冷 雪

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽(yáng)市 110166)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，高速公路運(yùn)輸需求增長(zhǎng)迅速。特別是隨著高速公路網(wǎng)絡(luò)的形成和高速公路長(zhǎng)距離大通道的貫通，網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和通道效應(yīng)得以體現(xiàn)，交通需求進(jìn)一步快速增長(zhǎng)的要求更為強(qiáng)烈[1]。為充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，提高干線(xiàn)公路的資源利用效率，以存量調(diào)動(dòng)增量的方式，提高公路網(wǎng)整體通行能力和服務(wù)水平，這也是交通結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的必然要求，對(duì)促進(jìn)公路交通的可持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。因此，有必要對(duì)遼寧省不同地區(qū)高速公路交通量和交通荷載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而更客觀(guān)和精確地反映交通量及荷載特性，為高速公路通行能力、交通特性分析和路面結(jié)構(gòu)精確化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。

1 交通量分布特性

研究中的交通量數(shù)據(jù)來(lái)源于遼寧省高速公路路網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，包括路線(xiàn)交通量和路段交通量，收集了2010年-2016年遼寧省高速公路路網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，對(duì)交通量的組成進(jìn)行分析。

1.1 交通量的變化情況

統(tǒng)計(jì)2010年-2016年全省高速公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)[3]中規(guī)定，將不同收費(fèi)車(chē)型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出，除2015年外，全省高速公路交通量呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2010年全省高速公路年平均日交通量為231944輛/日，2011年為282706輛/日，增長(zhǎng)率為21.89%，增長(zhǎng)較為明顯。2012年-2016年，增長(zhǎng)率呈現(xiàn)放緩趨勢(shì)。其中，2015年，受經(jīng)濟(jì)下行的影響，全省高速公路交通量呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但2016年交通量有所回升。對(duì)2010年-2016年遼寧省高速公路部分路段年平均日交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

表1 遼寧省高速公路2010年-2016年交通量統(tǒng)計(jì)表

從圖1可以看出，遼寧省高速公路路段交通量的平均增長(zhǎng)率呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，與整個(gè)路網(wǎng)交通量增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)一致。

1.2 交通量的組成特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)遼寧省高速公路2010年-2016年路段交通量組成，如表2所示，可以看出，中小型車(chē)比重最大，達(dá)到了60%以上。由于受出行方式的多樣化，大客車(chē)的比例最小，小客車(chē)大體呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，遼寧省高速公路大貨車(chē)的比例呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，其他車(chē)型比重基本無(wú)明顯的變化。

表2 車(chē)型比例變化情況統(tǒng)計(jì)表

1.3 交通量的月變化特點(diǎn)

一年內(nèi)各月交通量的變化稱(chēng)為月變化，年平均日交通量與月平均日交通量之比，稱(chēng)為交通量的月變系數(shù)(或稱(chēng)月不平均系數(shù)、月?lián)Q算系數(shù))，如式(1)所示。

(1)

式中，K為當(dāng)月天數(shù)，有30d、29d、31d和28d，年則有平年(365d)和閏年(366d)，MADT為月平均日交通量，如式(2)所示。

(2)

由圖2可以看出，交通量在不同月份的分布有較大差別，12月、1月、2月的月變化系數(shù)最大，說(shuō)明氣候寒冷和春節(jié)對(duì)出行車(chē)影響較大，該3月的交通量為一年中最小的三個(gè)月；而7月-10月的月變系數(shù)最小，該時(shí)間段為主要的運(yùn)輸期，與此同時(shí)，該時(shí)間段瀝青路面結(jié)構(gòu)受溫度影響處于敏感時(shí)期，因此對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)層來(lái)說(shuō)是重要考驗(yàn)。

1.4 交通量小時(shí)分布系數(shù)

交通量小時(shí)分布系數(shù)是指各個(gè)小時(shí)的交通量占每日交通量的百分比。由圖3可以看出，交通量高峰期主要分布于12:00-18:00之間，該區(qū)間累計(jì)交通量占全天總交通量的30%以上；全天交通量主要分布在11:00-21:00之間，該區(qū)間占全天交通量總和的50%以上。通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，各類(lèi)車(chē)輛的小時(shí)分布系數(shù)差別較大，客車(chē)交通主要發(fā)生在白天，而有相當(dāng)數(shù)量的貨車(chē)則是在夜間行駛。

1.5 方向系數(shù)

交通量方向系數(shù)主要用來(lái)描述特定的行駛方向上的交通量在雙向總交通量中所占的百分比，通常指交通量較大方向上的百分比。遼寧省典型高速公路路段方向系數(shù)如表3所示。

表3 方向系數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表3可知，遼寧省高速公路交通量方向系數(shù)主要集中在50%～60%之間，且主要集中于0.51～0.55之間，表明交通量在兩個(gè)方向上差別并不是很大。《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)[4]中推薦的方向系數(shù)區(qū)間為0.50～0.60之間，美國(guó)AASHTO2002[5]中的方向系數(shù)推薦區(qū)間為0.50～0.80，說(shuō)明研究中各路線(xiàn)的方向系數(shù)區(qū)間介于以上兩推薦區(qū)間之中。

1.6 車(chē)道系數(shù)

車(chē)道分布系數(shù)描述了某個(gè)行車(chē)方向上12型及以上車(chē)輛在各個(gè)車(chē)道上的分布比例，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將最大的分布比例稱(chēng)為車(chē)道分布系數(shù)。表4為我國(guó)及國(guó)外典型路面設(shè)計(jì)方法中車(chē)道系數(shù)的推薦值。遼寧省高速公路車(chē)道系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。

表4 各設(shè)計(jì)方法中車(chē)道系數(shù)的推薦值(%)

表5 車(chē)道系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(%)

對(duì)于兩車(chē)道高速公路，所研究的高速公路車(chē)道系數(shù)的實(shí)測(cè)值明顯地小于A(yíng)ASHTO 2002的推薦值，這是由于我國(guó)卡車(chē)司機(jī)的駕駛習(xí)慣造成的，表明我國(guó)卡車(chē)司機(jī)會(huì)更多地占用超車(chē)道。對(duì)于3車(chē)道的高速公路，卡車(chē)則可較均勻地分布在外側(cè)兩個(gè)車(chē)道上，表7中的數(shù)據(jù)反映了這一情況；對(duì)于4車(chē)道道路，目前主要是高速公路，卡車(chē)主要在外側(cè)三個(gè)車(chē)道上行駛。為更客觀(guān)地反映現(xiàn)場(chǎng)情況，本項(xiàng)目中以此作為一個(gè)分類(lèi)依據(jù)，分別給出車(chē)道系數(shù)。綜合以上分析，遼寧省高速公路車(chē)道系數(shù)的推薦值如表6所示。

表6 遼寧省高速公路車(chē)道分布系數(shù)

2 交通荷載分布特性

目前，遼寧省高速公路上實(shí)行了聯(lián)網(wǎng)計(jì)重收費(fèi)，這為研究提供了重要的數(shù)據(jù)來(lái)源。分別提取了10個(gè)典型收費(fèi)站的數(shù)據(jù)，并將典型收費(fèi)站采集數(shù)據(jù)進(jìn)行交通荷載特性的統(tǒng)計(jì)分析。

2.1 車(chē)型分布系數(shù)

車(chē)型分布系數(shù)指的是各種類(lèi)型車(chē)輛在總體車(chē)輛中所占的百分比。通過(guò)對(duì)車(chē)型分布系數(shù)的的研究可以總體上了解各路線(xiàn)的交通組成情況，對(duì)路線(xiàn)的服務(wù)功能定位和交通組織是十分關(guān)鍵的。車(chē)型分布系數(shù)是軸載計(jì)算的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是重要參數(shù)。車(chē)型分布系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 車(chē)輛類(lèi)型分布系數(shù)

由表7可以看出，遼寧省各條高速公路的交通量相差較為懸殊，各收費(fèi)站之間不同車(chē)型比例也有很大的不同。萬(wàn)家站、錦州站和毛家店站的貨車(chē)比例相對(duì)較高，其車(chē)型組成和車(chē)型比例較為相似，說(shuō)明該3個(gè)收費(fèi)站的交通組成中大部分為貨車(chē)，過(guò)往車(chē)輛以運(yùn)輸資源、大件商品為主，這與其貨運(yùn)服務(wù)對(duì)象較為相符。大連站、沈陽(yáng)站、蘇家屯站的大客車(chē)和整體式貨車(chē)分布比例較高，說(shuō)明該三個(gè)收費(fèi)站的車(chē)輛主要以客運(yùn)和小件貨運(yùn)為主，尤其以沈陽(yáng)收費(fèi)站最為明顯。因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需根據(jù)不同路段交通荷載特性單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 軸數(shù)系數(shù)

平均軸數(shù)也稱(chēng)軸數(shù)系數(shù)，指的是某一類(lèi)車(chē)型中該種軸型總數(shù)與車(chē)輛總數(shù)的比值，表示各類(lèi)車(chē)輛中不同軸型(單軸單胎、單軸雙胎、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸)的平均軸數(shù)，見(jiàn)式(3)。

(3)

式中：NAPTmi—m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型的平均軸數(shù)；

NAmi—m類(lèi)車(chē)輛中i種軸型總數(shù)；

NTm—m類(lèi)車(chē)輛總數(shù)；

i—1～7類(lèi)軸型；

m—2～11類(lèi)車(chē)。

根據(jù)遼寧省高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)，對(duì)車(chē)輛軸型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。對(duì)所采集的軸型數(shù)據(jù)按照不同軸型進(jìn)行區(qū)別統(tǒng)計(jì)，根據(jù)高速公路計(jì)重收費(fèi)數(shù)據(jù)中實(shí)測(cè)的軸數(shù)數(shù)據(jù)，得到遼寧省高速公路范圍內(nèi)的軸數(shù)系數(shù)參考值，結(jié)果如表8所示。

表8 遼寧省高速公路軸數(shù)系數(shù)推薦值

以上軸數(shù)系數(shù)的選取應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，結(jié)合道路使用功能及服務(wù)對(duì)象確定軸數(shù)系數(shù)，通常情況下重載交通取高值，中輕荷載交通宜取中、低值。

3 結(jié)論

(1)2010年-2016年，全省高速公路交通量呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其增長(zhǎng)率約在20%左右。小客車(chē)大體呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)；大貨車(chē)的比例呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。

(2)全年高速公路交通量高峰期主要出現(xiàn)在6～10月份，該區(qū)間為遼寧省氣溫最高時(shí)段，荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響最為顯著，高溫性能指標(biāo)需予以重視。

(3)交通量高峰期主要分布于12:00～18:00之間，該區(qū)間累計(jì)交通量占全天總交通量的30%以上，客車(chē)交通主要發(fā)生在白天，而有相當(dāng)數(shù)量的貨車(chē)則是在夜間行駛。

(4)遼寧省高速公路交通量方向系數(shù)主要集中在50%～60%之間，且主要集中于0.51～0.55之間。

(5)通過(guò)對(duì)典型路段交通量和交通荷載進(jìn)行觀(guān)測(cè)分析，得出遼寧省高速公路不同車(chē)道數(shù)的車(chē)道系數(shù)和軸數(shù)系數(shù)的推薦值。