山地自行車道工程設(shè)計初探

1、“山地自行車道工程設(shè)計”初探兩個月前， 接河南駐馬店市艾森集團(tuán)老總來電， 他們在駐馬店東南 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(yùn)動為亮點(diǎn)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)計還沒開始， 但準(zhǔn)備工作已足以花去我兩個多月時間， 在多位同仁幫助下寫 了一篇論文，因?yàn)檫^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(yàn)運(yùn)動員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

2、， 它應(yīng)盡量避免過于平整， 而應(yīng)具有一定數(shù)量的各類路障， 甚至是艱險崎 嶇的山路。 縱觀國內(nèi)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， 國內(nèi)外山地自行車道的建設(shè)并不像通常的公路建設(shè)那樣具有工 程設(shè)計的內(nèi)容，也就是說，欠缺正規(guī)的勘測、可研及必要的若干設(shè)計階段，沒有明確的“規(guī) 范”。以國內(nèi)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)行打造的廈門仙岳山山地自行車賽道全程公里，整體為循環(huán)車 道，賽道起點(diǎn)和終點(diǎn)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，比較適合打造成山地自行車運(yùn)動的經(jīng)典賽道（如

3、下 圖）?？墒?， 它其實(shí)只是選擇了一條比較符合山地自行車運(yùn)動的原有山路，適當(dāng)加以改造而 成，除了平面布置規(guī)劃圖以外，似乎并沒有專業(yè)的工程設(shè)計和圖紙。再如廣東天鹿湖森林公園鳳凰山自行車營地設(shè)計，其內(nèi)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， 從而在原有道路的基礎(chǔ)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(dú)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)計內(nèi)容， 沒有查詢到工程設(shè)計圖 紙。又如廣州亞運(yùn)會大夫山山地自行車賽場，選定于番禺區(qū)大夫山森林公園內(nèi)。比賽線路 為封閉的環(huán)道 , 包括起點(diǎn)處、線路

4、、終點(diǎn)處、 修理站以及觀賽區(qū)等幾部分 , 長度約為公里。選 擇此處， 主要也是因?yàn)樗鳛樯降刭惖谰哂胁恍〉奶魬?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(xiàng)工程考慮，進(jìn)行人工改造?？傊?，因?yàn)樯降刈孕熊囘\(yùn)動在我國尚屬萌芽階段，雖然愛好者的隊伍在不斷擴(kuò)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設(shè)那樣， 制定明確的規(guī)范， 劃分不同等級， 提出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然， 作為相關(guān)研究部門和人員，至今沒有

5、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)合河南駐馬店千年嶺旅游休閑度 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)行擬合，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”，即在基本上能爬上去的前提下不論坡長大小、坡度大小和豎曲線半 徑大??；2 ，如何修改設(shè)計， 使賽道滿足國際自行車聯(lián)盟對山地自行車的某些規(guī)定這里

6、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(diǎn)設(shè)在一個指定位置，終點(diǎn)設(shè)在另一個海拔高度更高的地方。”這項(xiàng)規(guī)定中，重點(diǎn)在于“應(yīng)包括80%的上坡騎行路段”。在千年嶺計劃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 9m，總高差： ，平均坡度： %。其中上坡段總長： 3392m,上坡比例占：3392/4685=% V 80%由此可見，若不加以改造，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！若以K4+270為終點(diǎn)，上坡段總長： 3276m,上坡比例占：3276/4270=%則只要在拉坡

7、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，在縱斷設(shè)計圖上，SJD3到SJD4為一勺下坡，坡長，而SJD4 到SJD5為一 勺上坡，坡長，如去除SJD4,因 SJD3高程為，SJD5高程為，故去 除SJD4后，該段縱坡變成了()/ (+) =%SJD8到SJD9為一勺下坡，坡長，而SJD9到 SJD10為一 勺上坡，坡長， 如去除SJD9,因 SJD8高程為，SJD10高程為，故去除SJD9后，該段縱坡變成了 () / (+) =%；同樣，若去除SJD25,則可消除的濟(jì)坡。 經(jīng)過以上三

8、個變坡點(diǎn)勺去除，共消除了下坡勺總長度為+=。于是上坡段勺比例隨之就變成了： (3276+/4270=%，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%勺上坡騎行路段勺要求！至于縱坡本身勺大小， 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)照顧到山地自行車勺爬坡能力， 盡管偶然也允許推行， 但那畢竟是作為 特殊情況勺考慮。本車道縱坡最大處為公里前后有 56 米 20%勺大坡，以及在 2公里前后有公里長的 18%左右長大縱坡。這樣的縱坡作為山地自行車道來說，雖 然比較艱巨，但應(yīng)該還是允許和不存在什么大問題的?！吧降刈孕熊嚨拦こ淘O(shè)計”初探（二）3，如何進(jìn)行賽道橫

9、斷面設(shè)計計算在通常道路設(shè)計中，哪怕是道路改建，采用填挖來改進(jìn)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)行設(shè)計， 以保證必要的寬度和斷面形式。 可是對山地自行車道而 言，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。為了達(dá)到這個目的，我們在采用通常的道路CAD軟件進(jìn)行橫斷面設(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)行計算； 至于各樁車道寬度， 則在建立橫斷面寬度文件時按路段實(shí)際需要給 定路寬即可。下面列舉為消除下坡導(dǎo)致有填挖高時的若干橫斷面圖：為了騎行安全，山地自行車道設(shè)計中的超高

10、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：左上圖系采取路面超高繞路中心旋轉(zhuǎn)，右上圖系采取路面超高繞彎道內(nèi)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半徑處，應(yīng)選取大小不等的超高，考慮到各運(yùn)動員技術(shù)的差異，有 條件時， 還應(yīng)采

11、用曲線型超高 （即每一超高斷面呈某種特定曲線形式） 更為合適 （如右圖）4，利用新開發(fā)的程序繪制山地自行車道結(jié)構(gòu)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“結(jié)構(gòu)” ，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(yùn)動員的技巧。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，其基礎(chǔ)是道路線位圖或平面圖，圖上相應(yīng)于某種 “結(jié)構(gòu)”將會用結(jié)構(gòu)名稱、對應(yīng)樁號范圍和表 示該特征的照片表示，我們稱之為山地自行車道結(jié)構(gòu)示意圖。所謂“結(jié)構(gòu)”的類型歸納 了 200 余種

12、，例如下圖的“比賽起點(diǎn)”、 “比賽終點(diǎn)”、 “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” 。下面是若干幅山地自行車道結(jié)構(gòu)示意圖有關(guān)部分示例：“結(jié)構(gòu)”示意圖中，藍(lán)色標(biāo)注的是“結(jié)構(gòu)”名稱，如“路面水坑”、“里程樁號”、“林 中小彎”等，紅色標(biāo)注的是該結(jié)構(gòu)的樁號范圍，當(dāng)中的照片表示了該類結(jié)構(gòu)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)行該車道縱斷面設(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(diǎn)， 而

13、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。至于橫斷面設(shè)計時要保證大部分樁號處填挖高為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“結(jié)構(gòu)”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 “結(jié)構(gòu)”類型，以備繪制降速賽道結(jié)構(gòu)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(yùn)動范疇的 “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)計內(nèi)容其實(shí)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)該比較簡單； 二是運(yùn)動員訓(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 “結(jié)構(gòu)”， 其實(shí)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)計內(nèi)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)計內(nèi)容，例如在設(shè)計賽道的同時如何設(shè)置安全保護(hù)設(shè)施如 何考慮裁判員通道和救援通道的布置