新計重收費政策對運營車輛的影響分析

徐望喜，黃海云，張俊平，2，袁偉璋，黃得智

（1.廣州大學，廣東 廣州 510006；2.廣東交通職業技術學院，廣東 廣州 510170）

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新計重收費政策對運營車輛的影響分析

徐望喜1，黃海云1，張俊平1，2，袁偉璋1，黃得智1

（1.廣州大學，廣東 廣州 510006；2.廣東交通職業技術學院，廣東 廣州 510170）

為研究廣東省新計重收費政策（以下簡稱新政）對運營車輛的干預效果。基于京珠澳（原京珠）高速廣韶段某一收費站2014年1～6月24萬多個貨車的動態稱重系統（WIM）數據，對新政前后運營荷載按車型進行車重與軸重分析，采用雙峰正態分布擬合車重概率密度分布,采用最小二乘法線性回歸得到各軸重與總重線性關系。結果表明：車重概率密度分布、軸重占總重比例在新政前后各參數變化不大，即新政對運營車輛干預效果不明顯，進而在此基礎上對新政的完善和修正提出建議。

動態稱重系統；車重；軸重；多峰分布

0 引言

近二十年來，隨著我國國民經濟的高速發展，公路交通運輸異常繁重，主要體現在兩1個方面，一是運輸量增大，二是車輛的總重和軸重增大，超載問題嚴重，致使公路橋梁超負荷運營，出現嚴重的損壞問題[1]。為保持良好的交通運營環境，各地區紛紛出臺了相應的交通管理政策，其中計重收費政策在控制重車數量方面具有顯著的效果[2]。然而現行計重收費模式對運營車輛的干預效果如何？車輛荷載特征及分布模型有何變化？軸重的變化特征是什么？等等。針對這些問題，學術界研究相對較少，僅對車重參數進行了深入的研究。鑒于此，本文基于京珠澳高速廣韶段動態稱重系統（WIM）實測數據，統計分析新政前后運營車輛車重、軸重現狀與荷載特征，進而評估新政對運營車輛的干預效果，最后對新政提出建議。

1 新舊政策對比

為保護公路橋梁和人民生命財產安全，鼓勵運輸車輛合法裝載，廣東省實施一系列相關措施；（1）2009年11月1日開始執行對通行高速公路聯網收費粵北區域及清遠、韶關市轄區內的開放式收費公路的貨運車輛試行計重收費（以下簡稱舊政）；（2）2014年4月1日零時正式實施適用于已實施計重收費的高速公路聯網收費粵北、粵西、粵東區域及全省開放式收費公路；（3）2015年6月26日零時起對廣東省高速公路載貨類汽車實行完全計重收取車輛通行費。其中（2）、（3）與（1）的主要區別在于針對超過規定限載標準30%以上的超限車輛進行階梯收費政策。車重限載標準為：二軸貨車17 t、三軸貨車25 t、四軸貨車35 t、五軸貨車43 t、六軸及六軸以上貨車49 t。舊政對于超限30%以上部分，按基本費率的4倍計收車輛通行費，新政采用階梯收費：總重超限30%～50%（含50%）的部分，按基本費率的4倍計收車輛通行費；超限50%～80%（含80%）的部分，按基本費率的5倍計收車輛通行費；超限80%以上的部分，按基本費率的6倍計收車輛通行費。新舊收費基本倍率見圖1。

圖1 新舊收費倍率比對圖

2 運營車輛荷載特征以及參數統計規律

2.1 車重

京珠澳高速是一條首都放射型國家高速，是連接北京和廣州、香港、澳門等南部重要城市的高速公路，為中國的南北交通大動脈。本文根據動態稱重系統（WIM）車輛荷載實測稱重數據，對連續6個月所測得的車輛荷載按五種軸型進行統計分析，得出新政前后車重數字特征，見表1、表2，車重總體概率分布，見圖2。

表1 新政前（1～3月）車重數字特征表

表2 新政后（4～6月）車重數字特征表

圖2 車重總體概率分布

由表1、表2可知，實測新政前后車重最大值分別為112.9 t和150.8 t，是車重標準值[3]的2.3、3.07倍，車型中數量比重較大的車型為二、四、六軸車。由圖2可知，車重的區間分布顯示出車重具有明顯的多峰分布特性。Crepo-Minuillon[4]等的研究表明正態分布、對數正態分布及其他常用的單峰分布均無法準確地擬合有多峰特性的概率密度函數，而混合分布模型可以比較理想地解決多峰概率密度函數的擬合問題。周燦[5]、袁偉璋[6]等人用加權的三峰正態分布進行車重與軸重的擬合，能夠很好地滿足x2檢驗、K-S檢驗。杜江[7]采用正態分布、對數正態分布，威布爾分布、雙峰正態分布等分布形式進行擬合，得到擬合優度最優且滿足條件的分布形式為雙峰正態分布，故采用雙峰正態分布進行擬合。車重的多峰分布概率密度公式為：

式中：Pi為權重參數；μi為正態分布的均值；σi為正

為研究新政對各類車型分布的影響，將新政前后各類車型進行雙峰正態擬合。限于文章篇幅，本文僅列出六軸車新政后擬合效果，見圖3、圖4。根據累積概率的擬合結果與實際概率累積分布對比，車重擬合效果很好，也能夠很好地滿足x2檢驗、K-S檢驗。表明車重分布可以采用雙峰分布來描述，這與梅剛[8]、孫守旺[9]、張征文[10]等研究車輛荷載的分布屬于多峰分布具有一致性。通過同類方法，擬合各類軸型車輛，結果參數見表3。

圖3 新政后六軸車車重概率密度分布圖

圖4 新政后六軸車車重累計概率密度圖

表3 各車型擬合概率密度參數

由表3可知：二、三軸車正態均值相差較大，方差較小，雙峰分布現象明顯。六軸車各參數較大，其中方差達到11.54，表明荷載的波動性大，新政后均值達到51.08 t，表明超限嚴重。根據新政前后各參數變化現象表明新政對運營車重的干預效果不明顯。

2.2 軸重

軸重是運營車輛荷載的另外一個重要參數。軸重對橋面板集中力作用比較明顯，例如鋼橋面板的損傷情況加劇、疲勞壽命縮短及路面結構養護問題[11,12]等。由于各種條件的限制，以往開展的許多關于軸重的研究都不是建立在實測數據的基礎上，而是基于車輛設計資料和根據車輛裝載情況對軸重的估計[9]。本文得益于先進的車輛動態稱重技術與長期連續的觀測數據，利用科學計算軟件進行統計分析，得出新政前后軸重的數字特征見表4、表5。新政前后最大軸重為31.3 t、32.75 t，是最大允許軸重[13]的2.4、2.5倍，軸重的變異系數較大，說明軸重的分布離散型較強，不同車型的軸重與總重的比例難以統一因此需要對軸重進行進一步分類研究。

表4 新政前軸重數字特征表

表5 新政后軸重數字特征表

不同車型的軸重分布規律呈現的特殊性主要源自車重各車軸上的分配比重的差異[9]。為研究軸重的分配比重，根據《廣東省高速公路收費車輛車型分類標準》將車輛按照軸型劃分為10個小類，本文以六軸車159型車為例，通過MATLAB對各軸重與總重進行線性回歸，得到一元線性擬合圖，限于文章篇幅，僅給部分圖示，見圖5～圖7。

圖5 一號軸軸重占總重比線性擬合

圖6 三號軸軸重占總重比一元線性擬合

圖7 五號軸軸重占總重比一元線性擬合

由圖5～圖7可知，擬合直線斜率越大，軸重占總重比例越高。相對截距越小，軸重所占比重分布越集中。六軸車除一號軸（前軸）外，其余各軸與總重比例分布較為集中，且大體呈線性分布。由于一號軸的擬合直線截距相對較大，無法通過線性擬合得到比例系數，通過其余各軸系數計算得出。根據最小二乘法原理，利用MATLAB軟件得到各軸型車軸重與總重的比例關系，見表6、表7。

表6 新政前各軸重總重比

表7 新政后各軸重總重比

由表6、表7可知：一號軸（前軸）承重量相對較小，除115型車外，與軸數成反比。五、六軸車最大承重軸并非是后軸；其中五軸車129車型最大承重軸是二號軸，六軸車1 129車型最大承重軸是三號軸，這可能與不同車型的軸距、軸組有關。新政前后各軸重占總重的比例變化不大，這可能受車輛自身的結構特性的影響。

3 結論

基于新政實施前后三個月實測WIM車輛荷載數據，進行統計、分析和研究得出結論如下：

（1）新計重收費政策實施后后京珠高速公路最大車重為150.8 t,是標準車重的3.1倍，最大軸重為32.75 t，是標準軸重的2.5倍，最大超限率達到了207.8%；車輛超載超限現象仍舊嚴重，對橋梁的安全運營存在巨大隱患。

（2）通過采用加權雙峰正態分布的概率模型來描述運營車輛荷載分布，采用一元線性擬合來描述各軸重與總重的比例，進而對比得出新政對運營車輛的車重、軸重干預效果不大。

（3）計重收費政策是利用經濟杠桿來進行調整車輛載重分布，針對嚴重超載現象，本文提出如下意見：

a.適當提高階梯收費倍率，使司機或運輸個體戶意識到過度超載會導致經濟效益的虧損。

b.統一規范運營車輛的生產制造，避免軸重分配不均衡，單個軸重所占比重突變。

c.各級公路部門管理機構嚴格執行中華人民共和國交通運輸部2016年第62號令關于《超限運輸車輛行駛公路管理規定》。

d.優化計重收費模式，由單一的總重控制轉向總重、軸重雙控模式，以遏制軸重變異狀況的急劇發展。

[1]林益恭,王強,舒翔.嚴重超載下的高速公路橋梁結構承載力狀況分析[J].中外公路,2009,29(4):96-100.

[2]李文杰.公路橋梁車輛荷載研究[D].遼寧大連:大連理工大學, 2009.

[3]JTG D60—2015,公路橋涵設計通用規范[S].

[4]Crespo-Minguillón,Cass J R.A comprehensive traffic load model for bridge safety checking[J].1997,19(4):339-359.

[5]周燦,黃海云,張俊平,等.計重收費模式下運營車輛荷載發展變異趨勢的預測分析 [J].地震工程與工程振動,2016,36(3): 210-216.

[6]袁偉璋,黃海云,張俊平,等.基于WIM實測數據的車輛荷載效應極值的預測分析[J].中國科技論文,2016,11(7):839-842.

[7]杜江.基于WIM的高速公路車輛荷載分析[D].遼寧大連:大連海事大學,2016.

[8]梅剛,秦權,林道錦.公路橋梁車輛荷載的雙峰分布概率模型[J].清華大學學報（自然科學版）,2003,43(10):1394-1936.

[9]孫守旺，孫利民.基于實測的公路橋梁車輛荷載統模型[J].同濟大學學報（自然科學版）.2012,40(2):198-204.

[10]張征文,楊飛,趙建峰,等.基于WIM數據的簡支梁橋車輛荷載效應分析[J].公路交通科技,2014,31(5):86-92.

[11]倪富健,鄧學鈞.汽車軸重與路面破壞的關系[J].重慶交通學院學報,1997(4):6-9.

[12]梅安今,倪玲玲.公路汽車軸重限值和公路路面的關系[J].公路交通科技,1986(1):6-10.

[13]GB 1589-2016,汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值[S].

U441+.2

A

1009-7716（2017）09-0216-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.066

2017-03-24

國家自然科學基金項目(51278134)；教育部博士點基金項目(20114410110003)；廣東省交通運輸廳科技基金項目（201402022）

徐望喜(1990-)，男，江西上饒人，碩士研究生，從事橋梁結構性能評估與試驗研究工作。