陜西省高速公路軸載特性區域劃分

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域劃分

路鑫，梁武星
（西安公路研究院，陜西 西安 710054）

路面結構設計中一般是結合實測軸載數據計算累計當量軸次，但是新建和改建路面設計中實測軸載數據的調查往往難以實現，導致預測交通量無法準確表征實際交通狀況。針對此問題，通過對陜西省18條高速路段的車流量數據和6條典型高速路段的實測軸載數據進行比對，分析其車型分布規律、軸型分布規律以及軸載分布規律的區域特征，為利用軸載特性相似區域的已知軸載調查數據預測交通量提供理論依據。研究結果表明：西安周邊地區小客車占比明顯高于其他類型車輛占比，通往外省地區拖掛車占比與小客車占比接近；西安周邊地區以輕型拖掛車為主，通往外省地區以重型拖掛車為主；2個區域的超載比例差異明顯，通往外省地區高速路段的超載比例多數是西安周邊地區的2倍。

道路工程；軸載特性區劃；車型分布；軸載分布；超載比例

0　引言

我國現行瀝青路面設計規范中，采用累計標準當量軸次確定設計交通量與交通等級，擬定路面結構類型[1]，但是在新建和改建路面結構設計中，由于經濟狀況和技術設備等多種原因，實測軸載數據的調查往往難以實現，累計標準當量軸次的確定最終還是采用了車型替代的方法，導致預測交通量無法準確表征實際交通狀況，影響路面使用壽命[2]。

隨著國際公路貨運集中化、快速化的發展，貨運汽車也向重型化和快速化轉變，公路超載、超限日趨嚴重[3]。我國早在20世紀90年代就開始引進國外的承重設備進行軸載特性調查，軸載譜作為描述交通荷載的一種方法被提出[4]，但是針對軸載特性的區域劃分卻未有研究，尤其對于新建路面，在無法得到當地實測軸載調查數據的情況下，用軸載特性相似區域的已知軸載調查數據預測交通量便顯得簡捷而重要。

本文通過對陜西省18條高速路段的車流量數據和6條典型高速路段的實測軸載數據（交通流量及軸載數據均為調查路段上行數據）進行對比分析，歸納總結其車型分布規律、軸型分布規律以及軸載分布規律的區域特征，并在此基礎上首次對陜西省軸載特性進行區域劃分，為陜西省地區新建路面結構設計提供了重要的理論依據[5]。

1　車型分布

根據《公路工程技術標準》（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]。

為了使數據具有代表性，調查高速路段的選取兼顧陜北、關中和陜南3個地區以及路線的東西、南北走向，最終確定18條典型高速路段，數據采集時間為2007年9月至2008年8月，具體車型分布見圖1。

圖1　調查路段車型分布

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車型，包括小客車和拖掛車，小客車的占比多數在40%以上，其中機場高速占比最大，為89.62%，勉寧高速占比最小，為25.41%；拖掛車的占比多數在10%以上，其中榆蒙高速占比最大，為46.43%，機場高速占比最小，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；據此可以推斷大客、小貨、中貨和大貨4種車型的占比隨地區差異變化并不是很明顯，對于整個陜西省地區交通量預測影響不大；

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較小。

為了揭示車型分布更深層次的規律，同時列出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比圖中有一個顯著特點：位于西安周邊地區（以西安為中心或起訖點的周邊區域）高速路段的小客車與拖掛車數量對比懸殊，主要體現在機場、西戶、西柞、西閻、西臨和繞城等高速路段，其中機場高速上小客車與拖掛車的數量相差60倍，繞城高速上小客車與拖掛車的數量相差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域）的主要高速路段的小客車與拖掛車數量接近，主要體現在勉寧、臨潼、黃延、靖王和榆蒙等高速路段，其中臨潼高速小客車數量為拖掛車的1.8倍，其余高速公路上小客車數量均小于拖掛車數量。

既然陜西地區以小客車和拖掛車為主導車型，其分布隨地區差異變化幅度較大，并且大客、小貨、中貨和大貨車型分布偏少，其分布隨地區的變化并不是很明顯，那么可以認為小客車和拖掛車的分布規律完全可以代表整個陜西地區的車型分布規律。結合圖2中小客車和拖掛車車型分布隨高速路段變化而呈現的變化規律，初步將陜西省的交通組成劃分為2個區域：1個區域為西安周邊地區的高速路段，其特點為車流量大，小客車占比明顯高于其他類型車輛占比；1個區域為連接陜西省與外省主要城市的高速路段，即通往外省地區的高速路段，其特點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域的軸載特性，在上述交通組成相似的2個區域內各選擇3條高速路段進行數據采集，并分析軸型分布規律和軸載分布規律。西安周邊地區選取西閻高速、西戶高速和西臨高速路段，數據采集時間為2007 年9月至2008年8月。通往外省地區選取榆蒙高速、臨潼高速和勉寧高速，榆蒙高速和臨潼高速數據采集時間為2007年9月至2008年8月，勉寧高速數據采集時間為2009年9月至2010年8月（考慮到寧強主線收費站開通較晚，并且數據縱向對比具有說服力）[7]。

針對實測軸載稱重數據進行分類統計，主要軸型有單軸單輪（編號為1）、單軸雙輪（編號為2）、雙聯軸（編號為5）和三聯軸（編號為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。排除收費系統數據的采集誤差，納入數據統計的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，結合圖1中的車型分布可以推斷該區域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，尤其體現在榆蒙高速，這兩種重型拖掛車型占到近35%，不僅說明該區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%，說明西安周邊地區重型拖掛車極少，所以交通量預測中該地區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型占比達到34%以上，臨潼高速中157型和1127型占比達到30%以上，勉寧高速中157型和1127型占比達到21%，可以得出通往外省的高速路段中重型拖掛車偏多，所以交通量預測中該地區拖掛車的代表車型推薦選取后軸為三聯軸的重型拖掛車。

3　軸載分布

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

圖4　西安周邊地區高速路段雙聯軸軸載分布

圖5　通往外省地區高速路段雙聯軸軸載分布

圖6　西安周邊地區高速路段三聯軸軸載分布

圖7　通往外省地區高速路段三聯軸軸載分布

對比2個區域雙聯軸和三聯軸軸載分布曲線可以看出，西安周邊地區均為雙峰分布，而通往外省地區除榆蒙高速以外均為單峰分布，其中雙聯軸和三聯軸是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。西安周邊地區的拖掛車以短途貨運為主，所以單程會出現空載現象，軸載分布曲線便會出現2個峰值；通往外省地區的拖掛車則以長途貨運為主，從物流管理的角度考慮，為了降低物流成本，長途貨運是不允許出現空載的，所以其往返過程均出現超載現象，反映在軸載分布曲線即為1個峰值。但是榆蒙高速又是一個特例。由于榆蒙高速是陜蒙兩省的主要通道，此路段貨運車輛多數為運煤車，單一的運作模式決定了其貨運車輛單程會出現空載現象，所以通往外省地區唯有榆蒙高速軸載出現雙峰分布。

將2個區域6個典型高速路段的軸載分布曲線峰值所在軸重區間和超載比例列在同一表格（表1）中進行比較，軸重區間僅附超載情況的峰值所在的軸重區間，超載比例即所在地區超過我國交通車輛軸限標準的所有軸重所對應的軸載分布系數總和。

由表1可知：兩個區域間的差異不僅體現在軸重區間的不同，還體現在超載比例的對比懸殊。對于單軸單輪和單軸雙輪超載比例，2個區域之間的差異并不是特別明顯，原因在于通往外省地區的車輛中貨車存在空載或者未裝滿的現象；而對于雙聯軸和三聯軸的超載比例，2個區域之間差異就特別明顯，其中通往外省地區高速路段的超載比例多數是西安周邊地區的2倍，說明通往外省地區高速路段的超載現象特別嚴重[10]。總而言之，不僅車型和軸型分布存在明顯的區域差異，軸載分布也存在明顯的區域差異，而且各區域的軸載特性又有相似之處，所以進一步證明將陜西省的交通組成劃分為2個區域是合適的。

表1　陜西省典型高速路段軸載分布對比

4　結語

（1）陜西地區車輛類型以小客車和拖掛車為主，在此基礎上將陜西省的軸載特性劃分為2個區域：西安周邊地區車流量大，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軸的重型拖掛車。

（3）西安周邊地區軸載分布曲線呈現雙峰特點，而通往外省地區軸載分布曲線呈現單峰特點，2個區域的超載比例差異明顯，尤其體現在雙聯軸和三聯軸，通往外省地區高速路段的超載比例多數是西安周邊地區的2倍，說明通往外省地區高速路段的超載相對較嚴重，也驗證了將陜西省軸載特性劃分為2個區域是合適的。

[1]中交公路規劃設計院.JTG D50—2006公路瀝青路面設計規范[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與典型結構研究[D].西安：長安大學，2011.

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

[4]趙鴻鐸.軸載測定與軸載譜分析[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構設計方法[J].公路，2012（12）：27-30.

[6]錢玉春，陳拴發，李祖仲，等.高速公路實測軸載譜的合理表征模型[J].武漢理工大學學報，2011（4）：56-60.

[7]梁武星，錢學東，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.實測軸載譜道路當量軸載換算系數的確定[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研究[D].西安：長安大學，2010.

[10]李小剛，梁武星，路鑫.基于軸載譜的高速公路超載系數研究[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

陜西省交通科技項目（07-17K）

路鑫（1985—），男，陜西咸陽人，碩士，工程師，研究方向為路面工程。E-mail：luxin_shiedle@126.com。