陜西省高速公路軸載特性區(qū)域劃分

路　鑫，梁武星（西安公路研究院，陜西 西安 710054）

陜西省高速公路軸載特性區(qū)域劃分

路鑫，梁武星
（西安公路研究院，陜西 西安 710054）

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般是結(jié)合實(shí)測(cè)軸載數(shù)據(jù)計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次，但是新建和改建路面設(shè)計(jì)中實(shí)測(cè)軸載數(shù)據(jù)的調(diào)查往往難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致預(yù)測(cè)交通量無(wú)法準(zhǔn)確表征實(shí)際交通狀況。針對(duì)此問(wèn)題，通過(guò)對(duì)陜西省18條高速路段的車流量數(shù)據(jù)和6條典型高速路段的實(shí)測(cè)軸載數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，分析其車型分布規(guī)律、軸型分布規(guī)律以及軸載分布規(guī)律的區(qū)域特征，為利用軸載特性相似區(qū)域的已知軸載調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)交通量提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明：西安周邊地區(qū)小客車占比明顯高于其他類型車輛占比，通往外省地區(qū)拖掛車占比與小客車占比接近；西安周邊地區(qū)以輕型拖掛車為主，通往外省地區(qū)以重型拖掛車為主；2個(gè)區(qū)域的超載比例差異明顯，通往外省地區(qū)高速路段的超載比例多數(shù)是西安周邊地區(qū)的2倍。

道路工程；軸載特性區(qū)劃；車型分布；軸載分布；超載比例

0　引言

我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，采用累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次確定設(shè)計(jì)交通量與交通等級(jí)，擬定路面結(jié)構(gòu)類型[1]，但是在新建和改建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于經(jīng)濟(jì)狀況和技術(shù)設(shè)備等多種原因，實(shí)測(cè)軸載數(shù)據(jù)的調(diào)查往往難以實(shí)現(xiàn)，累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次的確定最終還是采用了車型替代的方法，導(dǎo)致預(yù)測(cè)交通量無(wú)法準(zhǔn)確表征實(shí)際交通狀況，影響路面使用壽命[2]。

隨著國(guó)際公路貨運(yùn)集中化、快速化的發(fā)展，貨運(yùn)汽車也向重型化和快速化轉(zhuǎn)變，公路超載、超限日趨嚴(yán)重[3]。我國(guó)早在20世紀(jì)90年代就開始引進(jìn)國(guó)外的承重設(shè)備進(jìn)行軸載特性調(diào)查，軸載譜作為描述交通荷載的一種方法被提出[4]，但是針對(duì)軸載特性的區(qū)域劃分卻未有研究，尤其對(duì)于新建路面，在無(wú)法得到當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)軸載調(diào)查數(shù)據(jù)的情況下，用軸載特性相似區(qū)域的已知軸載調(diào)查數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)交通量便顯得簡(jiǎn)捷而重要。

本文通過(guò)對(duì)陜西省18條高速路段的車流量數(shù)據(jù)和6條典型高速路段的實(shí)測(cè)軸載數(shù)據(jù)（交通流量及軸載數(shù)據(jù)均為調(diào)查路段上行數(shù)據(jù)）進(jìn)行對(duì)比分析，歸納總結(jié)其車型分布規(guī)律、軸型分布規(guī)律以及軸載分布規(guī)律的區(qū)域特征，并在此基礎(chǔ)上首次對(duì)陜西省軸載特性進(jìn)行區(qū)域劃分，為陜西省地區(qū)新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)[5]。

1　車型分布

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003），車輛類型按載重分為小客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車和拖掛車共6類[6]。

為了使數(shù)據(jù)具有代表性，調(diào)查高速路段的選取兼顧陜北、關(guān)中和陜南3個(gè)地區(qū)以及路線的東西、南北走向，最終確定18條典型高速路段，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2007年9月至2008年8月，具體車型分布見圖1。

圖1　調(diào)查路段車型分布

由圖1可知：

①18條典型高速路段的車型整體分布呈U形，兩邊突起的部分為陜西省的主導(dǎo)車型，包括小客車和拖掛車，小客車的占比多數(shù)在40%以上，其中機(jī)場(chǎng)高速占比最大，為89.62%，勉寧高速占比最小，為25.41%；拖掛車的占比多數(shù)在10%以上，其中榆蒙高速占比最大，為46.43%，機(jī)場(chǎng)高速占比最小，為1.53%，在幾條通往外省的主要高速路段中拖掛車的占比明顯居高；

②高速公路的不同路段，小客車和拖掛車分布變化幅度較大，占比較大；大客、小貨、中貨和大貨車型分布變化幅度比較小，而且占比明顯偏小，調(diào)查的所有高速路段的大客車占比均在10%以下，小貨車占比均在20%以下，中貨車占比均在15%以下；據(jù)此可以推斷大客、小貨、中貨和大貨4種車型的占比隨地區(qū)差異變化并不是很明顯，對(duì)于整個(gè)陜西省地區(qū)交通量預(yù)測(cè)影響不大；

③小客車占比較大的高速路段拖掛車占比均較小，而拖掛車占比較大的高速路段小客車占比相對(duì)較小。

為了揭示車型分布更深層次的規(guī)律，同時(shí)列出18條典型高速路段的小客車和拖掛車車型分布以作比較，見圖2。

圖2　小客車與拖掛車車型分布

小客車和拖掛車車型分布對(duì)比圖中有一個(gè)顯著特點(diǎn)：位于西安周邊地區(qū)（以西安為中心或起訖點(diǎn)的周邊區(qū)域）高速路段的小客車與拖掛車數(shù)量對(duì)比懸殊，主要體現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)、西戶、西柞、西閻、西臨和繞城等高速路段，其中機(jī)場(chǎng)高速上小客車與拖掛車的數(shù)量相差60倍，繞城高速上小客車與拖掛車的數(shù)量相差4倍；而位于陜西省與外省交界（臨近或位于陜西與外省交界區(qū)域）的主要高速路段的小客車與拖掛車數(shù)量接近，主要體現(xiàn)在勉寧、臨潼、黃延、靖王和榆蒙等高速路段，其中臨潼高速小客車數(shù)量為拖掛車的1.8倍，其余高速公路上小客車數(shù)量均小于拖掛車數(shù)量。

既然陜西地區(qū)以小客車和拖掛車為主導(dǎo)車型，其分布隨地區(qū)差異變化幅度較大，并且大客、小貨、中貨和大貨車型分布偏少，其分布隨地區(qū)的變化并不是很明顯，那么可以認(rèn)為小客車和拖掛車的分布規(guī)律完全可以代表整個(gè)陜西地區(qū)的車型分布規(guī)律。結(jié)合圖2中小客車和拖掛車車型分布隨高速路段變化而呈現(xiàn)的變化規(guī)律，初步將陜西省的交通組成劃分為2個(gè)區(qū)域：1個(gè)區(qū)域?yàn)槲靼仓苓叺貐^(qū)的高速路段，其特點(diǎn)為車流量大，小客車占比明顯高于其他類型車輛占比；1個(gè)區(qū)域?yàn)檫B接陜西省與外省主要城市的高速路段，即通往外省地區(qū)的高速路段，其特點(diǎn)為拖掛車總體占比偏高，拖掛車占比與小客車占比接近。

2　軸型分布

為了更加深入地了解陜西省不同區(qū)域的軸載特性，在上述交通組成相似的2個(gè)區(qū)域內(nèi)各選擇3條高速路段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并分析軸型分布規(guī)律和軸載分布規(guī)律。西安周邊地區(qū)選取西閻高速、西戶高速和西臨高速路段，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2007 年9月至2008年8月。通往外省地區(qū)選取榆蒙高速、臨潼高速和勉寧高速，榆蒙高速和臨潼高速數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2007年9月至2008年8月，勉寧高速數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2009年9月至2010年8月（考慮到寧強(qiáng)主線收費(fèi)站開通較晚，并且數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ染哂姓f(shuō)服力）[7]。

針對(duì)實(shí)測(cè)軸載稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，主要軸型有單軸單輪（編號(hào)為1）、單軸雙輪（編號(hào)為2）、雙聯(lián)軸（編號(hào)為5）和三聯(lián)軸（編號(hào)為7）[8]，陜西省高速公路常見輪軸類型有11型、12型、15型、112型、125型、127型、155型、157型和1127型。排除收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集誤差，納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的9種輪軸類型共占到總流量的99%以上，能充分代表陜西省高速公路的交通組成及軸載特性[9]。圖3為典型高速路段的軸型譜。

圖3　典型高速路段軸型分布

由圖3可知：

①同一路段軸型分布差異較大，其中西閻高速中11型占比最高，為73.59%，155型占比最低，為0.03%；西戶高速中11型占比最高，為74.24%，155型占比最低，為0.03%；西臨高速中11型占比最高，為66.84%，155型占比最低，為0.38%；榆蒙高速中11型占比最高，為37.15%，15型占比最低，為0.59%；臨潼高速中11型占比最高，為22.10%，15型占比最低，為1.51%；勉寧高速中11型占比最高，為25.18%，155型占比最低，為0.20%；

②西安周邊地區(qū)的高速路段車型分布曲線呈L型，其中11型和12型明顯多于其他軸型，其中西閻高速、西戶高速和西臨高速中11型和12型占到85%以上，11型車包括小客車和小貨車，12型車包括大客車和中貨車，結(jié)合圖1中的車型分布可以推斷該區(qū)域11型車中的小客車和12型車中的中貨車占比明顯偏高；通往外省地區(qū)的高速路段車型分布曲線呈W形，其中11型、12型、125型、157型和1127型占比均偏高，榆蒙高速、臨潼高速和勉寧高速中11型和12型僅占到40%，拖掛車中125型、157型和1127型占到40%以上，其中157型和1127型占到20%以上，尤其體現(xiàn)在榆蒙高速，這兩種重型拖掛車型占到近35%，不僅說(shuō)明該區(qū)域拖掛車總體占比偏高，而且拖掛車型以157型和1127型為主；

③西安周邊地區(qū)的3條高速路段中，拖掛車型以125型和157型車為主，1127型車占比均不到1%，說(shuō)明西安周邊地區(qū)重型拖掛車極少，所以交通量預(yù)測(cè)中該地區(qū)拖掛車的代表車型推薦選取雙后軸的輕型拖掛車；在通往外省的三條高速路段中，榆蒙高速中157型和1127型占比達(dá)到34%以上，臨潼高速中157型和1127型占比達(dá)到30%以上，勉寧高速中157型和1127型占比達(dá)到21%，可以得出通往外省的高速路段中重型拖掛車偏多，所以交通量預(yù)測(cè)中該地區(qū)拖掛車的代表車型推薦選取后軸為三聯(lián)軸的重型拖掛車。

3　軸載分布

上述9種輪軸類型中包括單軸單輪、單軸雙輪、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸。由于篇幅所限，下文僅列出2個(gè)區(qū)域6條典型高速路段的雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸的軸載分布圖示（見圖4、圖5）。

圖4　西安周邊地區(qū)高速路段雙聯(lián)軸軸載分布

圖5　通往外省地區(qū)高速路段雙聯(lián)軸軸載分布

圖6　西安周邊地區(qū)高速路段三聯(lián)軸軸載分布

圖7　通往外省地區(qū)高速路段三聯(lián)軸軸載分布

對(duì)比2個(gè)區(qū)域雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸軸載分布曲線可以看出，西安周邊地區(qū)均為雙峰分布，而通往外省地區(qū)除榆蒙高速以外均為單峰分布，其中雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸是157型和1127型車的主要組成軸型，而157型和1127型車是重型拖掛車。西安周邊地區(qū)的拖掛車以短途貨運(yùn)為主，所以單程會(huì)出現(xiàn)空載現(xiàn)象，軸載分布曲線便會(huì)出現(xiàn)2個(gè)峰值；通往外省地區(qū)的拖掛車則以長(zhǎng)途貨運(yùn)為主，從物流管理的角度考慮，為了降低物流成本，長(zhǎng)途貨運(yùn)是不允許出現(xiàn)空載的，所以其往返過(guò)程均出現(xiàn)超載現(xiàn)象，反映在軸載分布曲線即為1個(gè)峰值。但是榆蒙高速又是一個(gè)特例。由于榆蒙高速是陜蒙兩省的主要通道，此路段貨運(yùn)車輛多數(shù)為運(yùn)煤車，單一的運(yùn)作模式?jīng)Q定了其貨運(yùn)車輛單程會(huì)出現(xiàn)空載現(xiàn)象，所以通往外省地區(qū)唯有榆蒙高速軸載出現(xiàn)雙峰分布。

將2個(gè)區(qū)域6個(gè)典型高速路段的軸載分布曲線峰值所在軸重區(qū)間和超載比例列在同一表格（表1）中進(jìn)行比較，軸重區(qū)間僅附超載情況的峰值所在的軸重區(qū)間，超載比例即所在地區(qū)超過(guò)我國(guó)交通車輛軸限標(biāo)準(zhǔn)的所有軸重所對(duì)應(yīng)的軸載分布系數(shù)總和。

由表1可知：兩個(gè)區(qū)域間的差異不僅體現(xiàn)在軸重區(qū)間的不同，還體現(xiàn)在超載比例的對(duì)比懸殊。對(duì)于單軸單輪和單軸雙輪超載比例，2個(gè)區(qū)域之間的差異并不是特別明顯，原因在于通往外省地區(qū)的車輛中貨車存在空載或者未裝滿的現(xiàn)象；而對(duì)于雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸的超載比例，2個(gè)區(qū)域之間差異就特別明顯，其中通往外省地區(qū)高速路段的超載比例多數(shù)是西安周邊地區(qū)的2倍，說(shuō)明通往外省地區(qū)高速路段的超載現(xiàn)象特別嚴(yán)重[10]?？偠灾粌H車型和軸型分布存在明顯的區(qū)域差異，軸載分布也存在明顯的區(qū)域差異，而且各區(qū)域的軸載特性又有相似之處，所以進(jìn)一步證明將陜西省的交通組成劃分為2個(gè)區(qū)域是合適的。

表1　陜西省典型高速路段軸載分布對(duì)比

4　結(jié)語(yǔ)

（1）陜西地區(qū)車輛類型以小客車和拖掛車為主，在此基礎(chǔ)上將陜西省的軸載特性劃分為2個(gè)區(qū)域：西安周邊地區(qū)車流量大，小客車占比明顯高于其他類型車輛占比；通往外省地區(qū)拖掛車總體占比偏高，拖掛車占比與小客車占比接近。

（2）西安周邊地區(qū)11型和12型明顯多于其他軸型車，其中拖掛車車型以125型和157型為主，拖掛車的代表車型推薦選取雙后軸的輕型拖掛車；通往外省地區(qū)11型、12型、125型、157型和1127型占比均偏高，其中拖掛車車型以157型和1127型為主，拖掛車的代表車型推薦選取后軸為三聯(lián)軸的重型拖掛車。

（3）西安周邊地區(qū)軸載分布曲線呈現(xiàn)雙峰特點(diǎn)，而通往外省地區(qū)軸載分布曲線呈現(xiàn)單峰特點(diǎn)，2個(gè)區(qū)域的超載比例差異明顯，尤其體現(xiàn)在雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸，通往外省地區(qū)高速路段的超載比例多數(shù)是西安周邊地區(qū)的2倍，說(shuō)明通往外省地區(qū)高速路段的超載相對(duì)較嚴(yán)重，也驗(yàn)證了將陜西省軸載特性劃分為2個(gè)區(qū)域是合適的。

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]路鑫.陜西省高速公路瀝青路面軸載參數(shù)與典型結(jié)構(gòu)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

[3]彭波，毛如麟，錢鐘達(dá).上海市公路車輛超載情況調(diào)查[J].上海公路，1999（1）：26-30.

[4]趙鴻鐸.軸載測(cè)定與軸載譜分析[J].公路，2002（12）：70-75.

[5]路鑫，梁武星.陜西省高速公路瀝青混凝土路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[J].公路，2012（12）：27-30.

[6]錢玉春，陳拴發(fā)，李祖仲，等.高速公路實(shí)測(cè)軸載譜的合理表征模型[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（4）：56-60.

[7]梁武星，錢學(xué)東，李小剛，等.高速公路軸載特性的分布模型[J].公路，2013（8）：27-30.

[8]趙鴻鐸.實(shí)測(cè)軸載譜道路當(dāng)量軸載換算系數(shù)的確定[J].公路，2004（4）：1-6.

[9]錢金濤.陜西省干線公路瀝青路面交通特性與參數(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010.

[10]李小剛，梁武星，路鑫.基于軸載譜的高速公路超載系數(shù)研究[J].中外公路，2013（3）：324-326.

Division of ExpresswayAxle Load Characteristics in
Shaanxi Province

LU Xin，LIANG Wu-xing
(Xi′an Highway Institute,Xi′an 710054,China)

The accumulative equivalent axles were usually accumulated based on measured axle load data in pavement structure design.But it was difficult to investigate measured axle load data in the de?sign of new and reconstruction pavement,which resulted in the budget can not accurately characterize the actual traffic volume.In order to solve this problem,the vehicle flow data of 18 expressway sections and the measured axle load data of 6 typical high-speed sections in Shaanxi Province were compared,re?gional characteristics of the distribution rules of vehicle type,axial pattern and axle load were analyzed, which provided a theoretical basis for forecasting the traffic volume by utilizing the known survey data of axle load of the area which had the similar characteristics of axle load.The results show that:the propor?tion of passenger cars is obviously higher than other types of vehicle in the environs of Xi′an,while the proportion of trailers is close to the proportion of passenger cars in the border areas of provinces;the light trailers are mainly in the environs of Xi′an,while the heavy trailers are mainly in the border areas of provinces;there is significant difference of overload proportion between the two above mentioned ar?eas,the overload proportion of more surveyed sections in the border areas of provinces is two times than it in the environs of Xi′an.

road engineering;division of axle load characteristics;vehicle type distribution;axle load distribution;overload proportion

U491.122

A

2095-9931（2015）02-0071-05

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.02.013

2015-01-09

陜西省交通科技項(xiàng)目（07-17K）

路鑫（1985—），男，陜西咸陽(yáng)人，碩士，工程師，研究方向?yàn)槁访婀こ獭-mail：luxin_shiedle@126.com。