江蘇省002省道車轍發展規律分析

夏正豐

(東南大學建筑設計研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

1 路面狀況和調查結果

1.1 路面養護歷史

江蘇省002省道為雙向六車道一級公路，分三期建成。自2015年建成通車以來，交通量逐步增加，路面結構和使用性能均能保持在較為良好的狀態，至今為止只進行過幾次小范圍的專項養護工作，車轍基本上處于無管制狀態下的發展變化。因此，研究該公路歷年來的車轍發展變化情況，對于分析車轍病害的發展演變規律并制定相應的養護措施，有著重要的研究意義。

該省道自修建以來，到目前為止沒有進行過大修工作，路面基本處于較好的使用狀態；其中上行方向路面只是在2016年和2017年的時候進行了部分路段的專項養護；下行方向在2016、2017和2018年分別進行了部分路段的專項養護。日常養護一般進行的灌縫和坑塘填補工作，對車轍幾乎沒有什么影響，故略去不予考慮。專項養護主要是針對路面性能影響比較大的車轍因素，大部分的專項養護方案都是車轍填補和熱再生。路段養護的里程相對而言很少，相比于整條省道來說，微乎其微，說明該省道自投入使用以來，總體上維持在一個較好的狀態。表1是該省道歷年來路面專項養護統計結果。

表1 專項養護信息統計結果

1.2 路面調查統計

路面自2015年開始通車，即進行路面車轍調查，每年調查所得的車轍數據量逐年增多。路面剛通車運行時，車轍數據是調查幾個不同的路段所得，數據量很少；隨著通車時間的增加，車轍調查也越來越仔細，車轍數據也越來越多，慢慢演變為全路段調查，調查也由原來的每公里一個數據逐漸加密；截止到2018年，車轍數據量已達到每10 m個數據，數據量非常龐大。

表2為歷年來車轍調查數據信息統計結果。

表2 車轍調查信息統計結果

2 路面車轍數據分析

2.1 數據剔除

為了分析未進行過養護路段的車轍演變規律，將進行過專項養護的部分路段車轍數據予以剔除，將剩下的數據和未剔除前得數據進行統計對比分析，可以發現：對于上行方向而言，剔除數據后，對于2015、2016和2017年的車轍變化幾乎沒有影響；聚類數據只是剔除了原有數據中少量的部分，最終聚類中心只是發生了輕微的、小范圍的數值上的減小，其中，2016年的數據完全沒有受到影響。

表3 剔除數據前后的對比結果

由表2上下行方向數據的對比可以發現，上行方向在2017年部分路段車轍調查頻繁，是因為此部分路段車轍比較嚴重，這部分路段大部分都進行過針對車轍處理的專項養護措施(從剔除專項養護路段部分后剩余路段的聚類分析結果可以得出)，這進一步驗證了同一路段車轍多次調查結果應取其最大值的結論。

路面專項養護針對的是路面車轍比較嚴重的路段，這一點在2018年以后的數據變化情況中顯得尤為明顯：2020年大約剔除了原數據量10%的數據，2018年則大約剔除了原數據量20%的數據。造成各年剔除數據所占比例不同的原因，是每年在路段上檢測精度不同、檢測所得到的數據量不同而造成的。剔除的數據都是在同一路段上、不同年份因路面進行過專項養護所檢測得到的車轍數據，剩余的路段是從路面開通至今都沒有進行過養護的路段，其檢測所得到的車轍數據，以及由此分析得到的車轍演變規律對路面車轍發展、預測和評估都有重大的意義。

表4 剔除養護路段前后數據對比結果

由表4中可以看出，剔除專項養護路段上的檢測數據后，依據聚類分析的結果，每年各個不同的最終聚類中心都有不同程度的減小，這可以說明，進行過專項養護的路段，其車轍情況比較嚴重；數據減少比較多的大多數是車轍比較嚴重的、聚類結果比較大的類，這在2018年的數據量變化中顯得尤為明顯，而這一年檢測所得到的車轍數據最為嚴重；剔除專項養護路段的車轍數據后，2019年檢測所得到數據的聚類分析中，最大一類的聚類中心數值明顯得到了降低。

對于下行方向路段而言，可以得到如表5的結果。

由表5可以發現，下行方向車轍比較嚴重，專項養護路段比較多，因此在分析路面未經過養護時的車轍發展變化時，剔除的數據比較多，尤以2015年和2017年數據剔除最為嚴重，剩余數據量大約為原數據量的一半；從另一方面說，數據量偏少也是造成數據剔除較多的原因之一。

表5 剔除養護路段前后數據對比結果

表6 剔除養護路段前后數據對比結果

由表6中可以看出，2018年因專項養護而剔除的數據達到了一半還多，2019年的數據也將進剔除了一半，而進行專項養護的路段僅僅只是一小部分，說明車轍較大、數據集中的路段即是主要的調查路段；最終聚類中心并沒有明顯的降低，說明部分路段上車轍病害依然很嚴重。2020年由于調查精度比較高，數據量很大，剔除的數據部分即為專項養護路段部分。專項養護路段車轍數據剔除后，各個聚類中心的數值不降反而有小幅的增加，這說明經過2017年和2019年的專項養護，養護部分路段路況良好，車轍很小；絕大多數的車轍數值都比較小，說明雖然部分路段車轍比較嚴重，但總體上該省道還處在良好的狀態上。

2.2 聚類分析

聚類分析是把觀測或者變量按照一定規則分成組或者類的方法，其基本思想是：比較接近的兩個類可以合并成一個類。

將歷年調查所得到的車轍數據，剔除專項養護部分路段后，按照不同年份的調查結果，分別采用SPSS軟件進行聚類分析，將歷年來車轍數據的聚類結果再按照有小到大的順序進行排列，可得到如下的聚類統計結果。

圖1 上行方向車轍聚類分析結果

圖2 下行方向車轍聚類分析結果

由上述聚類分析結果，可得到如下結論。

(1)車轍最小的數值聚成了第一類。由圖中可以看出，路況良好的地方，車轍并沒有顯著的增加，較為平穩。

(2)對于路面性能狀態和車輛行駛安全而言，車轍最大的一類，即第四類是需要主要關注的。由圖中可以看出，路面使用到第3年和第4年，車轍增加最為明顯，車轍數值達到最大頂峰，嚴重超過了規范中規定的數值，需要對其進行養護處理以保證行駛安全。

(3)2017年和2018年第四類聚類分析中車轍數據比較少，隨著調查精度和車轍數據的增加，最大車轍反而有降低的趨勢。這說明，當調查數據比較少時，數據帶有隨機性和偶然性，不能準確的代表路面性能狀況和車轍病害等級，不過仍需要進行養護。

(4)對比上行方向和下行方向車轍聚類結果，可以發現，上行方向車轍要比下行方向嚴重的多。這從兩個不同方向的專項養護次數、養護里程以及養護費用上也可以得到驗證。

(5)路面通車前兩年，車轍發展比較平穩，變化很小，第3年開始發生突變和質變。路面通車5年以后，各類車轍保持在較為平穩的狀態，但車轍一直在持續的發展中。

(6)在各類不同車轍中，變化最為突出和顯著的是第2類車轍和第3類車轍。這說明車轍一旦進入發展變化階段，短時間內即可達到很大。

3 結 論

由上述分析結果可知，該省道瀝青路面在通車第三年到第四年間車轍病害發展到最大，需對其進行養護處理；上行方向車轍病害要比下行方向嚴重；車轍進入平穩發展階段后，還需對路面進行車轍調查和持續觀測，并逐步、有針對性的對病害嚴重的路段進行有計劃的養護工作，以達到保持路面性能狀況和行駛安全的目的。