1705

ПЕРСПЕКТИВАУЧАСТКА

АВТОМОБИЛЬНОЙДОРОГИ

Омск, 2012

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профильного образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ) »

Кафедра «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика»

ПЕРСПЕКТИВА УЧАСТКА

АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Методические указания к выполнению расчетно-графической работы

для студентов строительных специальностей

Составители: Э. М. Копац, Т. Л. Копац

Омск

СибАДИ

2012

УДК 514.18:744:625.7 ББК 22.151.34:30.11:39.311 К 65

Рецензент канд. техн. наук, проф. А. Г. Малофеев

Работа одобрена научно-методическим советом по направлению 270800 (строительство) в качестве методических указаний.

Перспектива участка автомобильной дороги: методические указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов строительных специальностей / сост.: Э. М. Копац, Т. Л. Копац. – Омск : СибАДИ, 2012. – 24 с.

Методические указания содержат основные положения по построению перспективных изображений участков автомобильной дороги. Принципы построения основаны на методах начертательной геометрии. В работе рассматривается построение перспективы методом координат, широко применяемым в практике проектирования для оценки в наглядной форме вариантов автомобильных дорог и, при необходимости, внесения исправлений в план и продольный профиль.

Методические указания составлены для студентов, изучающих курс черчения и начертательной геометрии по специальности Автомобильные дороги, а также могут быть использованы при выполнении курсового и дипломного проектирования.

Предназначено для студентов строительных специальностей.

Ил. 9. Прил. 4. Библиогр.: 4 назв.

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных требований, предъявляемых при проектировании дорог, является обеспечение их зрительной плавности, ясности для водителя в целях комфортабельности и безопасности движения.

В процессе движения автомобиля водитель просматривает дорогу под очень острым углом. Вследствие этого различные сочетания геометрических элементов плана и продольного профиля (радиусов, длины кривых, уклонов, углов поворота как по величине, так и по их относительному расположению) часто приводят к зрительным иллюзиям, что вызывает неоправданное уменьшение или увеличение скорости движения. Исправить это положение в значительной степени позволяет построение перспективных изображений участков дороги.

Так, например, когда короткая вертикальная кривая находится в пределах кривой в плане, в перспективе создается впечатление оптической просадки проезжей части дороги. Для придания плавности исправляют ось дороги, подняв отметки точек продольного профиля до необходимого значения, а с ней и всё земляное полотно. Если кривая в плане значительно короче вертикальной кривой, дорога имеет неспокойный вид, нарушается плавность дороги, поэтому на вычерченный ранее план трассы наносят новую кривую и определяют новые значения координат для характерных точек трассы. Определенный подбор соответствующих длин вертикальных и горизонтальных кривых, их смещение относительно друг друга обеспечивает благополучный проезд по дороге.

Перспективу дороги можно рассматривать как зрительный образ ортогональных проекций плана, профиля и поперечников трассы. В настоящее время в практике проектирования сложных участков автомагистралей наряду с выполнением плана и продольного профиля строят перспективные изображения. Это дает возможность представить себе вид дороги и местный ландшафт на основании проектных материалов до ее постройки, когда еще можно внести необходимые изменения в проект.

Перспективные изображения строятся различными методами. Наибольшее распространение получил так называемый координатный метод.

Появление и развитие компьютерных технологий позволяет автоматизировать процесс построения перспективных изображений с разных точек зрения, создав впечатление проезда водителя по дороге.

Во многих случаях рекомендуются наглядные изображения окружающей местности (антуража) автомобильной дороги для выявления информационной емкости дорожной обстановки.

1.ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.1.Целевое назначение предлагаемой работы

1.Закрепить и расширить знание студентов о перспективных изображениях геометрических образов, имеющих большую протяженность, малую ширину и высоту.

2.Научить студентов построению перспективы участка автомобильной дороги координатным методом.

3.Решать задачи перспективного анализа трассы и вносить необходимые исправления в проект.

1.2.Содержание работы

1.Вычертить план трассы в масштабе 1:2000.

2.Вычертить упрощенный продольный профиль дороги, горизонтальный масштаб 1:2000, вертикальный – 1:200.

3.Вычертить поперечный профиль дороги в масштабе 1:50.

4.Составить таблицу координат точек трассы.

5.Построить перспективное изображение дороги в масштабе 1:50.

6.Выполнить надписи на чертежах, применив шрифт типа «Б» с наклоном, установленный ГОСТ 2.304-81, топографический или архитектурный узкий. Размеры шрифта 20 и 14.

7.Заполнить основную надпись.

8.Работа выполняется на листе чертежной бумаги формата А1 (594х841) с применением отмывки перспективного изображения.

2.ПОСТРОЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ПЕРСПЕКТИВЫ СПОСОБОМ КООРДИНАТ

Перспективной проекцией (перспективой) предмета называется ее изображение на плоскости или поверхности, полученное методом центрального проецирования. Перспективные изображения близки к зрительному восприятию предмета.

Линейная перспектива – это перспектива, построенная на вертикальную плоскость, и выполняется по ортогональным проекциям.

Наибольшее признание получил координатный способ построения перспектив дороги.

Аппарат проецирования в линейной перспективе представлен на рис. 1 и состоит из следующих элементов:

Рис. 1. Пространственный чертеж построения линейной перспективы

Т – предметная плоскость (горизонтальная); Н – плоскость горизонта, проходящая через точку зрения

(горизонтальная); К – картинная плоскость, плоскость перспективных изображений

(вертикальная); к-к – линия горизонта;

S – точка зрения, центр проецирования (уровень глаз водителя); s – основание точки зрения (проекция точки S на плоскость Т); h – высота точки зрения;

SР – главный луч (SР ┴ К); Р – главная точка картины;

d – расстояние от точки зрения до картинной плоскости; А, В – точки оси дороги (объект проецирования); Ап – перспектива точки А.

Задача заключается в нахождении перспективного изображения на картинной плоскости заданного объекта в пространстве.

Построение показано на чертеже. С точкой зрения S совместим начало прямоугольной системы координат XYZ, а с главной точкой картины Р – начало прямоугольной системы координат yпzп, для построения на ней перспективных изображений. Каждая точка трассы, например, точка А, должна быть задана действительными координатами X, Y, Z. Для построения перспективы точки А на плоскость К проведем через точку S и точку А проецирующий луч и определим точку его

пересечения с плоскостью картины. Этой точке Ап будут соответствовать перспективные координаты yп zп (хп отсутствует, т. к. точка принадлежит плоскости). Принцип расчета объясняется нижеприведенной схемой (рис. 2).

Рис. 2. Схема построения перспективы

Из условия подобия прямоугольных треугольников устанавливаем

3. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Исходными данными, задающими автомобильную дорогу в пространстве, является план, продольный и поперечный профили, по которым и определяют действительные координаты X, Y, Z.

План – это изображение дороги при виде сверху (горизонтальная проекция).

Продольный профиль – это изображение вертикального разреза дороги по осевой линии, условно развернутого до совмещения в одну плоскость.

Поперечный профиль, или поперечник, – это изображение вертикального разреза дороги, перпендикулярного ее осевой линии.

Рис. 3. Элементы земляного полотна

В поперечном профиле выделяют полосу, предназначенную для движения автомобилей, называемую проезжей частью дороги.

Основные элементы земляного полотна изображены на рис. 3.

4. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ, НАПРАВЛЕНИЯ

ГЛАВНОГО ЛУЧА И КАРТИННОЙ ПЛОСКОСТИ

При построении перспективы (перспективного изображения) большое значение имеет точка наблюдения, называемая точкой зрения. Она может быть принята в любом месте, в зависимости от цели построения перспективы. Поскольку при проектировании трассы в первую очередь интересует восприятие дороги водителем, то за точку зрения (центр проецирования) принимают положение глаза водителя в автомобиле во время движения. Положение глаза водителя как точки пространства вполне определяется как в плане, так и по высоте. Для водителя легкового автомобиля средняя высота h точки зрения S равна 1

– 1,2 м над проезжей частью дороги, а для водителя грузового автомобиля она равна 1,5 – 2 м (рис. 4).

Рис. 4. Положение точки зрения водителя относительно проезжей части

Линия перемещения водителя вдоль дороги находится на расстоянии y = 1,5 – 4 м от ее оси или кромки, в зависимости от ширины проезжей части и располагается от неё справа. Это величина у определяет горизонтальную проекцию точки зрения – точку стояния s.

Наиболее трудным представляется выбор направления главного луча в плане. Исходя из опыта построения перспективных изображений, более точно отображающих действительность, можно сформулировать ряд рекомендаций:

1)если участок дороги прямолинеен на протяжении 5 – 7 пикетов (500 – 700 м), то направление главного луча принимается параллельным прямолинейной оси дороги (рис. 5, а);

2)при наличии поворота главный луч смещается в сторону поворота (рис. 5, б). Удаление точки Т от точки зрения S может быть равно расстоянию видимости встречного автомобиля или определяться местом сосредоточения внимания водителя в зависимости от скорости

движения. Изучение этого вопроса рассматривается в курсе проектирования автомобильных дорог;

3)известно, что при больших скоростях угол зрения водителя не превышает 300. В этом случае при небольших углах поворота трассы луч зрения может быть направлен по биссектрисе угла, в пределах которого находится участок (рис. 5, в);

4)если точка зрения расположена в начале горизонтальной кривой при угле поворота трассы, большем 100, то главный луч рекомендуется проводить через середину кривой (рис. 5, г).

Рис. 5. Направление главного луча зрения в плане

Положение главного луча зрения на продольном профиле

принимается горизонтальным при уклоне продольного профиля не более 20 %○ (промилль), в остальных случаях параллельно среднему уклону рассматриваемого участка дороги.

Положение картинной плоскости принимается перпендикулярным к главному лучу зрения. Если главный луч расположен не горизонтально, то отклонением картинной плоскости от вертикали обычно пренебрегают, ввиду малой абсолютной величины уклонов дороги.

Расстояние от точки зрения до картинной плоскости (d)

выбирается применительно к конкретным условиям и может быть равным 50, 100, 200 м и т. д. Это расстояние влияет только на величину перспективного изображения, которое остается подобным заданному