影长度，进而影响对坡长、竖曲线长等关键设计概念的理解。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型，克服了现有通过二维线条图展示和文字介绍等教学方法在立体和步骤上的不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

本发明提供的道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型，包括地形和道路模块，所述地形和道路模块的上端面设置有地形，沿所述地形的起伏弯曲设有道路，所述道路上设有竖向剖面模块和横断面模块，其中，所述竖向剖面模块和横断面模块可拆卸式安装在地形和道路模块上。

优选地，所述道路的中心处开设有第一凹槽，所述第一凹槽沿道路的竖向方向贯通；所述竖向剖面模块为弹性平面板材，同时，所述竖向剖面模块插装在所述第一凹槽内。

优选地，所述道路上开设有第三凹槽，且所述第三凹槽沿道路的横向方向贯通。

优选地，所述横断面模块为平面板材，其插装在所述第三凹槽内，且与竖向剖面模块不相交。

优选地，所述竖向剖面模块上可拆卸式安装有路线模块，所述路线模块的横截面为T型结构，同时，所述路线模块置于第一凹槽内，且所述路线模块水平端的上表面与道路的上表面置于同一水平面。

优选地，沿所述T型结构竖直端的中心线开设有第二凹槽，所述路线模块与竖向剖面模块通过第二凹槽连接。

优选地，所述第一凹槽和竖向剖面模块的上边缘线的形状与路线模块的形状相一致。

优选地，所述地形和道路模块的下端面可拆卸式安装有平面模块；所述平面模块的上端面与所述竖向剖面模块的下边缘相接触。

优选地，所述地形和道路模块下端开设有凸型槽，所述平面模块插装在所述凸型槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型，包括平面模块、竖向剖面模块(该模块展平后即为纵断面)和横断面模块(只用于展示道路某一处的横断面)，所述平面模块、竖向剖面模块和横断面模块分别用于展示平面、纵断面和横断面的设计内容。通过将这三个模块上展示的内容与地形和道路模块展示的三维地形、道路情况相对比，学生可以直观看出平面、纵断面和横断面的设计内容与实际地形、道路情况的一一对应关系，从而更好地理解平面、纵断面和横断面的概念。该教学模型操作简便，可靠性高，对提高学生的学习兴趣、发展观察能力和抽象思维能力，减少学习中的困难有重要作用。

附图说明

图1是地形和道路模块结构示意图；

图2是竖向剖面模块的装配示意图；

图3是路线模块结构示意图；

图4是横断面模块结构示意图；

图5是平面模块的结构示意图；

其中，1、地形和道路模块 2、竖向剖面模块 3、路线模块 4、横断面模块 5、平面模块 101、地形 102、道路 103、第一凹槽 104、第三凹槽 301、第二凹槽 401、道路中线 402、行车道 403、路肩 404、边沟。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

本发明旨在提供能够形象展示道路几何设计平面、纵断面和横断面概念及其三维空间关系的教学模型，以加深学生对道路设计由三维空间剖解到二维平面的理解，使其形成正确的认知，克服了通过二维线条图展示和文字介绍等教学方法在立体和步骤上的不足。

本发明提供的道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型,包括地形和道路模块1、竖向剖面模块2、路线模块3、横断面模块4和平面模块5。其中，地形和道路模块1为主体结构，所述平面模块5、路线模块3、竖向剖面模块2和横断面模块4均可拆卸安装在地形和道路模块1上，形成整体结构。同时，每个模块也可以拆下进行单独演示。

其中，如图1、图2所示，所述地形和道路模块1的上端面设置有地形101，沿所述地形101的起伏弯曲设有道路102，所述道路102的中心位置开设有第一凹槽103，所述第一凹槽103沿道路102的竖向方向贯通；同时，所述竖向剖面模块2插装在第一凹槽103内。

所述竖向剖面模块2为一块较轻薄的弹性板材，用于说明所述道路102的纵断面情况。

如图3所示，所述竖向剖面模块2上安装有路线模块3，所述路线模块3的横截面为T型结构，沿所述T型结构竖直端的下表面中心线开设有第二凹槽301，同时，所述第二凹槽301并未延伸至T型结构的水平端上端面；所述第二凹槽301与竖向剖面模块2相配合。当路线模块3取出后，竖向剖面模块2可以取出。同时，所述路线模块3置于第一凹槽103内，且所述路线模块3的水平端的上表面与道路102的上表面置于同一水平面。

所述第一凹槽103和竖向剖面模块2的上边缘线的形状与路线模块3的形状相一致。

如图4所示，所述道路102上还设置有横断面模块4，所述横断面模块4为一块较轻薄的平面板材，所述横断面模块4是道路102上在该位置处的法向切面。其中，所述横断面模块4包括置于横断面模块4中心位置的道路中线401，同时，在道路中线401的两侧对称依次设置有行车道402、路肩403和边沟404。

具体地，所述道路102上开设有第三凹槽104，所述第三凹槽104沿道路102的横向方向贯通，且开设在远离竖向剖面模块2的一端，所述横断面模块4置于所述第三凹槽104内。

如图5所示，所述地形和道路模块1的下端开设有凸型槽，所述凸型槽内活动安装有平面模块5，所述平面模块5为一块平面刚性板材，可通过推拉方式嵌入和取出；同时，所述平面模块5上绘有反映地形和道路模块1的平面线形，用于表示地形和道路模块1上的地形和道路中线在水平面上的投影。

所述竖向剖面模块2的下边缘与平面模块5的上端面相接触。

本发明提供的道路几何设计平面、纵断面和横断面教学模型，通过三维立体展示平面、纵断面和横断面的概念及其三维空间关系，既有助于减轻学生三维想象力的负担从而更好地集中精力理解概念，又有助于向学生详尽展示道路设计由三维空间剖解到二维平面的具体步骤从而对概念形成正确、深入理解。本发明既可以作为教师教学演示之用，也可以让学生自己动手操作。

教学模型包括的平面模块、竖向剖面模块(该模块展平后即为纵断面)和横断面模块(只用于展示道路某一处的横断面)，可以分别用于展示平面、纵断面和横断面的设计内容。通过将这三个模块上展示的内容与地形和道路模块展示的三维地形、道路情况相对比，学生可以直观看出平面、纵断面和横断面的设计内容与实际地形、道路情况的一一对应关系，从而更好地理解平面、纵断面和横断面的概念。

在将平面、纵断面和横断面这三个模块从地形和道路模块这一主体结构上拆卸时，可以分步骤详尽展示平面、纵断面和横断面这三种二维平面与三维道路实体的空间对应关系，从而有利于学生深入地理解平面、纵断面和横断面的剖解得到过程。这一技术尤其有利于学生理解纵断面的剖解得到过程这一教学难点。当竖向剖面模块安装在地形和道路模块中时，是随道路的弯曲情况弯曲着的，学生可以从整个模型底部观察到竖向剖面模块的下边缘与平面模块中展示的道路中线的水平投影(长度即为里程)是一致的。在将竖向剖面模块(为弹性板材)从地形和道路模块中慢慢取出时，学生可以直观观察到竖向剖面模块从随道路中线弯曲的状态变化为平直状态(即为纵断面)的展开过程。这一过程的观察，有助于学生形成对道路里程、坡长、竖曲线长等关键设计概念的正确理解。