本發明屬于一種教學模型，具體涉及道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型。

背景技術：

道路是一種線性帶狀的空間三維結構物。道路幾何設計是根據設計規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，但是在具體進行道路幾何設計時并不是直接在三維空間中進行的，而是將道路這一三維空間實體轉換到平面、縱斷面和橫斷面這三種類型的二維平面中，分別進行設計。因此，在有關道路幾何設計的教學中，平面、縱斷面和橫斷面的概念是課程的關鍵知識點，是道路設計專業概念的第一個難點，直接影響到學生對課程后續知識點的理解和應用。

在道路幾何設計教學中，對于平面、縱斷面和橫斷面的概念及其三維空間關系的教學方法通常為二維線條圖展示或者文字介紹。當學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，這些方法不夠直觀、難以向學生詳細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，不利于學生形成對這些概念的正確、深刻的理解。如果學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入后續知識的學習，甚至產生一些錯誤的概念。例如，學生容易將道路的里程理解為道路的實際長度而不是道路的水平投影長度，進而影響對坡長、豎曲線長等關鍵設計概念的理解。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型，克服了現有通過二維線條圖展示和文字介紹等教學方法在立體和步驟上的不足。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案具體如下：

本發明提供的道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型，包括地形和道路模塊，所述地形和道路模塊的上端面設置有地形，沿所述地形的起伏彎曲設有道路，所述道路上設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。

優選地，所述道路的中心處開設有第一凹槽，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，所述豎向剖面模塊插裝在所述第一凹槽內。

優選地，所述道路上開設有第三凹槽，且所述第三凹槽沿道路的橫向方向貫通。

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

優選地，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型結構，同時，所述路線模塊置于第一凹槽內，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。

優選地，沿所述T型結構豎直端的中心線開設有第二凹槽，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。

優選地，所述地形和道路模塊下端開設有凸型槽，所述平面模塊插裝在所述凸型槽內。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明提供的道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型，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計內容。通過將這三個模塊上展示的內容與地形和道路模塊展示的三維地形、道路情況相對比，學生可以直觀看出平面、縱斷面和橫斷面的設計內容與實際地形、道路情況的一一對應關系，從而更好地理解平面、縱斷面和橫斷面的概念。該教學模型操作簡便，可靠性高，對提高學生的學習興趣、發展觀察能力和抽象思維能力，減少學習中的困難有重要作用。

附圖說明

圖1是地形和道路模塊結構示意圖；

圖2是豎向剖面模塊的裝配示意圖；

圖3是路線模塊結構示意圖；

圖4是橫斷面模塊結構示意圖；

圖5是平面模塊的結構示意圖；

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。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明進一步詳細說明。

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

本發明提供的道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型,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為主體結構，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，形成整體結構。同時，每個模塊也可以拆下進行單獨演示。

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

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型結構，沿所述T型結構豎直端的下表面中心線開設有第二凹槽301，同時，所述第二凹槽301并未延伸至T型結構的水平端上端面；所述第二凹槽301與豎向剖面模塊2相配合。當路線模塊3取出后，豎向剖面模塊2可以取出。同時，所述路線模塊3置于第一凹槽103內，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，在道路中線401的兩側對稱依次設置有行車道402、路肩403和邊溝404。

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

如圖5所示，所述地形和道路模塊1的下端開設有凸型槽，所述凸型槽內活動安裝有平面模塊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，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。

本發明提供的道路幾何設計平面、縱斷面和橫斷面教學模型，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系，既有助于減輕學生三維想象力的負擔從而更好地集中精力理解概念，又有助于向學生詳盡展示道路設計由三維空間剖解到二維平面的具體步驟從而對概念形成正確、深入理解。本發明既可以作為教師教學演示之用，也可以讓學生自己動手操作。

教學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計內容。通過將這三個模塊上展示的內容與地形和道路模塊展示的三維地形、道路情況相對比，學生可以直觀看出平面、縱斷面和橫斷面的設計內容與實際地形、道路情況的一一對應關系，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模塊從地形和道路模塊這一主體結構上拆卸時，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體的空間對應關系，從而有利于學生深入地理解平面、縱斷面和橫斷面的剖解得到過程。這一技術尤其有利于學生理解縱斷面的剖解得到過程這一教學難點。當豎向剖面模塊安裝在地形和道路模塊中時，是隨道路的彎曲情況彎曲著的，學生可以從整個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，學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變化為平直狀態(即為縱斷面)的展開過程。這一過程的觀察，有助于學生形成對道路里程、坡長、豎曲線長等關鍵設計概念的正確理解。